CN112298504B - 一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，包括舱体、供水装置、机翼和控制模块；所述供水装置包括第一供水装置和第二供水装置；所述舱体从右到左依次包括第一动力反应舱、第一动力料存储舱、中心增压舱、第二动力料存储舱和第二动力反应舱；所述控制模块固定在舱体上；所述机翼分布在舱体两侧；所述中心增压舱内设有电动缸、第一连杆、第一活塞、第二连杆和第二活塞；所述电动缸右侧通过第一连杆固定在第一活塞上，第一活塞顶住第一动力料存储舱内的动力料；本发明水下无人航行器能够很好的执行诸如海域巡逻侦察、海上中继通信、污染水域监测等任务，水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性。

Description

一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其是涉及一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器。

背景技术

海底世界蕴含大量能源和丰富的资源，对人类了解世界和社会发展起到重要作用。智能水下航行器作为探索海底世界的重要手段，他是一种可由飞机、水面舰艇、潜艇等搭载的水下航行器，它的主要作用有搜寻、救援、自主执行海洋探测、也可搭载如探测器、水下预制武器、水雷等，可自主完成一系列任务，自主水下航行器目前得到世界各国的广泛重视，是现代社会人类认识海洋、开发利用海洋的有效工具。

目前，多数智能水下航行器，均采用铅酸电池、碱性电池或锂电池等进行能源供给，电池一旦出现问题，航行器将无法正常运行；另外，当潜水器以高机动性执行水下任务时，往往导致续航力下降，降低水下工作时间，影响潜水器的性能指标，为了提高自主水下航行器的稳定性，实现能力转化，达到自主产生动力，自主运行的目的，既能保证正常运行，又能达到节约能源的效果，需要设计一种新型智能无人自主水下航行器。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器。该水下无人航行器本发明将传统理念与自给自足的设计模式相结合，使水下航行器具备即可人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，航行器可正反推进，可以静止于水下，通过机翼能够更好的控制其方向。水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性；能够很好的执行诸如海域巡逻侦察、海上中继通信、海洋环境调查、污染水域监测等任务，水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性。

为解决上述技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，包括舱体、供水装置、机翼和控制模块；所述供水装置包括第一供水装置和第二供水装置；

所述舱体从右到左依次包括第一动力反应舱、第一动力料存储舱、中心增压舱、第二动力料存储舱和第二动力反应舱；所述第一动力反应舱上固设第一供水装置，所述第二动力反应舱上固设第二供水装置；

所述第一动力反应舱与第一动力料存储舱用隔板隔开，且第一动力料存储舱内的动力料可进入第一动力反应舱；所述第一动力反应舱的右侧中心舱壁上设有喷射反推器；所述第二动力反应舱与第二动力料存储舱用隔板隔开，且第二动力料存储舱内的动力料可进入第二动力反应舱；所述第二动力反应舱的左侧中心舱壁上设有喷射推进器；

所述控制模块固定在舱体上；

所述机翼分布在舱体两侧；

所述中心增压舱内设有电动缸、第一连杆、第一活塞、第二连杆和第二活塞；所述电动缸右侧通过第一连杆固定在第一活塞上，第一活塞顶住第一动力料存储舱内的动力料；所述电动缸左侧通过第二连杆固定在第二活塞上，第二活塞顶住第二动力料存储舱内的动力料。

在一种实施方式中，所述第一动力料存储舱包括第一动力料出口阀；所述第一动力料出口阀位于所述第一动力料存储舱与第一动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述第一动力反应舱内；所述第一动力料存储舱内装有动力料；所述第二动力料存储舱包括第二动力料出口阀；所述第二动力料出口阀位于所述第二动力料存储舱与第二动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述第二动力反应舱内；所述第二动力料存储舱内装有动力料。

在一种实施方式中，所述第一动力料出口阀和第二动力料出口阀为单向阀。

在一种实施方式中，所述动力料是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在一种优选的实施方式中，所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过料舱后部的动力料出口阀喷入至反应舱，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

在一种实施方式中，所述第一供水装置与第一动力反应舱连接；所述第一供水装置包括第一供水泵、第一过滤器、第一进水单向阀；所述第一供水泵安装在第一供水装置之内；所述第一过滤器安装在第一供水装置下部；所述第一进水单向阀用于连接第一供水装置与第一动力反应舱；所述第二供水装置与第二动力反应舱连接；所述第二供水装置包括第二供水泵、第二过滤器、第二进水单向阀；所述第二供水泵安装在第二供水装置之内；所述第二过滤器安装在第二供水装置下部；所述第二进水单向阀用于连接第二供水装置与第二动力反应舱。

在一种实施方式中，所述机翼包括主机翼、副翼、舵机、合叶；所述主机翼与副翼通过合叶连接；所述舵机固定在主机翼上。

在一种实施方式中，所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。

如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。

与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：

本发明水下无人航行器将传统理念与自给自足的设计模式相结合，使水下航行器具备即能人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，可静止于水下，并能够控制其行驶速率，不受前进速度和海浪影响。能够很好的执行诸如海域巡逻侦察、海上中继通信、海洋环境调查、污染水域监测等任务，水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1是本发明中所述智能水下无人航行器的剖视示意图；

图2是本发明中所述智能水下无人航行器的俯视示意图；

图3是本发明中所述智能水下无人航行器的侧视示意图；

图4是本发明中所述智能水下无人航行器的后视示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参见图1-图4所示，作为本发明的一个方面，本发明一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，包括舱体1、供水装置2、机翼3和控制模块4；所述供水装置2包括第一供水装置210和第二供水装置220；

所述舱体1从右到左依次包括第一动力反应舱110、第一动力料存储舱120、中心增压舱130、第二动力料存储舱140和第二动力反应舱150；所述第一动力反应舱110上固设第一供水装置210，所述第二动力反应舱150上固设第二供水装置220；

所述第一动力反应舱110与第一动力料存储舱120用隔板隔开，且第一动力料存储舱120内的动力料121可进入第一动力反应舱110；所述第一动力反应舱110的右侧中心舱壁上设有喷射反推器111；所述第二动力反应舱150与第二动力料存储舱140用隔板隔开，且第二动力料存储舱140内的动力料141可进入第二动力反应舱150；所述第二动力反应舱150的左侧中心舱壁上设有喷射推进器151；

所述控制模块4固定在舱体1上；

所述机翼3分布在舱体1两侧；

所述中心增压舱130内设有电动缸131、第一连杆132、第一活塞133、第二连杆134和第二活塞135；所述电动缸131右侧通过第一连杆132固定在第一活塞133上，第一活塞133顶住第一动力料存储舱120内的动力料121；所述电动缸131左侧通过第二连杆134固定在第二活塞135上，第二活塞135顶住第二动力料存储舱140内的动力料141。

参见图1所示，在一种实施方式中，所述第一动力料存储舱120包括第一动力料出口阀122；所述第一动力料出口阀122位于所述第一动力料存储舱120与第一动力反应舱110之间的隔板上并延伸到所述第一动力反应舱110内；所述第一动力料存储舱120内装有动力料121；所述第二动力料存储舱140包括第二动力料出口阀142；所述第二动力料出口阀142位于所述第二动力料存储舱140与第二动力反应舱150之间的隔板上并延伸到所述第二动力反应舱150内；所述第二动力料存储舱140内装有动力料141。

在一种实施方式中，所述第一动力料出口阀122和第二动力料出口阀142为单向阀。

在一种实施方式中，所述动力料121、141是与水能进行反应并产生气体和/或能量的物质。

在一种优选的实施方式中，所述动力料121、141选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体。所述料舱内的动力料采用钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体，钠金属颗粒或钠金属粉末均匀悬浮在上述介质之中，通过料舱后部的动力料出口阀喷入至反应舱，与水进行反应，产生气体和/或能量，作为水下航行器的运动能量。

参见图3所示，在一种实施方式中，所述第一供水装置210与第一动力反应舱110连接；所述第一供水装置210包括第一供水泵211、第一过滤器212、第一进水单向阀213；所述第一供水泵211安装在第一供水装置210之内；所述第一过滤器212安装在第一供水装置210下部；所述第一进水单向阀213用于连接第一供水装置210与第一动力反应舱110；所述第二供水装置220与第二动力反应舱150连接；所述第二供水装置220包括第二供水泵221、第二过滤器222、第二进水单向阀223；所述第二供水泵221安装在第二供水装置220之内；所述第二过滤器222安装在第二供水装置220下部；所述第二进水单向阀223用于连接第二供水装置220与第二动力反应舱150。

参见图1和图2所示，在一种实施方式中，所述机翼3包括主机翼301、副翼302、舵机303和合叶304；所述主机翼301与副翼302通过合叶304连接；所述舵机303固定在主机翼301上。通过控制左右副翼同步转动，可更好的控制航行器的运行方向。

在一种实施方式中，所述控制模块4包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

本发明一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器的工作原理如下：

参见图1-图4所示，本发明水下无人航行器无初始动力，可由水面舰艇、潜艇、飞机等系统搭载，使用时将其发射到预定位置，通过控制模块4里的环境感应器接收指令；打开第二动力反应舱150与第二动力料储存舱140之间的单向阀142，第二动力料储存舱140内部装有动力料141，即钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质的凝胶状液体；水下无人航行器持续前进时，电动缸131带动第二连杆134再带动第二活塞135挤压第二动力料储存仓140内的动力料141通过动力料出口阀142喷入到第二动力反应舱150内，所述第二动力反应舱150内部通过第二供水泵221和第二进水单向阀223相通，使水进入第二动力反应舱150内，与从第二动力料储存舱140进入的动力料141与水混合发生反应，释放气体，并产生大量压力，此时喷射推进器151打开，使得气水混合液体通过喷射推进器151向外喷出，推动水下航行器的前进，循环上述过程使得水下航行器即使无外力作用下也有持续前进的动力。在第二动力反应舱150内发生反应产生气体及压力后，关闭喷射推进器151，可以使航行器减速。

打开第一动力反应舱110与第一动力料储存舱120之间的单向阀122，第一动力料储存舱120内部装有动力料121，即钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质的凝胶状液体；水下无人航行器持续前进时，电动缸131带动第一连杆132再带动第一活塞133挤压第一动力料储存仓120内的动力料121通过动力料出口阀122喷入到第一动力反应舱110内，所述第一动力反应舱110内部通过第一供水泵211和第一进水单向阀213相通，使水进入第一动力反应舱110内，与从第一动力料储存舱120进入的动力料121与水混合发生反应，释放气体，并产生大量压力，此时喷射反推器111打开，使得气水混合液体通过喷射反推器111向外喷出，快速停止水下航行器的前进，循环上述过程使得水下航行器即使无外力作用下也有持续后退的动力。在第一动力反应舱110内发生反应产生气体及压力后，关闭喷射反推器111，可以使航行器停止减速。

所述机翼3协助控制方向，通过舵机303控制副翼302上下折叠，使得水下航行器可以快速的上升下降。控制模块4依靠环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池来调整水下航行器的状态，前进、后退、上下浮动的速度以及信息的传输功能。

重复上述过程本发明可以实现自主提供动力航行，大大节省能源，从而能够承担起海域巡逻侦察、海上中继通信等任务。

本发明将传统理念与自给自足的设计模式相结合，使水下航行器具备即可人为控制也可自主产生动能行驶两种模式，在水下航行可以像无人水面艇一样执行诸如海域巡逻侦察、海上中继通信、海洋环境调查、污染水域监测等任务，水下航行器具有较强的环境自适应能力、较好的机动性和较高的安全性。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，其特征在于：包括舱体、供水装置、机翼和控制模块；所述供水装置包括第一供水装置和第二供水装置；

所述舱体从右到左依次包括第一动力反应舱、第一动力料存储舱、中心增压舱、第二动力料存储舱和第二动力反应舱；所述第一动力反应舱上固设第一供水装置，所述第二动力反应舱上固设第二供水装置；

所述第一动力反应舱与第一动力料存储舱用隔板隔开，且第一动力料存储舱内的动力料可进入第一动力反应舱；所述第一动力反应舱的右侧中心舱壁上设有喷射反推器；所述第二动力反应舱与第二动力料存储舱用隔板隔开，且第二动力料存储舱内的动力料可进入第二动力反应舱；所述第二动力反应舱的左侧中心舱壁上设有喷射推进器；

所述控制模块固定在舱体上；

所述机翼分布在舱体两侧；

所述中心增压舱内设有电动缸、第一连杆、第一活塞、第二连杆和第二活塞；所述电动缸右侧通过第一连杆固定在第一活塞上，第一活塞顶住第一动力料存储舱内的动力料；所述电动缸左侧通过第二连杆固定在第二活塞上，第二活塞顶住第二动力料存储舱内的动力料；

所述动力料选自钠金属颗粒或钠金属粉末与煤油或其他不反应的油类物质形成的凝胶状液体；

所述第一供水装置与第一动力反应舱连接；所述第一供水装置包括第一供水泵、第一过滤器、第一进水单向阀；所述第一供水泵安装在第一供水装置之内；所述第一过滤器安装在第一供水装置下部；所述第一进水单向阀用于连接第一供水装置与第一动力反应舱；

所述第二供水装置与第二动力反应舱连接；所述第二供水装置包括第二供水泵、第二过滤器、第二进水单向阀；所述第二供水泵安装在第二供水装置之内；所述第二过滤器安装在第二供水装置下部；所述第二进水单向阀用于连接第二供水装置与第二动力反应舱。

2.根据权利要求1所述的有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述第一动力料存储舱包括第一动力料出口阀；所述第一动力料出口阀位于所述第一动力料存储舱与第一动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述第一动力反应舱内；所述第一动力料存储舱内装有动力料；所述第二动力料存储舱包括第二动力料出口阀；所述第二动力料出口阀位于所述第二动力料存储舱与第二动力反应舱之间的隔板上并延伸到所述第二动力反应舱内；所述第二动力料存储舱内装有动力料。

3.根据权利要求2所述的有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述第一动力料出口阀和第二动力料出口阀为单向阀。

4.根据权利要求1所述的有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述机翼包括主机翼、副翼、舵机、合叶；所述主机翼与副翼通过合叶连接；所述舵机固定在主机翼上。

5.根据权利要求1所述的有翼电力正反双向挤压推进型智能水下无人航行器，其特征在于：所述控制模块包括环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池；所述环境感应器、深度感应器、温度感应器、控制器、主控板、能源管理板、无线电台部件、定位模块、姿态传感器模块、电子罗盘模块和电池均设置于控制模块组件内。

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