CN112977775A - 水下航行器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下航行器及其控制方法，其中，水下航行器包括航行器本体和设于航行器本体上的操作组件，操作组件包括第一转向推进器和第二转向推进器，第一转向推进器能在航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节第一转向推进器与航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距，第二转向推进器能在航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节第二转向推进器与航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距；航行器本体与第一转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第一外表面，航行器本体与第二转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第二外表面，第一外表面与第二外表面在航行器本体的宽度方向上相对设置。上述水下航行器具有操心性好的优点。

Description

水下航行器及其控制方法

技术领域

本发明涉及水下航行器领域，特别涉及一种水下航行器及其控制方法。

背景技术

相关技术中，水下航行器的艉部布置有水平舵、垂直舵和推进器等元件，由水平舵和垂直舵控制水下航行器的运动方向，但是在低速时，布置在艉部的水平舵和垂直舵的效率很低，操控性很差，导致回转半径大，操控不灵活。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种水下航行器，旨在提高水下航行器的操作性。

为实现上述目的，本发明提出的水下航行器，包括：

航行器本体；以及

操作组件，设于所述航行器本体上，所述操作组件包括第一转向推进器和第二转向推进器，所述第一转向推进器能在所述航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节所述第一转向推进器与所述航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距，所述第二转向推进器能在所述航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节所述第二转向推进器与所述航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距；

其中，所述航行器本体与所述第一转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第一外表面，所述航行器本体与所述第二转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第二外表面，所述第一外表面与所述第二外表面在所述航行器本体的宽度方向上相对设置。

在一实施例中，所述第一转向推进器与所述第二转向推进器对称设置，所述第一转向推进器与所述第二转向推进器的对称轴与所述航行器本体的长度方向平行。

在一实施例中，当所述水下航行器处于水平航行状态时，所述水下航行器的重心或浮心位于所述第一转向推进器与所述第二转向推进器的对称轴上。

在一实施例中，所述第一转向推进器和所述第二转向推进器均能完全收容于所述航行器本体内。

在一实施例中，所述第一转向推进器和所述第二转向推进器均能在所述航行器本体外旋转，所述第一转向推进器的转轴和所述第二转向推进器的转轴均与所述航行器本体的宽度方向平行。

在一实施例中，所述航行器本体具有操作空腔，所述第一外表面开设有与所述操作空腔连通的第一进出口，所述第二外表面开设有与所述操作空腔连通的第二进出口，所述第一转向推进器能通过所述第一进出口进出所述操作空腔，以收容于所述操作空腔内或移动至所述第一外表面外，所述第二转向推进器能通过所述第二进出口进出所述操作空腔，以收容于所述操作空腔内或移动至所述第二外表面外。

在一实施例中，所述操作组件还包括设于所述操作空腔内的第一伸缩装置和第二伸缩装置；

所述第一转向推进器设于所述第一伸缩装置上，所述第一伸缩装置用于控制所述第一转向推进器进出所述第一进出口和用于调节所述第一转向推进器与所述第一外表面之间的间距；

所述第二转向推进器设于所述第二伸缩装置上，所述第二伸缩装置用于控制所述第二转向推进器进出所述第二进出口和用于调节所述第二转向推进器与所述第二外表面之间的间距。

在一实施例中，所述操作组件还包括第一转动电机和第二转动电机；

所述第一转动电机连接所述第一伸缩装置与所述第一转向推进器，所述第一转动电机用于控制所述第一转向推进器旋转，所述第一转向推进器的转轴与所述航行器本体的宽度方向平行；

所述第二转动电机连接所述第二伸缩装置与所述第二转向推进器，所述第二转动电机用于控制所述第二转向推进器旋转，所述第二转向推进器的转轴与所述航行器本体的宽度方向平行。

在一实施例中，所述航行器本体包括外壳，所述外壳包括壳体、第一盖板和第二盖板，所述操作空腔形成于所述壳体内，所述第一进出口和所述第二进出口均位于所述壳体上，所述第一盖板设于所述壳体上，用于打开或关闭所述第一进出口，所述第二盖板设于所述壳体上，用于打开或关闭所述第二进出口。

在一实施例中，所述航行器本体上设置有第一传感器和与第二传感器，所述第一传感器与所述第一盖板电连接，所述第二传感器与所述第二盖板电连接；

在所述第一转向推进器从所述操作空腔外进入所述操作空腔内的过程中，当所述第一传感器检测到所述第一转向推进器时，所述第一盖板自动关闭所述第一进出口；

在所述第二转向推进器从所述操作空腔外进入所述操作空腔内的过程中，当所述第二传感器检测到所述第二转向推进器时，所述第二盖板自动关闭所述第二进出口。

在一实施例中，所述航行器本体的艉部设置有垂直鳍。

在一实施例中，所述垂直鳍的外轮廓不凸于所述航行器本体的外轮廓。

在一实施例中，所述航行器本体具有艉推进器，所述艉推进器位于所述航行器本体的艉部。

本发明还提出一种上述的水下航行器的控制方法，包括如下步骤：

通过控制所述第一转向推进器的转速和所述第二转向推进器的转速不同，和/或，通过控制所述第一转向推进器与所述第一外表面之间的间距和所述第二转向推进器与所述第二外表面之间的间距不同，以使得所述水下航行器具有转向的趋势。

在一实施例中，还包括如下步骤：

通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艏部旋转，以使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为下潜状态的趋势或者使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为坐底状态的趋势；以及

通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转，以使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为上浮状态的趋势或者使得所述水下航行器具有从坐底状态切换为水平航行状态的趋势。

在一实施例中，所述航行器本体具有艉推进器，所述艉推进器位于所述航行器本体的艉部；

在所述水下航行器处于水平航行状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艏部旋转第一角度，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为下潜状态，所述第一角度小于等于90°；和/或

在所述水下航行器处于水平航行状态，且所述水下航行器与水底之间的间距小于等于50米，并关闭所述第一转向推进器、所述第二转向推进器及所述艉推进器时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向艏部旋转90°，并开启所述第一转向推进器和所述第二转向推进器，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为坐底状态；和/或

在所述水下航行器处于水平航行状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转第二角度，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为上浮状态，所述第二角度小于等于90°；和/或

在所述水下航行器处于坐底状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转180°，并开启第一转向推进器、所述第二转向推进器和所述艉部推进器，以使得所述水下航行器从坐底状态切换为水平航行状态。

在上述水下航行器中，当上述水下航行器需要左右转向时，可以通过控制第一转向推进器和第二转向推进器的转速不同，来使得水下航行器具有左右转向趋势；也可以通过控制第一转向推进器与第一外表面之间的间距和第二转向推进器与第二外表面之间的间距不同，来使得水下航行器具有左右转向趋势；也可以在通过控制第一转向推进器和第二转向推进器的转速不同的同时，还通过控制第一转向推进器与第一外表面之间的间距和第二转向推进器与第二外表面之间的间距不同，来使得水下航行器具有左右转向趋势。如此，能灵活控制水下航行器的转向。而且相比尾部布置的垂直舵而言，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器的转速不同，来使得水下航行器具有左右转向趋势，具有效果更高，转弯半径更小，操控性更佳，水下航行器在水下更灵活的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的水下航行器的侧视示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖面示意图；

图3为图1所示的水下航行器的第一转向推进器和第二转向推进器位于水下航行器外的结构示意图；

图4为图3所示的水下航行器的局部放大图；

图5为本发明一实施例的水下航行器的控制方法的流程图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种水下航行器。

在本发明实施例中，如图1-图4所示，该水下航行器10包括航行器本体200和操作组件300。操作组件300设于航行器本体200上。操作组件300包括第一转向推进器310和第二转向推进器320。第一转向推进器310能在航行器本体200的宽度方向上伸缩，以调节第一转向推进器310与航行器本体200的位于宽度方向上的外表面之间的间距。第二转向推进器320能在航行器本体200的宽度方向上伸缩，以调节第二转向推进器320与航行器本体200的位于宽度方向上的外表面之间的间距。

其中，在本实施例中，航行器本体200与第一转向推进器310对应的位于宽度方向上的外表面为第一外表面202。航行器本体200与第二转向推进器320对应的位于宽度方向上的外表面为第二外表面204。第一外表面202与第二外表面204在航行器本体200的宽度方向上相对设置，也即第一转向推进器310与第二转向推进器320能分别位于航行器本体200的相对的两侧外。与第一外表面202对应的第一转向推进器310为左侧转向推进器，与第二外表面204对应的第二转向推进器320为右侧转向推进器。

在上述水下航行器10中，当上述水下航行器10需要左右转向时，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320的转速不同，可以使得水下航行器10具有左右转向趋势。其中，在本实施例中，控制第一转向推进器310和第二转向推进器320的转速不同，也即通过控制第一转向推进器310的转向电机的转速和第二转向推进器320的转向电机的转速不同。

具体地，当上述水下航行器10需要左转时，可以将左侧转向推进器(第一转向推进器310)的转向电机的转速调低，而将右侧转向推进器(第二转向推进器320)的转向电机的转速调高或保持不变，也可以将左侧转向推进器(第一转向推进器310)的转向电机的转速保持不变，而将右侧转向推进器(第二转向推进器320)的转向电机的转速调高。如此，可以使得上述水下航行器10的左右两侧具有推力差值，而该推力差值相对于水下航行器10的垂直中剖面(与航行器本体200的宽度方向平行)存在力矩，该力矩可以推动水下航行器10向左转，而且该力矩越大，转向速度越迅速。

当上述水下航行器10需要右转时，可以将右侧转向推进器(第二转向推进器320)的转向电机的转速调低，而将左侧转向推进器(第一转向推进器310)的转向电机的转速调高或保持不变，也可以将右侧转向推进器(第一转向推进器310)的转向电机的转速保持不变，而将左侧转向推进器(第二转向推进器320)的转向电机的转速调高。如此，可以使得上述水下航行器10的左右两侧具有推力差值，而该推力差值相对于水下航行器10的垂直中剖面(与航行器本体200的宽度方向平行)存在力矩，该力矩可以推动水下航行器10向右转，而且该力矩越大，转向速度越迅速。

在上述水下航行器10中，当上述水下航行器10需要左右转向时，通过控制左侧转向推进器(第一转向推进器310)与第一外表面202之间的间距和右侧转向推进器(第二转向推进器320)与第二外表面204之间的间距不同，也可以使得水下航行器10具有左右转向趋势。

具体地，当上述水下航行器10需要左转时，可以控制左侧转向推进器(第一转向推进器310)与第一外表面202之间的间距大于右侧转向推进器(第二转向推进器320)与第二外表面204之间的间距，从而可以使得左侧转向推进器(第一转向推进器310)的推力的力臂大于右侧转向推进器(第二转向推进器320)的推力的力臂，如此，可以使得上述水下航行器10的左右两侧具有力臂差值，进而可以推动水下航行器10向左转，而且该力臂差值越大，转向速度越迅速。

当上述水下航行器10需要右转时，可以控制右侧转向推进器(第一转向推进器310)与第一外表面202之间的间距大于左侧转向推进器(第二转向推进器320)与第二外表面204之间的间距，从而可以使得右侧转向推进器(第一转向推进器310)的推力的力臂大于左侧转向推进器(第二转向推进器320)的推力的力臂，如此，可以使得上述水下航行器10的右左两侧具有力臂差值，进而可以推动水下航行器10向右转，而且该力臂差值越大，转向速度越迅速。

在上述水下航行器10中，当上述水下航行器10需要左右转向时，可以通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320的转速不同，来使得水下航行器10具有左右转向趋势；也可以通过控制第一转向推进器310与第一外表面202之间的间距和第二转向推进器320与第二外表面204之间的间距不同，来使得水下航行器10具有左右转向趋势；也可以在通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320的转速不同的同时，还通过控制第一转向推进器310与第一外表面202之间的间距和第二转向推进器320与第二外表面204之间的间距不同，来使得水下航行器10具有左右转向趋势。如此，能灵活控制水下航行器10的转向。而且相比尾部布置的垂直舵而言，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320的转速不同，来使得水下航行器10具有左右转向趋势，具有效果更高，转弯半径更小，操控性更佳，水下航行器10在水下更灵活的优点。

在本实施例中，第一转向推进器310与第二转向推进器320对称设置。第一转向推进器310与第二转向推进器320的对称轴与航行器本体200的长度方向平行。也即第一转向推进器310与第二转向推进器320在航行器本体200的宽度方向上正对设置。如此，能更灵活控制水下航行器10的转向。

可以理解，在其他实施例中，第一转向推进器310与第二转向推进器320在位于航行器本体200的左右两侧的同时，还可以在航行器本体200的长度方向上错位设置，也即第一转向推进器310与第二转向推进器320在航行器本体200的宽度方向上处于非正对设置状态。

在本实施例中，当水下航行器200处于水平航行状态时，也即水下航行器200完全位于水中时，水下航行器200的重心或浮心位于第一转向推进器310与第二转向推进器320的对称轴上。如此，能更灵活控制水下航行器10的转向。

在本实施例中，第一转向推进器310和第二转向推进器320均能完全收容于航行器本体200内。也即在本实施例中，第一转向推进器310和第二转向推进器320既能均位于航行器本体200外，又能均完全收容于航行器本体200内。

如此，当水下航行器200处于水平航行状态下时，可以通过位于航行器本体200外的第一转向推进器310和第二转向推进器320来实现左右转向。而当通过发射放置发射水下航行器10和通过回收装置回收水下航行器10时，可以将第一转向推进器310和第二转向推进器320完全收容于航行器本体200内，从而可以避免位于航行器本体200外的第一转向推进器310和第二转向推进器320影响水下航行器10的外径，导致水下航行器10的外径增大，进而通过发射装置发射水下航行器10，更加方便，同时，在回收水下航行器10时，对回收装置要求也相对降低。

在本实施例中，第一转向推进器310和第二转向推进器320并没有直接凸设于航行器本体200的外表面上，而是可以在收容于水下航行器10内和位于水下航行器10外这两种状态之间切换。可以理解，在其他实施例中，第一转向推进器310和第二转向推进器320也可以直接凸设于航行器本体200的外表面上，此时，可以认为第一转向推进器310和第二转向推进器320不存在收容于水下航行器10内的状态。

具体地，在本实施例中，航行器本体200具有操作空腔200a。第一外表面202开设有与操作空腔200a连通的第一进出口2022。第二外表面204开设有与操作空腔200a连通的第二进出口2042。第一转向推进器310能通过第一进出口2022进出操作空腔200a，以收容于操作空腔200a内或移动至第一外表面202外。第二转向推进器320能通过第二进出口2042进出操作空腔200a，以收容于操作空腔200a内或移动至第二外表面204外。通过设置操作空腔200a、第一进出口2022和第二进出口2042，非常便于第一转向推进器310和第二转向推进器320在收容于水下航行器10内和位于水下航行器10外这两种状态之间切换。

在本实施例中，操作组件300还包括设于操作空腔200a内的第一伸缩装置330和第二伸缩装置340。第一转向推进器310设于第一伸缩装置330上。第一伸缩装置330用于控制第一转向推进器310进出第一进出口2022和用于调节第一转向推进器310与第一外表面202之间的间距。第二转向推进器320设于第二伸缩装置340上。第二伸缩装置340用于控制第二转向推进器320进出第二进出口2042和用于调节第二转向推进器320与第二外表面204之间的间距。其中，通过同一个第一伸缩装置330控制第一转向推进器310进出第一进出口2022和调节第一转向推进器310与第一外表面202之间的间距，通过同一个第二伸缩装置340控制第二转向推进器320进出第二进出口2042和调节第二转向推进器320与第二外表面204之间的间距，可以减少操作组件300的元器件。

可以理解，在其他实施例中，对于第一转向推进器310而言，可以设置两个第一伸缩装置330，一个第一伸缩装置330用于控制第一转向推进器310进出第一进出口2022，另一个第一伸缩装置330用于调节第一转向推进器310与第一外表面202之间的间距。同理，对于第二转向推进器320而言，也可以设置两个第二伸缩装置340，一个第二伸缩装置340用于控制第二转向推进器320进出第二进出口2042，另一个第二伸缩装置340用于调节第二转向推进器320与第二外表面204之间的间距。

具体地，在本实施例中，第一伸缩装置330和第二伸缩装置340均为电动推杆。

在本实施例中，航行器本体200包括外壳，外壳包括壳体210、第一盖板220和第二盖板230。操作空腔200a形成于壳体210内。第一进出口2022和第二进出口2042均位于壳体210上。第一盖板220设于壳体210上，用于打开或关闭第一进出口2022。第二盖板230设于壳体210上，用于打开或关闭第二进出口2042。第一盖板220和第二盖板230可以保护收容于操作空腔200a内的第一转向推进器310和第二转向推进器320，避免环境中的杂质进入操作空腔200a内，污染第一转向推进器310和第二转向推进器320，而且第一盖板220和第二盖板230可以对收容于操作空腔200a内的第一转向推进器310和第二转向推进器320进行限位，避免收容于操作空腔200a内的第一转向推进器310和第二转向推进器320内误出。

可以理解，在其他实施例中，第一盖板220和第二盖板230可以省略。此时更便于第一转向推进器310和第二转向推进器320进出操作空腔200a。

在本实施例中，航行器本体200上设置有第一传感器和与第二传感器。第一传感器与第一盖板220电连接。第二传感器与第二盖板230电连接。在第一转向推进器310从操作空腔200a外进入操作空腔200a内的过程中，当第一传感器检测到第一转向推进器310时，第一盖板220自动关闭第一进出口2022。在第二转向推进器320从操作空腔200a外进入操作空腔200a内的过程中，当第二传感器检测到第二转向推进器320时，第二盖板230自动关闭第二进出口2042。

其中，在第一转向推进器310从操作空腔200a内运动至操作空腔200a外的过程中，在第一伸缩装置330的作用下，第一转向推进器310可以推开第一盖板220，从而打开第一进出口2022。而在第一转向推进器310从操作空腔200a外进入操作空腔200a内的过程中，当第一传感器检测到第一转向推进器310时，第一盖板220自动关闭第一进出口2022。

在第二转向推进器320从操作空腔200a内运动至操作空腔200a外的过程中，在第二伸缩装置340的作用下，第二转向推进器320可以推开第二盖板230，从而打开第二进出口2042。而在第二转向推进器320从操作空腔200a外进入操作空腔200a内的过程中，当第二传感器检测到第二转向推进器320时，第二盖板230自动关闭第二进出口2042。

也即在本实施例中，打开和关闭第一进出口2022的方式为半自动和自动结合的方式，打开和关闭第二进出口2042的方式也为半自动和自动结合的方式。如此，不仅便于第一转向推进器310和第二转向推进器320进出操作空腔200a，而且可以简化自动控制程序。

具体地，在本实施例中，第一传感器和第二传感器均为压力传感器，并均设于操作空腔200a的底壁上。当第一转向推进器310收容于操作空腔200a内时，第一转向推进器310压于第一传感器上。如此，当第一传感器感测的压力由无到有时，也即第一传感器检测到第一转向推进器310，此时，第一盖板220自动关闭第一进出口2022。当第二转向推进器320收容于操作空腔200a内时，第二转向推进器320压于第二传感器上。如此，当第二传感器感测的压力由无到有时，也即第二传感器检测到第二转向推进器320，此时，第二盖板230自动关闭第二进出口2042。

可以理解，在其他实施例中，当第一传感器感测的压力由有到无时，也可以控制第一盖板220自动打开第一进出口2022，也即在其他实施例中，也可以采用自动打开的方式打开第一进出口2022。同理，当第二传感器感测的压力由有到无时，也可以控制第二盖板230自动打开第二进出口2042，也即在其他实施例中，也可以采用自动打开的方式打开第二进出口2042。

在本实施例中，第一转向推进器310和第二转向推进器320均能在航行器本体200外旋转。其中，第一转向推进器310的转轴和第二转向推进器320的转轴均与航行器本体200的宽度方向平行，也即第一转向推进器310的转轴和第二转向推进器320的转轴均与航行器本体200的长度方向的垂直中剖面垂直。如此，可以通过旋转第一转向推进器310和第二转向推进器320来使得水下航行器10具有下潜、上浮和坐底的趋势。

在一些实施例中，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艏部旋转，以使得水下航行器10具有从水平航行状态切换为下潜状态的趋势或者使得水下航行器10具有从水平航行状态切换为坐底状态的趋势。

当水下航行器10处于水平航行状态时，控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艏部旋转，从而使得水下航行器10具有艏部向下的力矩，产生艏部向下的俯仰角，从而使得水下航行器10向下航行，以使得水下航行器10具有从水平航行状态切换为下潜状态的趋势或者使得水下航行器10具有从水平航行状态切换为坐底状态的趋势。相对于布置在水下航行器上的水平舵，控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艏部旋转，产生的舵效更高，操控更灵活。

在一些实施例中，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艉部旋转，以使得水下航行器200具有从水平航行状态切换为上浮状态的趋势或者水下航行器200具有从坐底状态切换为水平航行状态的趋势。

当水下航行器10处于水平航行状态时，控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艉部旋转，从而使得水下航行器10具有艏部向上的力矩，产生艏部向上的俯仰角，从而使得水下航行器10向上航行，以使得水下航行器200具有从水平航行状态切换为上浮状态的趋势或者水下航行器200具有从坐底状态切换为水平航行状态的趋势。相对于布置在水下航行器上的水平舵，控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艉部旋转，产生的舵效更高，操控更灵活。

在本实施例中，航行器本体200具有艉推进器，艉推进器位于航行器本体200的艉部。具体地，在本实施例中，艉推进器均设于壳体210内。也即在本实施例中，航行器本体200自身具有推进器，能独立工作，其本质上为一种水下航行器，而第一转向推进器310和第二转向推进器320用于辅助航行器本体200转向、下潜、上浮和坐底。如此，第一转向推进器310和第二转向推进器320可以为小型推进器。可以理解，在其他实施例中，当第一转向推进器310和第二转向推进器320足够大时，艉推进器可以省略。

在本实施例中，在水下航行器10处于水平航行状态时，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艏部旋转第一角度，以使得水下航行器10从水平航行状态切换为下潜状态，第一角度小于等于90°。

在本实施例中，在水下航行器10处于水平航行状态，且水下航行器10与水底之间的间距小于等于50米，并关闭第一转向推进器310、第二转向推进器320及艉推进器时，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艏部旋转90°，并开启第一转向推进器310和第二转向推进器320，以使得水下航行器10从水平航行状态切换为坐底状态。如此，水下航行器10可以坐底并潜伏。

在本实施例中，在水下航行器10处于水平航行状态时，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艉部旋转第二角度，以使得水下航行器10从水平航行状态切换为上浮状态。在本实施例中，第二角度小于等于90°。

在本实施例中，在水下航行器10处于坐底状态时，通过控制第一转向推进器310和第二转向推进器320向航行器本体200的艉部旋转180°，并开启第一转向推进器310、第二转向推进器320和艉部推进器，以使得水下航行器从坐底状态切换为水平航行状态。

在本实施例中，操作组件300还包括第一转动电机350和第二转动电机360。第一转动电机350用于控制第一转向推进器310旋转。第二转动电机360用于控制第二转向推进器320旋转。

具体地，在本实施例中，第一转动电机350连接第一伸缩装置330与第一转向推进器310。第二转动电机360连接第二伸缩装置340与第二转向推进器320。如此，可以简化操作组件300的结构。

在本实施例中，第一转向推进器310包括第一导管312和设于第一导管312内的第一本体314。第一转动电机350连接第一伸缩装置330与第一导管312。第一导管312可以有效保护第一本体314，使得第一转向推进器310具有更长的使用寿命。

同理，在本实施例中，第二转向推进器320包括第二导管322和设于第二导管322内的第二本体324。第二转动电机360连接第二伸缩装置340与第二导管322。第二导管322可以有效保护第二本体324，使得第二转向推进器320具有更长的使用寿命。

在本实施例中，操作组件300还包括第一伸缩固定架330a和第二伸缩固定架340a。第一伸缩装置330通过第一伸缩固定架330a固定于操作空腔200a的内壁上。第二伸缩装置340通过第二伸缩固定架340a固定于操作空腔200a的内壁上。

在本实施例中，操作组件300还包括第一电机固定架350a和第二电机固定架360a。第一电机固定架350a与操作空腔200a的内壁滑动连接。第一转动电机350设于第一电机固定架350a上，并连接第一伸缩装置330和第一导管312。第二电机固定架360a与操作空腔200a的内壁滑动连接。第二转动电机360设于第二电机固定架360a上，并连接第二伸缩装置340与第二导管322。

在本实施例中，航行器本体200的艉部设置有垂直鳍400。垂直鳍400可以提高水下航行器10的水下航行稳定性。

在本实施例中，垂直鳍400的外轮廓不凸于航行器本体200的外轮廓，也即不凸出壳体210的外轮廓。如此，可以避免垂直鳍400影响水下航行器10的外径，导致水下航行器10的外径增大，进而通过发射装置发射水下航行器10，更加方便，同时，在回收水下航行器10时，对回收装置要求也相对降低。

在本实施例中，航行器本体200的中部大致呈圆柱形，航行器本体200的艏部和艉部均大致呈圆台形。在航行器本体200的宽度方向上，垂直鳍400位于航行器本体200的艉部上方，且垂直鳍400的上侧轮廓不凸出于航行器本体200的中部的上侧轮廓。在本实施例中，航行器本体200的艏部的母线的倾斜度小于航行器本体200的艉部的母线的倾斜度，也即航行器本体200的艏部的截面的外径的变化趋势小于艉部的截面的外径的变化趋势。

如图5所示，本发明还提出一种水下航行器的控制方法，包括如下步骤：

步骤S510，通过控制第一转向推进器的转速和第一转向推进器的转速不同，和/或，通过控制第一转向推进器与第一外表面之间的间距和第二转向推进器与第二外表面之间的间距不同，以使得水下航行器具有转向的趋势。

步骤S520，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向航行器本体的艏部旋转，以使得水下航行器具有从水平航行状态切换为下潜状态的趋势或者使得水下航行器具有从水平航行状态切换为坐底状态的趋势。

步骤S530，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向航行器本体的艉部旋转，以使得水下航行器具有从水平航行状态切换为上浮状态的趋势或者使得水下航行器具有从坐底状态切换为水平航行状态的趋势。

在本实施例中，在水下航行器处于水平航行状态时，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向航行器本体的艏部旋转第一角度，以使得水下航行器从水平航行状态切换为下潜状态，第一角度小于等于90°。

在本实施例中，在水下航行器处于水平航行状态，且水下航行器与水底之间的间距小于等于50米，并关闭第一转向推进器、第二转向推进器及艉推进器时，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向艏部旋转90°，并开启第一转向推进器和第二转向推进器，以使得水下航行器从水平航行状态切换为坐底状态。

在本实施例中，在水下航行器处于水平航行状态时，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向航行器本体的艉部旋转第二角度，以使得水下航行器从水平航行状态切换为上浮状态，第二角度小于等于90°。

在本实施例中，在水下航行器处于坐底状态时，通过控制第一转向推进器和第二转向推进器向航行器本体的艉部旋转180°，并开启第一转向推进器、第二转向推进器和艉部推进器，以使得水下航行器从坐底状态切换为水平航行状态。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种水下航行器，其特征在于，包括：

航行器本体；以及

操作组件，设于所述航行器本体上，所述操作组件包括第一转向推进器和第二转向推进器，所述第一转向推进器能在所述航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节所述第一转向推进器与所述航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距，所述第二转向推进器能在所述航行器本体的宽度方向上伸缩，以调节所述第二转向推进器与所述航行器本体的位于宽度方向上的外表面之间的间距；

其中，所述航行器本体与所述第一转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第一外表面，所述航行器本体与所述第二转向推进器对应的位于宽度方向上的外表面为第二外表面，所述第一外表面与所述第二外表面在所述航行器本体的宽度方向上相对设置。

2.如权利要求1所述的水下航行器，其特征在于，所述第一转向推进器与所述第二转向推进器对称设置，所述第一转向推进器与所述第二转向推进器的对称轴与所述航行器本体的长度方向平行；

其中，当所述水下航行器处于水平航行状态时，所述水下航行器的重心或浮心位于所述第一转向推进器与所述第二转向推进器的对称轴上。

3.如权利要求1所述的水下航行器，其特征在于，所述第一转向推进器和所述第二转向推进器均能完全收容于所述航行器本体内；和/或

所述第一转向推进器和所述第二转向推进器均能在所述航行器本体外旋转，所述第一转向推进器的转轴和所述第二转向推进器的转轴均与所述航行器本体的宽度方向平行。

4.如权利要求1所述的水下航行器，其特征在于，所述航行器本体具有操作空腔，所述第一外表面开设有与所述操作空腔连通的第一进出口，所述第二外表面开设有与所述操作空腔连通的第二进出口，所述第一转向推进器能通过所述第一进出口进出所述操作空腔，以收容于所述操作空腔内或移动至所述第一外表面外，所述第二转向推进器能通过所述第二进出口进出所述操作空腔，以收容于所述操作空腔内或移动至所述第二外表面外。

5.如权利要求4所述的水下航行器，其特征在于，所述操作组件还包括设于所述操作空腔内的第一伸缩装置和第二伸缩装置；

所述第一转向推进器设于所述第一伸缩装置上，所述第一伸缩装置用于控制所述第一转向推进器进出所述第一进出口和用于调节所述第一转向推进器与所述第一外表面之间的间距；

所述第二转向推进器设于所述第二伸缩装置上，所述第二伸缩装置用于控制所述第二转向推进器进出所述第二进出口和用于调节所述第二转向推进器与所述第二外表面之间的间距。

6.如权利要求5所述的水下航行器，其特征在于，所述操作组件还包括第一转动电机和第二转动电机；

所述第一转动电机连接所述第一伸缩装置与所述第一转向推进器，所述第一转动电机用于控制所述第一转向推进器旋转，所述第一转向推进器的转轴与所述航行器本体的宽度方向平行；

所述第二转动电机连接所述第二伸缩装置与所述第二转向推进器，所述第二转动电机用于控制所述第二转向推进器旋转，所述第二转向推进器的转轴与所述航行器本体的宽度方向平行。

7.如权利要求4所述的水下航行器，其特征在于，所述航行器本体包括外壳，所述外壳包括壳体、第一盖板和第二盖板，所述操作空腔形成于所述壳体内，所述第一进出口和所述第二进出口均位于所述壳体上，所述第一盖板设于所述壳体上，用于打开或关闭所述第一进出口，所述第二盖板设于所述壳体上，用于打开或关闭所述第二进出口。

8.如权利要求7所述的水下航行器，其特征在于，所述航行器本体上设置有第一传感器和与第二传感器，所述第一传感器与所述第一盖板电连接，所述第二传感器与所述第二盖板电连接；

在所述第一转向推进器从所述操作空腔外进入所述操作空腔内的过程中，当所述第一传感器检测到所述第一转向推进器时，所述第一盖板自动关闭所述第一进出口；

在所述第二转向推进器从所述操作空腔外进入所述操作空腔内的过程中，当所述第二传感器检测到所述第二转向推进器时，所述第二盖板自动关闭所述第二进出口。

9.如权利要求1所述的水下航行器，其特征在于，所述航行器本体的艉部设置有垂直鳍，所述垂直鳍的外轮廓不凸于所述航行器本体的外轮廓；和/或

所述航行器本体具有艉推进器，所述艉推进器位于所述航行器本体的艉部。

10.一种如权利要求1所述的水下航行器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

通过控制所述第一转向推进器的转速和所述第二转向推进器的转速不同，和/或，通过控制所述第一转向推进器与所述第一外表面之间的间距和所述第二转向推进器与所述第二外表面之间的间距不同，以使得所述水下航行器具有转向的趋势。

11.如权利要求10所述的水下航行器的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：

通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艏部旋转，以使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为下潜状态的趋势或者使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为坐底状态的趋势；以及

通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转，以使得所述水下航行器具有从水平航行状态切换为上浮状态的趋势或者使得所述水下航行器具有从坐底状态切换为水平航行状态的趋势。

12.如权利要求11所述的水下航行器的控制方法，其特征在于，所述航行器本体具有艉推进器，所述艉推进器位于所述航行器本体的艉部；

在所述水下航行器处于水平航行状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艏部旋转第一角度，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为下潜状态，所述第一角度小于等于90°；和/或

在所述水下航行器处于水平航行状态，且所述水下航行器与水底之间的间距小于等于50米，并关闭所述第一转向推进器、所述第二转向推进器及所述艉推进器时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向艏部旋转90°，并开启所述第一转向推进器和所述第二转向推进器，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为坐底状态；和/或

在所述水下航行器处于水平航行状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转第二角度，以使得所述水下航行器从水平航行状态切换为上浮状态，所述第二角度小于等于90°；和/或

在所述水下航行器处于坐底状态时，通过控制所述第一转向推进器和所述第二转向推进器向所述航行器本体的艉部旋转180°，并开启第一转向推进器、所述第二转向推进器和所述艉部推进器，以使得所述水下航行器从坐底状态切换为水平航行状态。

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