CN113247222B - 一种察打一体水下无人潜航器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种察打一体水下无人潜航器，包括水下机器人主体机构、自适应跟踪发射机构和操推装置，自适应跟踪发射机构、操推装置设置在水下机器人主体机构上；自适应跟踪发射机构包括发射器、俯仰响应云台、水平响应云台、限位柱、丝杆、抬升云台电机、滑套、横摇响应云台、响应云台支架、炮筒、视觉摄像头、滑套支架、抬升云台电机支架和横摇响应支架，发射器上设置视觉摄像头和炮筒，发射器与俯仰响应云台相连，俯仰响应云台通过响应云台支架与水平响应云台相连，响应云台支架通过横摇响应支架与横摇响应云台相连，横摇响应云台与滑套支架相连。本发明可以执行排水雷任务，对相应雷区进行探测、分类、识别及定位，进行精准打击。

Description

一种察打一体水下无人潜航器

技术领域

本发明涉及无人潜航器，具体为一种察打一体水下无人潜航器。

背景技术

水下无人作战平台，一方面依托海洋提供的天然屏障大大提高了平台的生存能力；另一方面，它具有无人值守、保障费用低、作战手段灵活多样等优点。水下无人作战平台可以胜任海上打击、海上防御、海上基地等多重角色，是未来海-陆-空-天全维打击网中一个重要节点。

随着战争形态的向信息化形态的转变，无人武器装备在战场上崭露头角，无人作战技术也成为了许多国家军事科技的重要发展方向。在现代战争中，无人作战系统主要有以下几个部分组成:无人作战平台，任务载荷，指控系统以及通信网络。无人作战平台是其中最重要的部分，它是一种有动力但无人驾驶、能自主控制或远距离遥控、可回收或一次性消耗、可携带致命或非致命载荷的平台。

而现在许多国家都将军事发展的重点转向了海洋，因此无人水中作战平台也成为了主要的发展方向。无人平台之所以成为各国的重点的发展对象，是因为它有许多传统作战平台无法比拟的优越性。无人机水中作战平台体积较小，灵活性较传统水中武器平台好，可装载各种模块，执行多种任务，可开发性比传统的要高，且机器人受创后不会造成人员的伤亡。

但是，现有的水下机器人存在以下缺点：第一，在海中会受风浪流的扰动影响，无法保证发射机构的稳定性，打击精度有待提高；第二，传统水上作战平台体积较大，灵活性差，装配单一；第三，推进系统占用机舱，工作效率、空间利用率、隐蔽性有待进一步提高。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种察打一体水下无人潜航器。

技术方案：本发明所述的一种察打一体水下无人潜航器，包括水下机器人主体机构、自适应跟踪发射机构和操推装置，水下机器人主体机构、自适应跟踪发射机构、操推装置通过脐带缆连接实现通信以及监测数控的实时传输，自适应跟踪发射机构、操推装置设置在水下机器人主体机构上，可在一定范围内实现对目标的精准打击等；自适应跟踪发射机构包括发射器、俯仰响应云台、水平响应云台、限位柱、丝杆、抬升云台电机、滑套、横摇响应云台、响应云台支架、炮筒、视觉摄像头、滑套支架、抬升云台电机支架和横摇响应支架，发射器上设置视觉摄像头和炮筒，发射器与俯仰响应云台相连，俯仰响应云台通过响应云台支架与水平响应云台相连，响应云台支架通过横摇响应支架与横摇响应云台相连，横摇响应云台与滑套支架相连，限位柱贯穿滑套支架、滑套，并与抬升云台电机支架相连，丝杆分别与滑套支架、抬升云台电机支架相连，抬升云台电机支架与抬升云台电机相连。

进一步地，水下机器人主体机构包括中艇体、前艇体、后艇体，中艇体通过连接杆与前艇体、后艇体相连。水下机器人主体机构还包括信号台和密封舱，信号台设置于中艇体上表面，密封舱设置于中艇体内部。密封舱通过卡扣固定于中艇体内部。整体式水下机器人主体机构为左右对称结构，具有较好的水动力性能，可以快速高效的完成打察工作任务，无人机水中作战平台体积较小，灵活性较传统水中武器平台好，可装载各种模块，执行多种任务，可开发性比传统的要高，且机器人受创后不会造成人员的伤亡。

进一步地，操推装置包括控制舵、无轴推进器一、无轴推进器二、X型舵和喷水推进器，控制舵设置在中艇体的外表面上，无轴推进器一分别与后艇体、中艇体相连，无轴推进器二分别与中艇体、前艇体相连，X型舵设置在后艇体的尾部，喷水推进器设置在后艇体内。信号台与控制舵关于中艇体对称设置。X型舵沿后艇体的尾部轴向均匀间隔设置，X型舵与后艇体表面互相垂直。

进一步地，喷水推进器的两侧分别设置舵机一，喷水推进器与主机相连，主机与无轴推进器一相连。中艇体的两端内侧分别设置舵机二、舵机三，舵机二与无轴推进器一相连，舵机三与无轴推进器二相连。无轴推进器一、无轴推进器二可以产生各个方向的推力使水下机器人完成升沉、进退、转艏、横移、横滚、回转等运动。操推装置可以使水下机器人不同工况下灵活运动，提高机动性。

进一步地，丝杆设置在滑套支架、抬升云台电机支架的中垂线上。

工作原理：自适应跟踪发射机构具有两种模式，一在跟踪射击模式下，发射口始终瞄准目标。二是在自稳模式下机器人本体自主适应浪流影响，保持发射机构的稳定。每个轴上的云台可根据姿态仪反馈的数据进行闭环控制，产生抵消摇晃的运动，从而达到自适应的效果。这样可以大幅提升打击目标的精确度，提高部队海上作战能力，不受风浪流影响，并在三轴上摇晃时仍能保证发射机构的稳定性。

有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：

1、可以执行排水雷任务，在其他设备无法靠近雷区的时候进行侦查和灭雷，可以对相应雷区进行探测、分类、识别及定位，可以对目标区域内的敌人进行精准打击，协助水面作战平台完成作战任务；

2、具有良好的水动力性能，且其主体结构搭载有无轴推进器，兼顾快速性与操纵性，提高了推进效率，减少振动和噪音，提高了隐蔽性，从而可以快速、高效地完成工作；

3、无人机水中作战平台体积较小，灵活性较传统水中武器平台好，可装载各种模块，可开发性比传统的要高，可以代替人员执行多种困难程度较大或者更危险的任务，且机器人受创后不会造成人员的伤亡，协助陆上军队进行监测、扫雷和作战，提高了军队作战能力以及高新技术军事化水平。

附图说明

图1是本发明的左视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的剖视图；

图4是本发明的主视图；

图5是本发明自适应跟踪发射机构2的主视图；

图6是本发明自适应跟踪发射机构2的侧视图。

具体实施方式

如图1～4，察打一体水下无人潜航器由陆上控制系统和水下集成系统组成，水下集成系统包括水下机器人主体机构1、自适应跟踪发射机构2和操推装置3，水下机器人系统与陆上控制系统之间通过脐带缆连接实现通信以及监测数控的实时传输。自适应跟踪发射机构2，具有跟踪射击模式，可以对目标进行精准打击，每个轴上的云台可以进行闭环控制，产生抵消摇晃的运动，从而达到自适应的效果。操推装置3负责推动水下机器人主体机构1工作时的运动，可以产生各个方向的推力使水下机器人完成升沉、进退、转艏、横移、横滚、回转等运动，提高水下机器人系统的运动灵活性。

整体式的水下机器人主体机构1为左右对称结构，包括中艇体101、前艇体102、后艇体103、连接杆104、信号台105、密封舱106和卡扣107，前艇体102和后艇体103分别位于中艇体101的正前后方，两两之间通过连接杆104连接固定。前艇体102、后艇体103均为圆锥型舱。中艇体101的正上方设有信号台105，内部设置有密封舱106，密封舱106通过卡扣107固定在中艇体101的内部。水下机器人主体机构1具有较好的水动力性能，可以快速高效的完成察打工作任务，无人机水中作战平台体积较小，灵活性较传统水中武器平台好，可装载各种模块，执行多种任务，可开发性比传统的要高，且机器人受创后不会造成人员的伤亡。

操推装置3包括控制舵301、无轴推进器一302、无轴推进器二303、X型舵304、喷水推进器305、舵机一306、主机307、舵机二308和舵机三309，控制舵301位于中艇体101的正下方，与信号台105关于中艇体101对称。无轴推进器二303位于中艇体101的正前方，一端与固定在中艇体101内部前端的舵机三309固定连接，另一端与前艇体102相连。无轴推进器一302位于中艇体101的正后方，一端与固定在中艇体101内部后端的舵机二308连接，另一端与后艇体103内部的主机307相连。主机307位于后艇体103内部前端，其后端与喷水推进器305直接相连，喷水推进器305两侧设有两个舵机一306。X型舵304顺着尾部型线布置在后艇体103的后半部分，四个舵呈斜45°交叉分布，沿后艇体103的尾部轴向均匀间隔90°设置，X型舵304与后艇体103表面互相垂直。

如图5～6，自适应跟踪发射机构2包括发射器201、俯仰响应云台202、水平响应云台203、限位柱204、丝杆205、抬升云台电机206、滑套207、横摇响应云台208、响应云台支架209、炮筒210、视觉摄像头211、滑套支架212、抬升云台电机支架213和横摇响应支架214。发射器201上设置视觉摄像头211和炮筒210，发射器201与俯仰响应云台202固定连接。俯仰响应云台202下端固定连接在响应云台支架209上，水平响应云台203固定连接云台支架下方，云台支架与横摇响应支架214固定连接，横摇响应云台208固定在横摇响应支架214上。横摇响应云台208后方连接滑套支架212，滑套支架212上贯穿连接限位柱204，限位柱204下方套有滑套207，滑套支架212中间下方装有丝杆205，滑套支架212与丝杆205共同固定下方的抬升云台电机支架213及抬升云台电机206。丝杆205设在滑套支架212、抬升云台电机支架213的中垂线上。

根据指示，水下无人潜航器到达目标工作海域后，视觉摄像头211会对工作海域进行摄像和反馈，接着经过数据分析系统分析之后通过数据传输系统以电缆为载体将所得到的到相关信息在水下集成系统的上位机界面进行显示，在陆上控制系统的指示下可以进行对目标进行精准打击。为实现高精度打击，对于自适应跟踪发射机构2做了很大提升，为解决在海中受风浪流的扰动影响，将三轴稳定器与发射器201进行结合。当水下机器人主体机构1受到风浪流影响并在三轴上摇晃时仍能保证自适应跟踪发射机构2的稳定性。

自适应跟踪发射机构2具有两种模式：

(1)跟踪射击模式：在人为操纵下，发射口始终瞄准目标；

(2)自稳模式下：在AUV自主下，自适应浪流影响，保持发射机构的稳定。

每个轴上的云台可根据姿态仪反馈的数据进行闭环控制，产生抵消摇晃的运动，从而达到自适应的效果，这样可以大幅提升打击目标的精确度，提高部队海上作战能力。主体结构搭载有前后两个无轴推进器，即无轴推进器一302和无轴推进器二303，提高水下无人潜航器的运动灵活性，兼顾快速性与操纵性，提高了推进效率，减少振动和噪音，提高了隐蔽性，从而可以快速、高效的完成工作。

Claims (8)

1.一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：包括水下机器人主体机构（1）、自适应跟踪发射机构（2）和操推装置（3），所述水下机器人主体机构（1）、自适应跟踪发射机构（2）、操推装置（3）通过脐带缆连接实现通信以及监测数控的实时传输，所述自适应跟踪发射机构（2）、操推装置（3）设置在水下机器人主体机构（1）上；

所述自适应跟踪发射机构（2）包括发射器（201）、俯仰响应云台（202）、水平响应云台（203）、限位柱（204）、丝杆（205）、抬升云台电机（206）、滑套（207）、横摇响应云台（208）、响应云台支架（209）、炮筒（210）、视觉摄像头（211）、滑套支架（212）、抬升云台电机支架（213）和横摇响应支架（214），所述发射器（201）上设置视觉摄像头（211）和炮筒（210），所述发射器（201）与俯仰响应云台（202）相连，所述俯仰响应云台（202）通过响应云台支架（209）与水平响应云台（203）相连，所述响应云台支架（209）通过横摇响应支架（214）与横摇响应云台（208）相连，所述横摇响应云台（208）与滑套支架（212）相连，所述限位柱（204）贯穿滑套支架（212）、滑套（207），并与抬升云台电机支架（213）相连，所述丝杆（205）分别与滑套支架（212）、抬升云台电机支架（213）相连，所述抬升云台电机支架（213）与抬升云台电机（206）相连；

所述水下机器人主体机构（1）包括中艇体（101）、前艇体（102）、后艇体（103），所述中艇体（101）通过连接杆（104）与前艇体（102）、后艇体（103）相连；

所述操推装置（3）包括控制舵（301）、无轴推进器一（302）、无轴推进器二（303）、X型舵（304）和喷水推进器（305），所述控制舵（301）设置在中艇体（101）的外表面上，所述无轴推进器一（302）分别与后艇体（103）、中艇体（101）相连，所述无轴推进器二（303）分别与中艇体（101）、前艇体（102）相连，所述X型舵（304）设置在后艇体（103）的尾部，所述喷水推进器（305）设置在后艇体（103）内。

2.根据权利要求1所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述水下机器人主体机构（1）还包括信号台（105）和密封舱（106），所述信号台（105）设置于中艇体（101）上表面，所述密封舱（106）设置于中艇体（101）内部。

3.根据权利要求2所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述密封舱（106）通过卡扣（107）固定于中艇体（101）内部。

4.根据权利要求2所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述信号台（105）与控制舵（301）关于中艇体（101）对称设置。

5.根据权利要求1所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述X型舵（304）沿后艇体（103）的尾部轴向均匀间隔设置，所述X型舵（304）与后艇体（103）表面互相垂直。

6.根据权利要求1所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述喷水推进器（305）的两侧分别设置舵机一（306），所述喷水推进器（305）与主机（307）相连，所述主机（307）与无轴推进器一（302）相连。

7.根据权利要求1所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述中艇体（101）的两端内侧分别设置舵机二（308）、舵机三（309），所述舵机二（308）与无轴推进器一（302）相连，所述舵机三（309）与无轴推进器二（303）相连。

8.根据权利要求1所述的一种察打一体水下无人潜航器，其特征在于：所述丝杆（205）设置在滑套支架（212）、抬升云台电机支架（213）的中垂线上。

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