CN113410605B - 水下滑翔机用可折展天线装置以及水下滑翔机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下滑翔机用可折展天线装置以及水下滑翔机，属于水下机器人技术领域，其特征在于：包括油箱、伸缩天线、伸展进油管路、收卷回油管路、油泵、泄压电磁阀；伸展进油管路和收卷回油管路并连接通于油箱和伸缩天线之间；油泵串连安装在伸展进油管路中；泄压电磁阀串连安装在收卷回油管路中；伸缩天线包括螺旋簧片、柔性油管和柔性天线，柔性油管安装在螺旋簧片上沿螺旋簧片的长度方向设置；柔性天线安装在螺旋簧片上沿螺旋簧片的长度方向设置，柔性油管与伸展进油管路和收卷回油管路连通。本天线装置具有收展功能，不仅具有良好的通信性能，且可完全消除天线在水下滑翔机行进过程中的阻力，同时可避免天线受损。

Description

水下滑翔机用可折展天线装置以及水下滑翔机

技术领域

本发明属于水下机械人技术领域，尤其涉及一种水下滑翔机用可折展天线装置以及水下滑翔机。

背景技术

水下滑翔机(UG)是一种可以在复杂海洋环境中执行任务的智能化水下机器人，通过改变净浮力和调节姿态角的方式，借助一对固定机翼产生推进力，其能源消耗极小，可在海洋中实现锯齿形剖面运动，因此具有低功耗、长续航、超静音的工作特点。水下滑翔机的制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放，满足了长时间、大范围海洋探索的需要。

水下滑翔机技术逐渐成熟的同时也在不断地出现新的问题。随着水下滑翔机的下潜深度、运行距离不断增加，水下滑翔机研制的关键问题之一变成降低外形阻力、减少功耗、增加航行距离和航行时间。水下滑翔机在水下运行时各种外部附体会增加水下滑翔机的运行阻力，从而导致续航距离变短，功耗增加。

天线是水下滑翔机的重要部件，通常外置安装在水下滑翔机上。降低天线自身的阻力是减小水下滑翔机阻力的重要手段。传统的外置天线降低阻力的主要是通过减小天线半径，减短天线长度来实现，这会导致天线易损坏以及通信不畅等问题。这使得传统的天线外置方案需要改进才能满足水下滑翔机(UG)减阻发展的需要。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决水下滑翔机在滑翔运动过程中外置天线阻力大、而传统减阻方法易造成天线损坏和影响天线性能的问题的水下滑翔机用可折展天线装置。

本发明是这样实现的，一种水下滑翔机用可折展天线装置，其特征在于：包括油箱、伸缩天线、伸展进油管路、收卷回油管路、油泵、泄压电磁阀；所述伸展进油管路和收卷回油管路并连接通于所述油箱和伸缩天线之间；所述油泵串连安装在所述伸展进油管路中，用于提供液压油自油箱向伸缩天线流动的动力；所述泄压电磁阀串连安装在所述收卷回油管路中，用于控制所述收卷回油管路的通断；所述伸缩天线包括螺旋簧片、柔性油管和柔性天线，所述柔性油管安装在所述螺旋簧片上沿所述螺旋簧片的长度方向设置；所述柔性天线安装在所述螺旋簧片上沿所述螺旋簧片的长度方向设置，所述柔性油管与所述伸展进油管路和收卷回油管路连通。

在上述技术方案中，优选的，所述螺旋簧片沿其长度方向安装有柔性蒙皮，所述柔性蒙皮的内部具有沿所述螺旋簧片长度方向延伸的套孔，所述柔性油管和柔性天线包裹安装在所述柔性蒙皮的套孔中。

本发明的另一目的，提出一种水下滑翔机，包括滑翔机本体，所述滑翔机本体内部安装上述的折展天线装置，所述滑翔机本体具有导流罩，其特征在于：所述折展天线装置的伸缩天线通过天线固定组件安装在所述导流罩内部，所述导流罩具有位置与所述伸缩天线位置对应的天线伸缩口。

在上述技术方案中，优选的，所述滑翔机本体包括密封舱和驱动系统，所述驱动系统包括所述油箱和与油箱通过输油管连通的外油囊，所述油箱安装在所述密封舱中，所述外油囊安装在所述导流罩中。

在上述技术方案中，优选的，所述输油管上自所述油箱向所述外油囊方向依次串连安装单向阀、第一三通电磁阀和第二三通电磁阀，所述油泵串连安装在所述输油管上且位于所述单向阀和第一三通电磁阀之间；所述收卷回油管路连通于所述第二三通电磁阀和油箱之间，所述伸缩天线的柔性油管与所述第一三通电磁阀连接。

本发明的优点和技术效果是：

1.本发明所述装置安装于水下滑翔机内部，可利用液压使柔性天线绷直，实现天线顶出，保证天线良好的通信新能。液压作用释放后，依靠螺旋簧片的回弹力实现天线收回，装置的伸缩天线可完全收卷入水下滑翔机内部，完全消除天线阻力，实现水下滑翔机在航行过程中不受到天线阻力的影响。

2.本发明所述装置的天线在水下滑翔机航行过程中处于缩回状态，无需考虑天线强度和防撞问题，避免天线受损，保证了天线的安全性。

3.本发明所述装置具有可收展的伸缩天线，装置可集成安装在水下滑翔机的导流罩内部，在水下滑翔机水下航行过程中导流罩内部为浸水状态，不影响水下滑翔机密封舱的功能。

4.本发明所述装置的油箱和油泵等驱动装置可完全安装于水下滑翔机的密封舱内部，装置的油箱可与水下滑翔机的驱动系统共用，省去了驱动天线的额外驱动部件，稳定性更高。

5.本发明所述装置不附带额外的天线驱动装置结构更简单可靠，并且不会增加额外重量，减小能量消耗。

附图说明

图1是本发明中折展天线装置的油路连接原理示意图；

图2是本发明伸缩天线收卷状态的结构示意图；

图3是本发明伸缩天线伸展状态的结构示意图；

图4是本发明中伸缩天线的结构示意图。

图中、1、油箱；2、伸缩天线；2-1、螺旋簧片；2-2、柔性油管；2-3、柔性天线；2-4、柔性蒙皮；3、伸展进油管路；4、收卷回油管路；5、油泵；6、泄压电磁阀；7、导流罩；8、密封舱；9、外油囊；10、输油管；11、天线固定座；12、天线支架；13、天线固定架；14、单向阀；15、第一三通电磁阀；16、第二三通电磁阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为解决水下滑翔机在滑翔运动过程中外置天线阻力大、而传统减阻方法易造成天线损坏和影响天线性能的问题，本发明特提供一种水下滑翔机用可折展天线装置以及水下滑翔机，本天线装置具有收展功能，安装在水下滑翔机内部，不仅具有良好的通信性能，且可完全消除天线在水下滑翔机行进过程中的阻力，同时可避免天线受损。为了进一步说明本发明的结构，结合附图详细说明书如下：

实施例一

请参阅图1-图4，一种水下滑翔机用可折展天线装置，包括油箱1、伸缩天线2、伸展进油管路3、收卷回油管路4、油泵5、泄压电磁阀6。

伸展进油管路3和收卷回油管路4并连接通于油箱1和伸缩天线2之间。油箱1存储液压油。伸展进油管路3是液压油自油箱1向伸缩天线2输送液压油的通路；收卷回油管路4是液压油自伸缩天线2向油箱1回流的通路。

油泵5串连安装在伸展进油管路3中，用于提供液压油自油箱1向伸缩天线2流动的动力；泄压电磁阀6串连安装在收卷回油管路4中，用于控制收卷回油管路4的通断。泄压电磁阀6控制收卷回油管路断开状态下，油泵5驱动液压油自油箱1进入伸缩天线2中，伸缩天线2在液压油的油压作用下打开；泄压电磁阀6控制收卷回油管路4接通后，伸缩天线2的液压油泄压，伸缩天线2回缩。

伸缩天线的具体的结构为：包括螺旋簧片2-1、柔性油管2-2和柔性天线2-3。柔性天线包括卫星天线和无线天线。具体的，螺旋簧片2-1为黄铜片；柔性油管2-2为橡胶材质软管；柔性天线为可购得的部件，天线头部较短，主要可以弯曲的地方是防水线缆，天线头部不能弯曲，型号就是普通的GPS天线。柔性油管2-2安装在螺旋簧片2-1上且沿螺旋簧片2-1的长度方向设置；柔性天线22-3安装在螺旋簧片2-1上且沿螺旋簧片2-1的长度方向设置。柔性油管2-2与伸展进油管路3和收卷回油管路4连通。本实施例子，具体的，螺旋簧片2-1沿其长度方向安装有柔性蒙皮2-4，柔性蒙皮2-4的内部具有沿螺旋簧片2-1长度方向延伸的套孔，柔性油管2-2和柔性天线2-3包裹安装在柔性蒙皮2-4的套孔中。螺旋簧片2-1、柔性蒙皮2-4、柔性油管2-2和柔性天线2-3共同形成具有收卷弹性的螺旋形伸缩天线2。在柔性油管2-2充入液压油后，油压令柔性油管2-2展开绷直，柔性油管2-2作为驱动伸缩天线2展开的肌性部件。具体的，柔性蒙皮2-4的材质为橡胶材质，与螺旋簧片2-1连接方式为粘接。

实施例二

一种水下滑翔机，包括滑翔机本体，滑翔机本体是具有水下滑翔机基本工作性能的部件总成。滑翔机本体内部安装实施例一所述的折展天线装置。

具体的，滑翔机本体具有导流罩7、密封舱8和驱动系统，本实施例中，密封舱8为耐压壳体内的舱体，导流罩7为与耐压壳体连接尾部的导流罩，驱动系统为滑翔机的动力驱动系统。驱动系统包括油箱1和与油箱1通过输油管10连通的外油囊9，油箱1安装在所述密封舱8中，外油囊9安装在导流罩7中，输油管10贯穿耐压壳体的后端壳且与后端壳密封。

折展天线装置的伸缩天线2通过天线固定组件安装在导流罩7内部。天线固定组件包括天线固定座11、天线支架12和天线固定架13。具体的，天线固定座11利用螺钉固定在外油囊9的壳体上，天线支架12固定于天线固定座11且向后延伸，天线固定架13是固定在天线支架12的架板。螺旋簧片2-1卷缩状态下的外端固定在天线固定架13的上部，螺旋卷缩成盘形的螺旋簧片2-1中轴线水平，且天线固定架13位于卷缩成盘形的螺旋簧片2-1的侧方。导流罩7具有位置与伸缩天线2位置对应的天线伸缩口，具体的，天线伸缩口是设于导流罩7尾端下部的缝口，宽度大于伸缩天线2的宽度，伸缩天线2可自此向后绷直伸出。

输油管10上自油箱1向外油囊9方向依次串连安装单向阀14、第一三通电磁阀15和第二三通电磁阀，单向阀14、第一三通电磁阀15和第二三通电磁阀16均设于密封舱8内。油泵5串连安装在输油管10上且位于单向阀14和第一三通电磁阀15之间，油泵5位于密封舱8内。

伸缩天线2的柔性油管2-2与第一三通电磁阀15连接，折展天线装置的伸展进油管路3的液压油输送路径为：油箱——单向阀——油泵——第一三通电磁阀——伸缩天线；收卷回油管路4连通于第二三通电磁阀16和油箱1之间，折展天线装置的收卷回油管路4的液压油输送路径为：伸缩天线——第二三通电磁阀——泄压电磁阀——油箱。

本实施例中，滑翔机的驱动系统外油囊充油状态液压油输送路径为：油箱——单向阀——油泵——第一三通电磁阀——第二三通电磁——外油囊；滑翔机的驱动系统外油囊泄油状态液压油输送路径为：外油囊——第二三通电磁泄压电磁阀——油箱。

第一三通电磁阀15和第二三通电磁16的不同工位控制折展天线装置和驱动系统分别工作，以控制在滑翔机停止行进状态下折展天线装置实施折展动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下滑翔机用可折展天线装置，其特征在于：包括油箱(1)、伸缩天线(2)、伸展进油管路(3)、收卷回油管路(4)、油泵(5)、泄压电磁阀(6)；

所述伸展进油管路(3)和收卷回油管路(4)并连接通于所述油箱(1)和伸缩天线(2)之间；

所述油泵(5)串连安装在所述伸展进油管路(3)中，用于提供液压油自油箱(1)向伸缩天线(2)流动的动力；

所述泄压电磁阀(6)串连安装在所述收卷回油管路(4)中，用于控制所述收卷回油管路(4)的通断；

所述伸缩天线(2)包括螺旋簧片(2-1)、柔性油管(2-2)和柔性天线(2-3)，所述柔性油管(2-2)安装在所述螺旋簧片(2-1)上沿所述螺旋簧片(2-1)的长度方向设置；所述柔性天线(2-3)安装在所述螺旋簧片(2-1)上沿所述螺旋簧片(2-1)的长度方向设置，所述柔性油管(2-2)与所述伸展进油管路(3)和收卷回油管路(4)连通。

2.根据权利要求1所述的水下滑翔机用可折展天线装置，其特征在于：所述螺旋簧片(2-1)沿其长度方向安装有柔性蒙皮(2-4)，所述柔性蒙皮(2-4)的内部具有沿所述螺旋簧片(2-1)长度方向延伸的套孔，所述柔性油管(2-2)和柔性天线(2-3)包裹安装在所述柔性蒙皮(2-4)的套孔中。

3.一种水下滑翔机，包括滑翔机本体，所述滑翔机本体内部安装权利要求1-2任一所述的折展天线装置，所述滑翔机本体具有导流罩(7)，其特征在于：所述折展天线装置的伸缩天线(2)通过天线固定组件安装在所述导流罩(7)内部，所述导流罩(7)具有位置与所述伸缩天线(2)位置对应的天线伸缩口。

4.根据权利要求3所述的水下滑翔机，其特征在于：所述滑翔机本体包括密封舱(8)和驱动系统，所述驱动系统包括所述油箱(1)和与油箱(1)通过输油管(10)连通的外油囊(9)，所述油箱(1)安装在所述密封舱(8)中，所述外油囊(9)安装在所述导流罩(7)中。

5.根据权利要求4所述的水下滑翔机，其特征在于：所述输油管(10)上自所述油箱(1)向所述外油囊(9)方向依次串连安装单向阀(14)、第一三通电磁阀(15)和第二三通电磁阀(16)，所述油泵(5)串连安装在所述输油管(10)上且位于所述单向阀(14)和第一三通电磁阀(15)之间；所述收卷回油管路(4)连通于所述第二三通电磁阀(16)和油箱(1)之间，所述伸缩天线(2)的柔性油管(2-2)与所述第一三通电磁阀(16)连接。

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