CN113581431A - 一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器，包括海豚型壳体、两个水下推进器、两个浮潜调节器和探测与控制装置，海豚型壳体尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；两个水下推进器分别设置于海豚型壳体外的两翼下方，为航行器航行提供驱动力；两个浮潜调节器设置于海豚型壳体内部，且两个浮潜调节器分别靠近头部、尾部设置；通过两个浮潜调节器调节海豚型壳体内部的比重和重心位置，驱动航行器进行下潜、水下巡航、上浮或水上巡航，及悬停；探测与控制装置用于远程显示所述航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的实时情况和控制航行器的运动；本发明能够自由地在水面和水下进行水平前进、后退、转弯、垂直下潜、垂直上浮、斜向下潜和斜向上浮等不同姿态的航行。

Description

一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器

技术领域

本发明涉及水下航行器领域，具体地，涉及一种调节重心和比重的浮潜调节器及远程操控的水中机敏遨游航行器。

背景技术

水域的防灾及开发利用，尤其是海洋的开发，离不开水上和水下均可航行的、可远程操控的设备。经检索，迄今为止，水上航行舰船和水下航行器的技术产品多，但兼备水上、水下航行需求的先进航行器仍有待进一步研发。

经检索发现，

申请公布号为CN112224368A的中国专利，提出一种用于水下航行器的重心调节机构及应用该机构的仿生鱼，该重心调节机构包括轴承支撑机架、滑动导轨一和二、电机固定机架、电机、重物框、重物、丝杠、摇臂一、舵机一、丝杠运动平台、舵机二、摇臂二、滚动轴承。该水下航行器的重心虽然通过一个非常复杂的调节机构能够实现，但航行器的比重没有变化。为便于水中航行，该航行器的比重必须调试得与水相等或略小于水的比重(否则，水下航行的阻力太大)，但这样做使得航行器在水面航行时露出水面的部分非常少，甚至无法在水面上看不到船。因此，航行器要实现水中悬停和水面航行困难。另外，仿生机器鱼通过电机驱动尾鳍、左右胸鳍来驱动航行，这三者的姿态是相互影响的，通过遥控是非常难以实现水下机敏航行的，尤其是尾鳍的姿态变化应该至少是二维的，但上述专利的尾鳍的姿态只是一维的，只能做两个自由度的变化。

申请公布号为CN110641665A，提出一种分级式浮力驱动的重载水下航行器，包括从前向后依次设置的抛缆、艏部外壳、前舱段、中舱段、后舱段、天线舱段、尾舵段和尾部推进器；前舱段内部设有前浮力调节模块和横向推进器。该专利采用两个与水下航行器轴线方向垂直的横向推进器来实现航行器的左右运动，采用一个与水下航行器轴线方向相同的尾部推进器来实现航行器的前进；而航行器的上浮或下潜是通过两个特殊设计的浮力调节模块来实现。尾舵段内设有十字舵机构，因此，尾鳍姿态变化同样是一维的，只有两个自由度。前、后安装的浮力调节模块均包括外油馕总成、浮力舱壳体、内油箱总成和两路完全独立的液压回路；当需要把内油箱的油排向外油馕时，通过油泵将内油箱的油吸出来，经过滤器进入油泵，再通过油泵进入单向阀，最后进入外油馕；当需要把外油馕的油回到内油箱时，油泵关闭，打开电磁阀，由于浮力舱壳体内部具有负压，外部压力大于内部压力，外油馕的油通过电磁阀流向内油箱。由此可见，浮力调节模块是将油在油馕和油箱之间进行分配而改变航行器的重心，从而改变航行器在水中的倾角，通过尾舵推进而实现上浮或下潜。该专利的浮力调节模块在工作过程中航行器的水下重量并没有任何改变，比重并没有任何改变。正因如此，其重载水下航行器布放到海面时重载水下航行器呈中性浮力状态而漂浮在海面上。无疑，这种设计的航行器一样遇到前述发明所遇到的同样问题：如果航行器处于严格的中性浮力状态，则航行器在水面难以观察，不利于水面航行的遥控操作；依据静水力学，漂浮露出水面的排空体积对应的水重就是航行器水下的有效浮力，该有效浮力是航行器除上浮外必须克服的阻力，因此有效浮力又必须尽可能地小。

申请公布号为CN111824377A的中国专利，提出一种水下航行器安静浮力调节装置，该专利的水下航行器采用装有相变蜡的金属球体作为浮力调节装置，众所周知，相变石蜡是在一定的温度条件下由固体变为液体时要吸收能量。而在由液体变为固体的过程中要释放能量，是一种可以在不同温度下可用做储能的相变材料。该专利利用相变蜡的热胀冷缩来调节水下航行器的浮力，但相变蜡的相变温度在20-80℃，对其加温虽然容易实现，但要快速冷却可不容易。另外，相变蜡的温度必须维持在某个值以控制活塞上的膨胀压力，否则浮力将不断变化。但由于不同水深的海水温度不同，因此要控制好温度不是一件容易的事。

综上，上述专利的设备存在如下几点缺陷：

1)尾部最多只能是实现两个自由度的运动姿态，姿态无法自动调整，且难以实现尾部的迎流面积最小，航行阻力仍然较大。

2)尾部姿态无法自动调整者，缺乏尾涡消除功能，尾涡造成的航行阻力大。

3)航行器布放到海面时必须满足中性浮力状态要求，给航行器的加工、调试带来繁杂工作。

4)航行器不具备比重调节功能，更不具备重心和比重同时调节功能，在水中难以实现机敏的遨游。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器。

根据本发明第一个方面提供一种调节重心和比重的浮潜调节器，

密闭腔室；

设置于所述密闭腔室外的第一膜袋，所述第一膜袋设有第一出流口；

设置于所述密闭腔室内的第二膜袋，所述第二膜袋设有第二出流口；

双向泵，所述双向泵设有第三出流口和第四出流口，所述双向泵的第三出流口与所述第一膜袋的第一出流口相连，所述双向泵的第四出流口与所述第二膜袋的第二出流口相连；

通过所述双向泵能使所述第一膜袋内的水体泵入至所述密闭腔室内的第二膜袋内，或者使所述密闭腔室内的第二膜袋内的水体泵入到所述密闭腔室外的第一膜袋内，使位于所述密封腔室内的第二膜袋形成一流动的蓄水空间，通过调节所述密闭腔室内第二膜袋中水体重量以改变航行器的比重和重心位置。

优选地，所述密闭腔室的顶部、底部分别设有出流嘴。

优选地，所述密闭腔室为刚性不变形的封闭柱状罐体。

优选地，所述第一膜袋、所述第二膜袋由耐腐蚀、抗拉强度高的柔软材料制成囊状结构。

上述调节重心和比重的浮潜调节器的用于调节航行器比重调节机制如下：

通过调节航行器的比重而实现上浮、下潜和减阻功能，具体地，当航行器漂浮在水面时将浮潜调节器体外的水体吸入到安装在浮潜调节器体内的一个密闭腔室的皮囊(第二膜袋)内，以增加体内安装该浮潜调节器的航行器的重量，直到航行器的比重等于水的比重时，由于航行器重力等于其在水中的浮力，航行器可悬浮在静水中任何位置；继续将浮潜调节器体外的水体吸入到该皮囊内，当航行器的比重大于水的比重时，由于航行器重力大于其浮力，浮潜调节器则会自动下潜；当航行器下潜到指定高度以后，开始将浮该皮囊内的水体排放到浮潜调节器外，航行器的比重逐步减小，当等于水的比重时，航行器可做滑翔运动；当继续将浮该皮囊内的水体排放到潜器体外，航行器的比重则小于水的比重，航行器会自动上浮。

用于调节航行器重心调节机制如下：

将两个相同的浮潜调节器分别等距安装在航行器重心沿龙骨线的头侧或尾侧，通过设置两个浮潜调节器中皮囊内水体重量的不同来改变航行器的重心位置，从而改变航行器头部是朝上倾斜还是朝下倾斜。具体地，当航行器漂浮在水面、且头侧的浮潜调节器皮囊内和尾侧的浮潜调节器皮囊内无水时，通过航行器内部重量的合理空间布局使航行器的前部和尾部的吃水分布平衡，当头侧的浮潜调节器皮囊内注入水量大于尾侧的浮潜调节器的皮囊内注入水量时，航行器的重心向头部偏移，航行器的头部朝下，便于航行器做快速朝下潜航；反之，当头侧的浮潜调节器皮囊内注入水量小于尾侧的的浮潜调节器皮囊内注入水量时，航行器的头部朝上，便宜航行器快速朝上潜航。

基于上述比重调节机制和重心调节机制，本发明第二个方面提供一种水中机敏遨游航行器，包括设置所述的调节重心和比重的浮潜调节器。

优选地，一种水中机敏遨游航行器，包括：两个所述浮潜调节器，两个所述浮潜调节分别等距设置于在航行器内部重心沿龙骨线的头侧或尾侧。

优选地，一种水中机敏遨游航行器，进一步包括：

海豚型壳体，所述海豚型壳体的尾部与身躯采用铰接连接，使所述尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；

两个水下推进器，所述两个水下推进器分别设置于所述海豚型壳体外的两翼下方，所述两个水下推进器的驱动轴线与所述海豚型壳体纵轴线平行，为所述航行器水下航行提供驱动力；

探测与控制装置，用于远程显示所述航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的实时情况；同时能搭载传感装置进行水生要素观测；

设置于所述海豚型壳体内的供电部件，为所述两个水下推进器、所述两个浮潜调节器及所述探测与控制装置供电。

优选地，所述海豚型壳体的头部和所述尾部的顶部、底部均设置有出流嘴。

优选地，所述探测与控制装置包括：

设置于所述海豚型壳体内的电调，用于驱动所述两个水下推进器和所述两个浮潜调节器的动力部执行外部指令，控制所述两个水下推进器和所述两个浮潜调节器的工作状态；

遥控器，所述遥控器通过无线通讯与所述电调连接，向所述电调输入外部指令；

信号收发器，用于接收所述遥控器的控制信号，将控制信号传递给所述电调和所述两个浮潜调节器的电机，并将图传数传信号发射到遥控器，实现远距离图形和数据传输；

摄像头，所述摄像头设置于所述海豚型壳体外壁上，用于采集水下图像并将所采集的图像数据反馈至所述信号收发器，实现对所述航行器周围情况的监测；

水深传感器，所述水深传感器的探头设置于所述海豚型壳体外壁底部，用于测量其所在位置的水深数据并将测量数据反馈至所述信号收发器；

定位装置，用于获得航行器所在位置的大地平面坐标，并将采集坐标数据反馈至远程终端；

远程终端，用于记录并显示航行器所在位置、水深、周围环境情况的图文数据；

漂浮装置，所述漂浮装置支撑所述卫星定位天线，使所述卫星定位天线漂浮在水面上；

伸缩缆，所述伸缩缆与所述漂浮装置连接。

漂浮装置为一种比重小于水的流线型、耐腐蚀、抗紫外线物体。其作用是为卫星定位天线和信号收发器提供安装平台，卫星定位天线垂直安装在漂浮装置的上部，信号收发器安装在漂浮装置的内部。

伸缩缆一端固定安装在海豚型壳体的外表面，由自动依据水深变化而伸缩的、抗拉柔软的数据传输线及转盘组成，另外一端连接漂浮装置；伸缩缆的数据线一端连接海豚型壳体上的卫星定位天线，另外一端漂浮装置的天线；其作用是将图数信号从水下传输到水面上。

优选地，所述定位装置包括：

设置于所述海豚型壳体外顶部的卫星定位天线；

设置于所述海豚型壳体内部的卫星定位模块，所述卫星定位模块与所述卫星定位天线连接，用于获得航行器所在位置的大地平面坐标；

RTK卫星定位基站，用于通过无线网络和无线通讯连接所述卫星定位模块和卫星，用于获得航行器所在位置的高精度大地平面坐标。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述浮潜调节器，通过在一密闭腔室的内外分别设置第二膜袋、第一膜袋，并通过双向泵与第一膜袋、第二膜袋相连，使密闭腔室内的第二膜袋形成一可流动的蓄水空间，通过调节密闭腔室内水体重量以改变航行器的比重和重心位置。

本发明上述航行器，通过设置两个浮潜调节器来调节海豚型壳体内的比重和重心位置，并与两个水下推进器联合运行，能够自由地在水面和水下不同水深高度进行水平前进、后退、转弯、垂直下潜、垂直上浮、斜向下潜和斜向上浮等快速做出不同姿态的航行；同时，海豚型壳体的尾部与身躯的连接采用铰接结构，在航行过程中会自动调整尾部姿态，一方面使得尾部的迎流面积最小，从而其本身阻力最小；另一方面使得航行器无论是在水面还是在水下的航行过程中能够有效削减其后的尾涡，以进一步减少航行阻力。

本发明上述航行器，可无线网络和卫星的通讯，能够远程显示其实时所在空间位置，能够监测周围环境的实时情况和搭载多种传感器进行水生要素观测。

本发明上述航行器，尺寸较小，便于携带和收纳；巡航工作时间长；安装、操作简单，成本低廉。

本发明上述航行器，可用于各类水下调查、监测，为江、河、湖、海的开发利用提供先进手段，为水下监测和运输提供安全可靠的载体。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的调节重心和比重的浮潜调节器的结构示意图

图2是本发明一优选实施例的水中机敏遨游航行器的结构示意图；

图3是本发明一优选实施例的采用双向气泵的调节重心和比重的浮潜调节器的结构示意图；

图中标记分别表示为：1为海豚型壳体、2为水下推进器、3为蓄电池、4为浮潜调节器、41为双向泵、42为密闭腔室、43为第一膜袋、44为第三管道、45为第二膜袋、5为电调，6为信号收发器、7为摄像头、8为水深传感器、9为卫星定位天线、10为卫星定位模块、11为遥控器、12为显示器、13为RTK卫星定位基站、15为电脑、16为伸缩缆、17为漂浮装置。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本发明一优选实施例的调节重心和比重的浮潜调节器的结构示意图，包括：密闭腔室42、第一膜袋43、第二膜袋45和双向泵41。

密闭腔室42可以为不锈钢或碳纤维材料制作而成一刚性不变形的空心柱体，即为封闭柱状密闭罐。作为一优选方式，密闭腔室42由不锈钢制作而成。

第一膜袋43设置于密闭腔室42外部，第一膜袋43设有第一出流口；第二膜袋45设置于密闭腔室42内部，第二膜袋45设有第二出流口；第一膜袋43、第二膜袋45两者的结构、材质均相同。第一膜袋43、第二膜袋45均可以采用耐腐蚀、抗拉强度高的柔软高分子材料制成柔软空心袋(囊状结构)，例如：第一膜袋43、第二膜袋45可以为皮囊。作为一优选方式，第一膜袋43、第二膜袋45采用TPU材料，在一具体实例中可以采用以下尺寸参数：壁厚2mm，长10cm，内径11cm，第二出流口长度20mm，孔口直径16mm。

双向泵41采用双向水泵。双向泵41设置于密闭腔室42外，双向泵41设有第三出流口和第四出流口，双向泵41的第三出流口与第一膜袋43的第一出流口通过第二管道相连；双向泵41的第四出流口与第二膜袋45的第二出流口通过第三管道44相连；作为一优选方式，将第二膜袋45紧密地穿过密闭腔室42的外壳后通过第一管道连接到一台双向泵41的第二出流口，其作用是形成一个可以变动的蓄水空间。双向泵41是无刷电机驱动的、可作正向打水和反向抽水的、且停止工作时不过流的水泵，其作用是调配连接双向泵41两端的第一膜袋43和第二膜袋45内的流体质量。作为一优选方式，水泵压强-75kpa～200kpa。

通过双向泵41能使第一膜袋43内的水体泵入至密闭腔室42内的第二膜袋45内，或者使密闭腔室42内的第二膜袋45内的水体泵入到密闭腔室42外的第一膜袋43内，使位于密封腔室内的第二膜袋45形成一流动的蓄水空间，通过调节密闭腔室42内第二膜袋45中水体重量以改变航行器的比重和重心位置。

在具体实施时，将上述调节重心和比重的浮潜调节器用于调节航行器的调节重心和比重时，通过双向泵41能使密闭腔室42外的第一膜袋43内的水体泵入至密封罐内第二膜袋45内，水体泵入到第二膜袋45内会使第二膜袋45膨胀，从而挤压密闭腔室42的内部空间，使密闭腔室42内第二膜袋45外的水体通过第一管道挤压排出航行器壳体的外部，使得航行器壳体内的重量减少，而浮力增加；相反地，通过双向泵41能使密闭腔室42内的第二膜袋45内的水体泵入到密闭腔室42外的第一膜袋43内，密闭腔室42内的第二膜袋45内抽出水体后会使第一膜袋43收缩，密闭腔室42内第二膜袋45外的空间形成压强负压，航行器壳体外的水则会因负压而通过第一管道44吸入密闭罐42的内部空间，使得航行器壳体内的重量增加，而浮力减小。通过在航行器内设置两个浮潜调节器4，并分别固定设置在海豚型壳体1内部的两端，通过两个浮潜调节器4配合，可以最大限度地调整重心位置和形成最大的上浮或下沉力矩，有效改变航行器的倾角。

作为一优选方式，在密闭腔室42的顶部、底部分别设有出流嘴，其中，将密封罐的底部、顶部出流嘴通过第一管道44与航行器的壳体底部、顶部的出流嘴连通，即出流嘴用于与外部相连通。第一管道44可以采用耐压管道，例如，其尺寸为内径16mm，壁厚2mm。柱状密闭罐在一具体实例中可以采用以下尺寸参数：壁厚2mm，内径为12cm，其壁上的出流嘴长度20mm，孔口直径16mm。

在另一实施例中，基于上述调节重心和比重的浮潜调节器用于航行器比重调节机制和重心调节机制，提供一种水中机敏遨游航行器，包括设置两个调节重心和比重的浮潜调节器4，将两个浮潜调节分别等距设置于在航行器内部重心沿龙骨线的头侧或尾侧。

一种水中机敏遨游航行器的结构示意图，图中包括海豚型壳体1，两个水下推进器2、两个浮潜调节器4、探测与控制装置和蓄电池3。

海豚型壳体1的尾部与身躯采用铰接连接，使尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；无论是在水面还是在水下的航行过程中，航行器的尾部会因流固的相对运动而自动调整尾部姿态，一方面使得尾部的迎流面积最小，从而其本身阻力最小；另一方面还消除尾部可能存在的涡体，以进一步减少航行阻力。其作用是为航行器的动力、驱动、控制与通讯等部件提供航行阻力小的载体。海豚型壳体1采用具有抗拉强度高(抗撕裂)、防腐蚀、抗紫外线等性能的有机高分子材料制成。作为一优选方式，海豚型壳体1采用碳纤维材料制成，所制成的海豚型壳体1能抵抗水下压力、不透水。例如：在一具体实施例中，海豚型壳体1尺寸参数如下：总长60cm，横截面的最大直径15cm。

两个水下推进器2分别设置于海豚型壳体1外的两翼下方，且两个水下推进器2均匀对称分布。水下推进器2由无刷防水电机驱动，两个水下推进器2的驱动轴线与海豚型壳体1纵轴线平行，为航行器水下航行提供驱动力。

两个浮潜调节器4设置于海豚型壳体1内部，且两个浮潜调节器4分别靠近头部、尾部设置；通过两个浮潜调节器4调节海豚型壳体1内部的比重和重心位置，从而驱动航行器进行下潜、水下巡航、上浮或水上巡航，及悬停。

探测与控制装置，用于远程显示航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的实时情况；同时能搭载传感装置进行水生要素观测；

蓄电池3安装于海豚型壳体1内的中间位置，将蓄电池3用电线与水下推进器2、浮潜调节器4以及探测与控制装置连接，为两个水下推进器2、两个浮潜调节器4及探测与控制装置供电。作为一优选方式，蓄电池3可采用12V6S型的锂电池。

在其它部分优选实施例中，海豚型壳体1的头部和尾部的底部均设置有出流嘴。通过底部的出流嘴为海豚型壳体1内外的水体流动提供通道，使海豚型壳体1外部的水体通过出流嘴进入其内部，也可以使海豚型壳体1内部的水体通过出流嘴流出外部。在一具体实施例中，海豚型壳体1的出流嘴尺寸参数如下：出流嘴的内径为16mm，长度20mm。

在其它部分优选实施例中，两个浮潜调节器4的结构相同，参照图2所示，两者均包括：密闭罐42、第一膜袋43、第二膜袋45和双向泵41。

探测与控制装置包括：电调5、遥控器11、信号收发器6、摄像头7、水深传感器8和定位装置。蓄电池3通过电线分别与电调5、遥控器11、信号收发器6、摄像头7、水深传感器8和定位装置连接，为上述部件供电。

电调5设置于海豚型壳体1内。电调5即电子调速器，电调5和输入线和电池连接，电调5的输出线分别与两个水下推进器2、两个浮潜调节器4的电机连接，用于驱动两个水下推进器2和两个浮潜调节器4的电机执行外部指令，控制两个水下推进器2和两个浮潜调节器4的工作状态。其作用是通过电调5驱动电机完成的各种的指令，达到与真实一样的效果。电调5与信号收发器6连接，用于控制水下推进器2。

遥控器11通过无线通讯与信号收发器6连接，向电调5、浮潜调节器的双向泵41、摄像头7、水深传感器8输入外部指令。遥控器11与显示器12相连，显示器12给操控提供实时资讯。

信号收发器6用于接收遥控器11的控制信号，将接收的控制信号输出至电调5、浮潜调节器的双向泵41、摄像头7、水深传感器8，并将图传数传信号发射到遥控器11。信号收发器6自带天线，作用是实现远距离图形和数据传输。

摄像头7设置于海豚型壳体1外壁上，并使摄像头7位于水平以下，其作用是监测航行器周围情况。用于采集水下图像并将所采集的图像数据反馈至信号收发器6，实现对航行器周围情况的监测。摄像头7是一种防水的可以发射蓝光、红外的高清摄像装置。作为一优选方式，水下摄像头7采用一种防水的可以发射蓝光的4K高清摄像头。

水深传感器8的探头设置于海豚型壳体1的外壁底部，用于测量其所在位置的水深数据并将测量数据反馈至信号收发器6。水深传感器8的数据线连接到接收遥控器11上，作为一优方式，水深传感器8选用一种测量压力型水深传感器。

定位装置用于获得航行器所在位置的大地平面坐标，并将采集坐标数据反馈至远程终端。远程终端安装有具有显示、记忆、存储和计算功能的处理器，用于记录并显示航行器所在位置、水深、周围环境情况的图文数据。远程终端可以采用电脑15、手机、pad等。例如，电脑15可以采用HUAWEI MateBook X Pro。pad可以采用10.4寸的华为Matepad。

在其他部分优选实施例中，定位装置包括：卫星定位天线9、卫星定位模块10和RTK卫星定位基站13。

卫星定位天线9安装于海豚型壳体1外顶部，连接信号收发器6，用于接收和发送无线信号。

卫星定位模块10安装于海豚型壳体1内部，卫星定位模块10可利用其自身的解析与算法程序进行计算的部件，通过卫星定位天线9与卫星及RTK卫星定位基站13连接获得的信号。用于获得航行器所在位置的大地平面坐标。

RTK卫星定位基站13通过无线网络和无线通讯连接卫星定位模块10和卫星。RTK卫星定位基站13是连接卫星和卫星定位模块10的无线通讯部件。

在其他部分优选实施例中，水中机敏遨游航行器包括漂浮装置17和伸缩缆16。

漂浮装置17为卫星定位天线9和信号收发器6提供安装平台，卫星定位天线9垂直安装在漂浮装置17的上表面。漂浮装置17为一种比重小于水的流线型、耐腐蚀、抗紫外线物体，能够漂浮在水面上。例如，漂浮装置17可以采用比重为200kg/m³的泡沫椭球体，长15cm，横截面最大直径10cm。将卫星定位天线9和信号收发器6的天线垂直安装在漂浮装置17的上部，信号收发器6安装在漂浮装置17内部。

伸缩缆16由自动依据水深变化而伸缩的、抗拉柔软的数据传输线及转盘组成，一端固定安装在海豚型壳体1的外表面，另外一端连接到漂浮装置17；伸缩缆16的数据线的一端连接海豚型壳体1上的卫星定位天线9，另外一端漂浮装置17的天线。其作用是将图数信号从水下传输到水面上。

上述实施例的水中机敏遨游航行器的工作原理如下：

在遥控器11的操控下，水下推进器2驱动水下航行器可以向前、向后和转弯航行。在遥控器11的操控下，两个浮潜调节器4的双向泵41的如下不同工作模式可以驱动水下航行器下潜、水下巡航、上浮及水上巡航四种航行姿态。1)在遥控器11的正向开泵指令操控下，当两个双向泵41将密闭腔室42的内膜袋45内的水体泵入密闭腔室42外的第一膜袋43内，水下航行器开始下潜；2)继续在遥控器11的正向开泵41指令操控下，当两个双向泵41将密闭腔室42内第二膜袋45内的水体持续泵入密闭腔室42外的第一膜袋43内，直到航行器完全淹没在水中时，停止同时正向开泵；3)在遥控器11的反向开泵指令操控下，当两个双向泵41将密闭腔室42外第一膜袋43内的水体泵入密闭腔室42内的第二膜袋45内，水下航行器开始上浮；4)继续在遥控器11的反向开泵41指令操控下，当两个双向泵41将密闭腔室42外第一膜袋43内的水体持续泵入密闭腔室42内的第二膜袋45内，直到水下航行器完全漂浮在水面时，停止浮潜调节器4工作。此外，还可以结合重心的调节来实现航行器的下潜和上浮，在遥控器11的一个正向开泵、一个反向开泵的指令操控下，两个密闭腔室42内外来水体重量将不相同，将导致航行器的重心发生变化，设置在水下航行器头部的密闭腔室42内外来水体重量多时，水下航行器头部会自动朝下，如果再启动水下推进器2，可以实现向下倾斜下潜；反之，水下航行器头部则朝上，如果再启动水下推进器2，可以实现向上倾斜上浮。因此，在遥控器11的适当操控下，通过两个水下推进器2和两个正反水泵41的不同组合工作模式，可以实现水下航行器在水面和水下不同高度快速地做不同姿态的航行。此外，无论是在水面还是在水下的航行过程中，遨游航行器的尾部会自动调整尾部姿态，使得航行器后尾部的尾涡被削减，从而有效减少航行阻力。

在其它部分优选实施例中，参照图3所示，双向泵41还可以采用双向气泵，第一膜袋43可以为储气罐。双向气泵是无刷电机驱动的、可作正向打气和反向抽气的、且停止工作时不过气流的气泵，对于最大潜深100m的航行器，选气泵的气压范围-85kpa～1mpa。储气罐为不锈钢制造，容积为1升，对于最大潜深100m的航行器，储气罐的最大耐压12大气压，壁厚3mm。对于最大潜深10m的航行器，储气罐可以取消，浮潜调节器4可以进一步简化。

上述远程操控遨游航行器，尾部姿态自动调整，迎流面积小，消尾涡，航行阻力小；非常容易实现中性浮力状态，具备重心和比重同时调节功能，在水中容易实现机敏的遨游；尺寸较小，便于携带和收纳；巡航工作时间长；安装、操作简单，成本低廉。可用于各类水下调查、采样、监测，为江河湖海的开发利用提供先进设备。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，

密闭腔室；

设置于所述密闭腔室外的第一膜袋，所述第一膜袋设有第一出流口；

设置于所述密闭腔室内的第二膜袋，所述第二膜袋设有第二出流口；

双向泵，所述双向泵设有第三出流口和第四出流口，所述双向泵的第三出流口与所述第一膜袋的第一出流口相连，所述双向泵的第四出流口与所述第二膜袋的第二出流口相连；

通过所述双向泵能使所述第一膜袋内的水泵入至所述密闭腔室内的第二膜袋内，或者使所述密闭腔室内的第二膜袋内的水泵入到所述密闭腔室外的第一膜袋内，使位于所述密封腔室内的第二膜袋形成一流动的蓄水空间，通过调节所述密闭腔室内第二膜袋中水体重量以改变航行器的比重和重心位置。

2.根据权利要求1所述的调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，

所述密闭腔室的顶部、底部分别设有出流嘴。

3.根据权利要求1所述的调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，

所述密闭腔室为刚性不变形的封闭柱状罐体。

4.根据权利要求3所述的远程操控的水中机敏遨游航行器，其特征在于，

所述第一膜袋、所述第二膜袋由耐腐蚀、抗拉强度高的柔软材料制成囊状结构。

5.一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，包括设置权利要求1-4任一项所述的调节重心和比重的浮潜调节器。

6.根据权利要求5所述的一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，包括：两个所述浮潜调节器，两个所述浮潜调节分别等距设置于在航行器内部重心沿龙骨线的头侧或尾侧。

7.根据权利要求6所述的一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，还包括：

海豚型壳体，所述海豚型壳体的尾部与身躯采用铰接连接，使所述尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；

两个水下推进器，所述两个水下推进器分别设置于所述海豚型壳体外的两翼下方，所述两个水下推进器的驱动轴线与所述海豚型壳体纵轴线平行，为所述航行器水下航行提供驱动力；

探测与控制装置，用于远程显示所述航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的实时情况；同时能搭载传感装置进行水生要素观测；

设置于所述海豚型壳体内的供电部件，为所述两个水下推进器、所述两个浮潜调节器及所述探测与控制装置供电。

8.根据权利要求7所述的水中机敏遨游航行器，其特征在于，所述海豚型壳体的头部和所述尾部的顶部、底部均设置有出流嘴。

9.根据权利要求8所述的水中机敏遨游航行器，其特征在于，所述探测与控制装置包括：

设置于所述海豚型壳体内的电调，用于驱动所述两个水下推进器和所述两个浮潜调节器的动力部执行外部指令，控制所述两个水下推进器和所述两个浮潜调节器的工作状态；

遥控器，所述遥控器通过无线通讯与所述电调连接，向所述电调输入外部指令；

信号收发器，用于接收所述遥控器的控制信号，将控制信号传递给所述电调和所述两个浮潜调节器的电机，并将图传数传信号发射到遥控器，实现远距离图形和数据传输；

摄像头，所述摄像头设置于所述海豚型壳体外壁上，用于采集水下图像并将所采集的图像数据反馈至所述信号收发器，实现对所述航行器周围情况的监测；

水深传感器，所述水深传感器的探头设置于所述海豚型壳体外壁底部，用于测量其所在位置的水深数据并将测量数据反馈至所述信号收发器；

定位装置，用于获得航行器所在位置的大地平面坐标，并将采集坐标数据反馈至远程终端；

远程终端，用于记录并显示航行器所在位置、水深、周围环境情况的图文数据；

漂浮装置，所述漂浮装置支撑所述卫星定位天线，使所述卫星定位天线漂浮在水面上；

伸缩缆，所述伸缩缆与所述漂浮装置连接。

10.根据权利要求9所述的水中机敏遨游航行器，其特征在于，所述定位装置包括：

设置于所述海豚型壳体外顶部的卫星定位天线；

设置于所述海豚型壳体内部的卫星定位模块，所述卫星定位模块与所述卫星定位天线连接，用于获得航行器所在位置的大地平面坐标；

RTK卫星定位基站，用于通过无线网络和无线通讯连接所述卫星定位模块和卫星，用于获得航行器所在位置的高精度大地平面坐标。

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