CN114132499A - 一种海陆空水底四栖航行器 - Google Patents

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张其一
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    • B63G8/16—Control of attitude or depth by direct use of propellers or jets

Abstract

本发明公开了一种海陆空水底四栖航行器，包括航行器舱体，航行器舱体两侧分别铰连接有两个飞行臂，飞行臂前端设有万向旋转机构，万向旋转机构端部固定有叶轮旋转推力器；航行器舱体内底部设有压载水舱，航行器舱体两侧设有吸水孔和高压水射流孔，吸水孔与抽吸泵相连，高压水射流孔与高压排水泵相连；航行器舱体内设有控制器，控制器分别与叶轮旋转推力器、万向旋转机构、抽吸泵和高压排水泵相连。与现有技术相比，本发明通过调整四个双叶轮旋转推进器的旋转速度，以及调整万向旋转机构(能实现空间360度调整)，该航行器能够实现空中飞行模式、水平船行模式、水下潜航模式和水底泥面爬行模式。

Description

一种海陆空水底四栖航行器
技术领域
本发明涉及航行器技术领域，特别是一种海陆空水底四栖航行器。
背景技术
传统的水陆两栖无人机水上部分采用固定翼飞机的布局，包括机身、机翼和尾翼，水下部分采用船体结构布局，能够承载更大的载荷。传统的水陆两栖无人机的起降也需要跑道，起飞时间较长。传统的水陆两栖无人机适合在平静的航行，但不利于在复杂的海面航行，当传统的水陆两栖无人机遇到有风浪的天气时，便不能航行，使得传统的水陆两栖无人机的应用范围更小。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种海陆空水底四栖航行器。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种海陆空水底四栖航行器，包括航行器舱体，所述航行器舱体两侧分别铰连接有两个飞行臂，所述飞行臂前端设有万向旋转机构，所述万向旋转机构端部固定有叶轮旋转推力器；所述航行器舱体内底部设有压载水舱，所述航行器舱体两侧设有与压载水舱内部相连的吸水孔和高压水射流孔，吸水孔与设置于压载水舱内的抽吸泵相连，高压水射流孔与设置于压载水舱内的高压排水泵相连；所述航行器舱体内设有控制器，所述控制器由设置于航行器舱体内的蓄电池供电，所述控制器分别与叶轮旋转推力器、万向旋转机构、抽吸泵和高压排水泵相连。
进一步地，所述万向旋转机构包括旋转底座、垂直固定在旋转底座上端面的第一转轴安装座、固定于飞行臂前端的第三转轴安装座；所述第一转轴安装座内转动安装有第一转轴，第一转轴安装座一侧壁固定有与第一转轴一端轴向固定的第一伺服电机，第一转轴上轴向固定有第一主动齿轮，叶轮旋转推力器下端面固定有第二转轴安装座，第二转轴安装座中转动安装有第二转轴，第二转轴上轴向固定有与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮，第二转轴的两端转动安装在第一转轴安装座内；所述第三转轴安装座内转动安装有第三转轴，第三转轴安装座一侧壁固定有与第三转轴一端轴向固定的第二伺服电机，第三转轴中部轴向固定有连接块，连接块一侧壁垂直固定在旋转底座一侧壁上，连接块两端的第三转轴上轴向固定有第二主动齿轮，第三转轴安装座内转动安装有与第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；第一转轴与第三转轴在空间上相互垂直分布，所述第一伺服电机、第二伺服电机分别与控制器相连。
进一步地，所述叶轮旋转推力器包括固定在万向旋转机构上的第三伺服电机、转动安装在伺服电机的输出轴上的叶轮安装框、固定在叶轮安装框内的伺服电机的输出轴上的叶轮，所述第三伺服电机与控制器相连。
进一步地，所述飞行臂设有与控制器相连的折叠机构，折叠机构驱动飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角为0-180度。
进一步地，所述折叠机构包括第四转轴安装座、第五转轴安装座，所述第四转轴安装座固定在航行器舱体侧壁上，所述第四转轴安装座内转动安装有第四转轴，第四转轴安装座一侧壁固定有与第四转轴一端轴向固定的第四伺服电机，第四转轴上轴向固定有第三主动齿轮，飞行臂后端固定有第五转轴安装座，第五转轴安装座中转动安装有第五转轴，第五转轴上轴向固定有与第三主动齿轮啮合的第三从动齿轮，第五转轴安装座前端固定安装在第四转轴上，第四伺服电机与控制器相连。
进一步地，每个所述第三伺服电机的输出轴上轴向并排固定有两个叶轮，两个叶轮安装在叶轮安装框内。
进一步地，所述叶轮安装框外设有防滑轮毂。
进一步地，所述航行器舱体下端面设有取样器。
与现有技术相比，本发明通过调整四个双叶轮旋转推进器的旋转速度(分为高速、慢速、低速旋转)，以及调整万向旋转机构(能实现空间360度调整)和折叠机构，该航行器能够实现空中飞行模式、水平船行模式、水下潜航模式和水底泥面爬行模式。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的侧视图。
图4为万向旋转机构和折叠机构的结构示意图。
图5为图4的A处放大图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1-图3所示，一种海陆空水底四栖航行器，包括航行器舱体1，所述航行器舱体1两侧分别铰连接有两个飞行臂2，所述飞行臂2前端设有万向旋转机构6，所述万向旋转机构6端部固定有叶轮旋转推力器3；所述航行器舱体1内底部设有压载水舱，所述航行器舱体两侧设有与压载水舱内部相连的吸水孔4和高压水射流孔5，吸水孔4与设置于压载水舱内的抽吸泵相连，高压水射流孔5与设置于压载水舱内的高压排水泵相连；所述航行器舱体1内设有控制器，所述控制器由设置于航行器舱体1内的蓄电池供电，所述控制器分别与叶轮旋转推力器3、万向旋转机构8、抽吸泵和高压排水泵相连。
本实施例中，如图4、图5所示，万向旋转机构6包括旋转底座、垂直固定在旋转底座61上端面的第一转轴安装座62、固定于飞行臂2前端的第三转轴安装座66；所述第一转轴安装座62内转动安装有第一转轴63，第一转轴安装座62一侧壁固定有与第一转轴63一端轴向固定的第一伺服电机(图中未画出)，第一转轴63上轴向固定有第一主动齿轮，叶轮旋转推力器下端面固定有第二转轴安装座64，第二转轴安装座64中转动安装有第二转轴65，第二转轴65上轴向固定有与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮，第二转轴65的两端转动安装在第一转轴安装座62内；所述第三转轴安装座66内转动安装有第三转轴67，第三转轴安装座66一侧壁固定有与第三转轴67一端轴向固定的第二伺服电机(图中未画出)，第三转轴67中部轴向固定有连接块610，连接块610一侧壁垂直固定在旋转底座61一侧壁上，连接块610两端的第三转轴67上轴向固定有第二主动齿轮68，第三转轴安装座66内转动安装有与第二主动齿轮68啮合的第二从动齿轮69；第一转轴63与第三转轴67在空间上相互垂直分布，所述第一伺服电机、第二伺服电机分别与控制器相连。
本实施例中，所述叶轮旋转推力器3包括固定在万向旋转机构6上的第三伺服电机31(图中未画出)、转动安装在第三伺服电机31的输出轴上的叶轮安装框32、固定在叶轮安装框32内的第三伺服电机的输出轴上的叶轮33，所述第三伺服电机31与控制器相连。
本实施例中，所述飞行臂2设有与控制器相连的折叠机构，折叠机构驱动飞行臂2与航行器舱体1长度方向之间的夹角为0-180度。如图4所示，折叠机构包括第四转轴安装座611、第五转轴安装座613，所述第四转轴安装座611固定在航行器舱体1侧壁上，所述第四转轴安装座611内转动安装有第四转轴612，第四转轴安装座611一侧壁固定有与第四转轴612一端轴向固定的第四伺服电机(图中未画出)，第四转轴612上轴向固定有第三主动齿轮，飞行臂2后端固定有第五转轴安装座613，第五转轴安装座613中转动安装有第五转轴614，第五转轴614上轴向固定有与第三主动齿轮啮合的第三从动齿轮，第五转轴安装座614前端固定安装在第四转轴612上，第四伺服电机与控制器相连。
本实施例中，每个所述的伺服电机31的输出轴上轴向并排固定有两个叶轮33，两个叶轮33安装在叶轮安装框32内。
本实施例中，为了能够使叶轮旋转推力器3在水底行走，所述叶轮安装框32外设有防滑轮毂7。另外，为了方便取样，所述航行器舱体1下端面设有取样器。
本实施例的海陆空水底四栖航行器工作原理为：通过调整四个双叶轮旋转推进器的旋转速度(分为高速、慢速、低速旋转)，以及调整万向旋转机构(能实现空间360度调整)，该航行器能够实现如下功能：
1、空中飞行模式，类似无人机：通过万向旋转机构调整四个叶轮旋转推力器处于水平方向，同时由折叠机构调节飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角，由伺服电机带动叶轮高速旋转，比如叶轮旋转速度为1500转/分。
2、水平船行模式：通过万向旋转机构调整四个叶轮旋转推力器处于与航行器舱体长度方向垂直，同时由折叠机构调节飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角，由伺服电机带动叶轮慢速旋转能够对船体产生向后的推动力；叶轮旋转模式为慢速旋转，比如300转/分。
3、水下潜航模式：通过万向旋转机构调整四个叶轮旋转推力器的角度，让航行器能够产生上升和下降的垂向力，同时能够产生前进和后退的水平力，同时由折叠机构调节飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角，以及调整对角双叶轮的旋转，实现水下旋转模式。
4、泥面爬行模式：通过万向旋转机构调整四个叶轮旋转推力器，同时由折叠机构调节飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角，让叶轮连同外框一起低速转动，四个叶轮旋转推力器的防滑轮毂充当航行器的四个轮胎，实现航行器的泥面爬行模式，叶轮转速比如为30转/分。同时，压载水仓完全注水，产生较大的下压力；若需要进一步提升爬行器的下压力，则需要控制室产生反向高压喷水(图片中控制室两侧出水口)。最后，控制器下部下放取样器，在水底进行试验采集。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种海陆空水底四栖航行器，包括航行器舱体，其特征在于：所述航行器舱体两侧分别铰连接有两个飞行臂，所述飞行臂前端设有万向旋转机构，所述万向旋转机构端部固定有叶轮旋转推力器；所述航行器舱体内底部设有压载水舱，所述航行器舱体两侧设有与压载水舱内部相连的吸水孔和高压水射流孔，吸水孔与设置于压载水舱内的抽吸泵相连，高压水射流孔与设置于压载水舱内的高压排水泵相连；所述航行器舱体内设有控制器，所述控制器由设置于航行器舱体内的蓄电池供电，所述控制器分别与叶轮旋转推力器、万向旋转机构、抽吸泵和高压排水泵相连。
2.根据权利要求1所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述万向旋转机构包括旋转底座、垂直固定在旋转底座上端面的第一转轴安装座、固定于飞行臂前端的第三转轴安装座；所述第一转轴安装座内转动安装有第一转轴，第一转轴安装座一侧壁固定有与第一转轴一端轴向固定的第一伺服电机，第一转轴上轴向固定有第一主动齿轮，叶轮旋转推力器下端面固定有第二转轴安装座，第二转轴安装座中转动安装有第二转轴，第二转轴上轴向固定有与第一主动齿轮啮合的第一从动齿轮，第二转轴的两端转动安装在第一转轴安装座内；所述第三转轴安装座内转动安装有第三转轴，第三转轴安装座一侧壁固定有与第三转轴一端轴向固定的第二伺服电机，第三转轴中部轴向固定有连接块，连接块一侧壁垂直固定在旋转底座一侧壁上，连接块两端的第三转轴上轴向固定有第二主动齿轮，第三转轴安装座内转动安装有与第二主动齿轮啮合的第二从动齿轮；第一转轴与第三转轴在空间上相互垂直分布，所述第一伺服电机、第二伺服电机分别与控制器相连。
3.根据权利要求1所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述叶轮旋转推力器包括固定在万向旋转机构上的第三伺服电机、转动安装在伺服电机的输出轴上的叶轮安装框、固定在叶轮安装框内的伺服电机的输出轴上的叶轮，所述第三伺服电机与控制器相连。
4.根据权利要求1所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述飞行臂设有与控制器相连的折叠机构，折叠机构驱动飞行臂与航行器舱体长度方向之间的夹角为0-180度。
5.根据权利要求4所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述折叠机构包括第四转轴安装座、第五转轴安装座，所述第四转轴安装座固定在航行器舱体侧壁上，所述第四转轴安装座内转动安装有第四转轴，第四转轴安装座一侧壁固定有与第四转轴一端轴向固定的第四伺服电机，第四转轴上轴向固定有第三主动齿轮，飞行臂后端固定有第五转轴安装座，第五转轴安装座中转动安装有第五转轴，第五转轴上轴向固定有与第三主动齿轮啮合的第三从动齿轮，第五转轴安装座前端固定安装在第四转轴上，第四伺服电机与控制器相连。
6.根据权利要求3所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：每个所述第三伺服电机的输出轴上轴向并排固定有两个叶轮，两个叶轮安装在叶轮安装框内。
7.根据权利要求3所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述叶轮安装框外设有防滑轮毂。
8.根据权利要求1所述的海陆空水底四栖航行器，其特征在于：所述航行器舱体下端面设有取样器。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11738613B1 (en) * 2021-04-19 2023-08-29 Christopher Cade Spikes Drone air to ground transition system

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN206437216U (zh) * 2017-02-09 2017-08-25 金陵科技学院 一种两栖无人机
US20170300054A1 (en) * 2011-05-12 2017-10-19 Unmanned Innovations, Inc. Systems and methods for payload integration and control in a multi-mode unmanned vehicle
CN109229374A (zh) * 2018-10-11 2019-01-18 上海海事大学 一种舱式结构飞行潜航器
CN208867806U (zh) * 2018-08-21 2019-05-17 哈工大机器人义乌人工智能研究院 一种水陆空三栖旋翼机器人
WO2020170237A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Edgy Bees Ltd. Estimating real-time delay of a video data stream
CN211391646U (zh) * 2019-12-18 2020-09-01 广西一号农服航空科技有限公司 一种水下探测搜寻无人机
CN112776981A (zh) * 2021-02-22 2021-05-11 北京庆龙科技有限公司 一种多栖无人飞行器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170300054A1 (en) * 2011-05-12 2017-10-19 Unmanned Innovations, Inc. Systems and methods for payload integration and control in a multi-mode unmanned vehicle
CN206437216U (zh) * 2017-02-09 2017-08-25 金陵科技学院 一种两栖无人机
CN208867806U (zh) * 2018-08-21 2019-05-17 哈工大机器人义乌人工智能研究院 一种水陆空三栖旋翼机器人
CN109229374A (zh) * 2018-10-11 2019-01-18 上海海事大学 一种舱式结构飞行潜航器
WO2020170237A1 (en) * 2019-02-19 2020-08-27 Edgy Bees Ltd. Estimating real-time delay of a video data stream
CN211391646U (zh) * 2019-12-18 2020-09-01 广西一号农服航空科技有限公司 一种水下探测搜寻无人机
CN112776981A (zh) * 2021-02-22 2021-05-11 北京庆龙科技有限公司 一种多栖无人飞行器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHI WANG , HUAJUN LI, MINGNAN BU, WEIBIN LI, YINGQIAO WANG , WEI: "Implementation of an Excitation Controller for an Impulse Motor-Generator", 《IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE》 *
褚福硕,王智华,许少博: "一种海陆空水底四栖航行器", 《海洋技术学报》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11738613B1 (en) * 2021-04-19 2023-08-29 Christopher Cade Spikes Drone air to ground transition system

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