CN115520362A - 一种仿生扁平型潜水器及作业方式 - Google Patents
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Abstract
一种仿生扁平型潜水器及作业方式,包括潜水器的主体外形,其内部排布有多个耐压结构,潜水器的尾部安装有两个带对称的主推进器,主推进器连接主推进装置,主推进装置设置在主体外形底部,主推进装置的两外侧分别安装有操纵机构,潜水器的首部安装有摄像装置和灯具;位于潜水器的首部及尾部垂直面方向布置有辅助推进器,位于潜水器底面设置有间隔的回收凹槽,所述回收凹槽的内侧安装有回收动力模块,回收动力模块控制螺旋体推进装置伸出与回收至回收凹槽内,回收动力模块的输出端安装有回收机构,采用仿生外形与螺旋体布局方式,有利于潜水器水中、近海底平稳航行,大大提升了潜水器稳固坐底海床进行海底值守作业能力。
Description
技术领域
本发明涉及潜水器技术领域,尤其是一种仿生扁平型潜水器及作业方式,可应用于水下与海底探测、侦查、布雷排雷、水下采样、水下维修等深海悬停观察与作业中。
背景技术
潜水器是指具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置,主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务。
目前,潜水器主要通过水滴外形并结合多推进器,水下与海底复杂环境适应性比较差,无人AUV大部分,坐底能力与离开海底能力非常差,坐底后没有机动能力。履带式ROV可以坐底,一般带缆,其重量十分笨重,一般近海底航行能力很弱,而采用了仿生外形与螺旋体布局方式,有利于潜水器水中、近海底平稳航行,可以稳固坐底,在海底灵活机动,大大提升了潜水器海底值守作业能力。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种仿生扁平型潜水器及作业方式,从而采用扁平型仿生外形,采用仿生外形与螺旋体布局方式,有利于潜水器水中、近海底平稳航行,大大提升了潜水器稳固坐底海床进行海底值守作业能力。
本发明所采用的技术方案如下:
一种仿生扁平型潜水器,包括潜水器的主体外形,所述主体外形呈扁平型,所述主体外形的内部排布有多个耐压结构,潜水器的尾部安装有两个带对称的主推进器,主推进器连接主推进装置,所述主推进装置设置在主体外形底部,主推进装置的两外侧分别安装有操纵机构,潜水器的首部安装有摄像装置和灯具;位于潜水器的首部及尾部垂直面方向布置有辅助推进器,位于潜水器底面设置有间隔的回收凹槽,所述回收凹槽的内侧安装有回收动力模块,所述回收动力模块控制螺旋体推进装置伸出与回收至回收凹槽内,回收动力模块的输出端安装有回收机构。
其进一步技术方案在于:
所述耐压结构设置有2-3个。
所述耐压结构与主体外形形成翼身一体的扁平状仿生外形。
所述回收凹槽与潜水器共形。
所述回收凹槽呈内凹圆弧结构。
所述回收机构的结构为:包括与回收动力模块连接的连接架、以及背靠背设置的U型支架,每个U型支架的两端均通过销轴安装连杆,所述连杆的中部竖直安装连接架,所述连杆的头部通过固定螺旋本体。
所述螺旋本体的外部设置有螺旋叶片。
作业过程如下:
S1:潜水器从水面释放,依靠潜水器的自重与负浮力,以及主推进器的辅助工作,进行下潜,此时螺旋体推进装置处于回收到潜水器的回收凹槽内;
S2:潜水器利用主推进器逐步进行下潜;
S3:当潜水器下潜至距离海底1米-5米时,依靠主推进器提供前进航行推力与辅助推进器调节潜水器运动姿态,实现平稳航行,此时螺旋体推进装置仍然处于回收凹槽内;
S4:当潜水器航行到目标作业海域时,回收动力模块工作,将潜水器回收凹槽内的螺旋体推进装置释放张开,依靠螺旋体推进装置自身的动力,使得潜水器在海底海床上坐底,采用螺旋体爬行前进;
S5:当螺旋体推进装置在海底爬行陷入海底底质时,依靠主推进器提供推力与辅助推进器调节潜水器运动姿态,加之螺旋体推进装置自身的旋转,实现潜水器脱困;
S6:无人潜水器作业完毕回收时,回收动力模块工作,螺旋体推进装置回收到潜水器的回收凹槽内,然后依靠浮力与主推进器进行上浮并回收;
S7:作业完毕。
本发明的有益效果如下:
本发明结构紧凑、合理,操作方便,采用仿生外形与螺旋体布局方式,有利于潜水器水中、近海底平稳航行,大大提升了潜水器稳固坐底海床进行海底值守作业能力。并且具有对水的扰动小、安全性高、航行稳定,适合深海,操纵灵活,机动性好,适合悬停作业及观察,十分适用于水下探测、侦查、布雷排雷、水下采样、水下维修等深海悬停观察与作业特种作业。
本发明所述的螺旋本体即可以直接坐底海床进行轮缘前进,又由于螺旋本体上设置有螺旋叶片,旋转时可以推动水给潜水器提供推力,可以实现水中的游动。
本发明所述的潜水器采用多推进器和仿生螺旋体一体化融合的推进方式,在水中或者近海底航行运动时,为了降低阻力螺旋体回收至潜水器体内,潜水器依靠螺旋体海底坐底与爬游运动,潜水器可以稳固坐底进行海床作业,可以更好实现近距离接近作业目标,使用灵活可靠。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的仰视图。
图3为本发明的截面图。
图4为本发明的状态图(螺旋体推进装置工作状态)。
图5为本发明的状态图(螺旋体推进装置回收状态)。
图6为本发明螺旋体推进装置与回收机构的安装示意图。
其中:1、主体外形;2、辅助推进器;3、耐压结构;4、摄像装置;5、灯具;6、主推进器;7、操纵机构;8、主推进装置;9、螺旋体推进装置;10、回收机构;11、回收动力模块;12、回收凹槽;
1001、U型支架;1002、销轴;1003、连接架;1004、连杆;1005、螺旋本体。
具体实施方式
下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。
如图1-图6所示,本实施例的仿生扁平型潜水器,包括潜水器的主体外形1,主体外形1呈扁平型,主体外形1的内部排布有多个耐压结构3,潜水器的尾部安装有两个带对称的主推进器6,主推进器6连接主推进装置8,主推进装置8设置在主体外形1底部,主推进装置8的两外侧分别安装有操纵机构7,潜水器的首部安装有摄像装置4和灯具5;位于潜水器的首部及尾部垂直面方向布置有辅助推进器2,位于潜水器底面设置有间隔的回收凹槽12,回收凹槽12的内侧安装有回收动力模块11,回收动力模块11控制螺旋体推进装置9伸出与回收至回收凹槽12内,回收动力模块11的输出端安装有回收机构10。
耐压结构3设置有2-3个。
耐压结构3与主体外形1形成翼身一体的扁平状仿生外形。
回收凹槽12与潜水器共形。
回收凹槽12呈内凹圆弧结构。
回收机构10的结构为:包括与回收动力模块11连接的连接架1003、以及背靠背设置的U型支架1001,每个U型支架1001的两端均通过销轴1002安装连杆1004,连杆1004的中部竖直安装连接架1003,连杆1004的头部通过固定螺旋本体1005。
螺旋本体1005的外部设置有螺旋叶片。
回收机构10在工作过程中,通过回收动力模块11提供动力,在连接架1003的作用下,将螺旋本体1005绕着销轴1002转动,向上旋转只回收凹槽12中,反之则从回收凹槽12中伸出。
本实施例的仿生扁平型潜水器的作业方式,作业过程如下:
S1:潜水器从水面释放,依靠潜水器的自重与负浮力,以及主推进器6的辅助工作,进行下潜,此时螺旋体推进装置9处于回收到潜水器的回收凹槽12内;
S2:潜水器利用主推进器6逐步进行下潜;
S3:当潜水器下潜至距离海底1米-5米时,依靠主推进器6提供前进航行推力与辅助推进器2调节潜水器运动姿态,实现平稳航行,此时螺旋体推进装置9仍然处于回收凹槽12内;
S4:当潜水器航行到目标作业海域时,回收动力模块11工作,将潜水器回收凹槽12内的螺旋体推进装置9释放张开,依靠螺旋体推进装置9自身的动力,使得潜水器在海底海床上坐底,采用螺旋体爬行前进;
S5:当螺旋体推进装置9在海底爬行陷入海底底质时,依靠主推进器6提供推力与辅助推进器2调节潜水器运动姿态,加之螺旋体推进装置9自身的旋转,实现潜水器脱困;
S6:无人潜水器作业完毕回收时,回收动力模块11工作,螺旋体推进装置9回收到潜水器的回收凹槽12内,然后依靠浮力与主推进器6进行上浮并回收;
S7:作业完毕。
本发明所述的仿形扁平型潜水器的具体结构和功能如下:
其主体外形结构体为扁平型放入主体外形1,这种仿生外形有利于潜水器水下航行的稳定性,机动性好,适合悬停作业及观察。
其主要包括扁平型的主体外形1、辅助推进器2、耐压结构3、摄像装置4、灯具5、主推进器6、操纵机构7、主推进装置8、螺旋体推进装置9、螺旋体安装回收机构10、回收动力模块11、回收凹槽12。
布置有多个耐压结构3,耐压能力强,适合深海,可以大大提高潜水器的装载能力。
潜水器配备多个主推进器6、辅助推进器2、主推进装置8和操纵机构7,操纵运动灵活,可以增强潜水器的悬停定位能力与机动能力。
前端有大广角摄像及灯光,水下摄像模块包括摄像装置4和灯具5,有利于水下观察。
螺旋体推进装置9便于海底爬行或特殊场景,通过螺旋体安装回收机构10、回收动力模块11实现工况转换与姿态调节,回收凹槽12与潜水器共形。
实际工作过程中:
在海底坐底工况时,可以采用螺旋体推进装置9触底爬行方式进行前行运动。
螺旋体推进装置9上还装有推进叶片,可以用于特殊场景的爬游运动。
在水中航行工况时,采用推进器运动,此时螺旋体推进装置9回收到潜水器体内,降低航行阻力。
本发明采用多个耐压结构3并排布置,扁平型潜水器的主体外形1与多个耐压结构3形成翼身一体的扁平状仿生外形,结构与外形为共形流线设计。
本发明在艉部有两个主推进器6,该主推进布局方式,可以大大提高潜水器机动转向能力,双推进器互为备用,可以大大提高潜水器的靠性。
本发明在潜水器首部及尾部垂直面方向布置有辅助推进器2,可以增强潜水器上浮下潜与变深及定深能力。
本发明在潜水器尾部空间布置操纵机构7,可以满足潜水器操纵性及稳定性,提高尾部空间利用率。
本发明在潜水器首部布置有与主体外形1共形的水下摄像模块,可以减少潜水器航行的阻力,水下摄像模块上安装有灯具5,水下摄像时,可通过左右两边的灯具5进行视角调节,调节摄像装置4的位置和角度。
潜水器的螺旋体推进装置9在爬行\爬游状态下通过螺旋体安装回收机构10伸出,在航行状态下,将螺旋体推进装置9放进回收凹槽12,通过回收动力模块11实现机构的安装回收。
实施例一:
本发明所述仿生扁平型潜水器在作业过程中:
第一步:无人仿生潜水器从水面释放,依靠自重与负浮力,以及主推进器6辅助,进行下潜,此时螺旋体推进装置9处于回收到潜水器的回收凹槽12内,降低下潜阻力;
第二步:潜水器在水中一直利用主推进器6进行下潜;
第三步:当潜水器下潜至距离海底1米-5米时,潜水器上安装的浮力调整装置(图纸未画出,是现有成熟技术)工作,调整重量与浮力的平衡,依靠主推进器6提供前进航行推力与辅助推进器2调节潜水器运动姿态,从而实现平稳航行,进行目标大范围搜索探测,此时螺旋体推进装置9仍然处于回收凹槽12内,可以降低近地航行阻力;
第四步:当潜水器航行到目标作业海域时,回收动力模块11工作,将潜水器回收凹槽12内的螺旋本体1005释放张开,依靠螺旋本体1005使得潜水器在海底海床上坐底,采用螺旋体爬行前进,同时进行近距离局部精细搜索探测,搜索到目标后爬行运动到预定海底位置,实施定点观测或者采样作业;
第五步:当潜水器螺旋本体1005海底爬行陷入海底底质时,可以依靠主推进器6提供推力与辅助推进器2调节潜水器运动姿态,加之螺旋本体1005的旋转,搅动海底底质淤泥等,通过推进器与螺旋体一同克服海底底质吸附,实现潜水器脱困。实现潜水器脱困;
第六步:无人潜水器作业完毕回收时,回收动力模块11工作,螺旋本体1005回收到潜水器的回收凹槽12内,降低回收阻力,然后可以依靠浮力与主推进器6进行上浮并回收。
第七步:作业完毕。
本发明所述的潜水器可以依靠螺旋本体1005海底坐底进行爬游运动,潜水器可以稳固坐底并近距离进行海床作业,可以低能耗待机值守作业;潜水器螺旋体处于回收到潜水器凹槽内,依靠推进器近底航行时,可以适应近海底狭窄航道、狭小空间洞穴、大坡度海床等复杂海底环境的航行通过。
潜水器的两种推进运动模式优势互补、相互兼容,形成有机整体。
本发明对于不利于直接坐底爬行的复杂海底地貌环境,潜水器可以依靠螺旋体在海底附近进行爬游运动。
以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在本发明的保护范围之内,可以作任何形式的修改。
Claims (8)
1.一种仿生扁平型潜水器,包括潜水器的主体外形(1),其特征在于:所述主体外形(1)呈扁平型,所述主体外形(1)的内部排布有多个耐压结构(3),潜水器的尾部安装有两个带对称的主推进器(6),主推进器(6)连接主推进装置(8),所述主推进装置(8)设置在主体外形(1)底部,主推进装置(8)的两外侧分别安装有操纵机构(7),潜水器的首部安装有摄像装置(4)和灯具(5);位于潜水器的首部及尾部垂直面方向布置有辅助推进器(2),位于潜水器底面设置有间隔的回收凹槽(12),所述回收凹槽(12)的内侧安装有回收动力模块(11),所述回收动力模块(11)控制螺旋体推进装置(9)伸出与回收至回收凹槽(12)内,回收动力模块(11)的输出端安装有回收机构(10)。
2.如权利要求1所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述耐压结构(3)设置有2-3个。
3.如权利要求1所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述耐压结构(3)与主体外形(1)形成翼身一体的扁平状仿生外形。
4.如权利要求1所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述回收凹槽(12)与潜水器共形。
5.如权利要求1所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述回收凹槽(12)呈内凹圆弧结构。
6.如权利要求1所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述回收机构(10)的结构为:包括与回收动力模块(11)连接的连接架(1003)、以及背靠背设置的U型支架(1001),每个U型支架(1001)的两端均通过销轴(1002)安装连杆(1004),所述连杆(1004)的中部竖直安装连接架(1003),所述连杆(1004)的头部通过固定螺旋本体(1005)。
7.如权利要求6所述的一种仿生扁平型潜水器,其特征在于:所述螺旋本体(1005)的外部设置有螺旋叶片。
8.一种利用权利要求1所述的仿生扁平型潜水器的作业方式,其特征在于:作业过程如下:
S1:潜水器从水面释放,依靠潜水器的自重与负浮力,以及主推进器(6)的辅助工作,进行下潜,此时螺旋体推进装置(9)处于回收到潜水器的回收凹槽(12)内;
S2:潜水器利用主推进器(6)逐步进行下潜;
S3:当潜水器下潜至距离海底1米-5米时,依靠主推进器(6)提供前进航行推力与辅助推进器(2)调节潜水器运动姿态,实现平稳航行,此时螺旋体推进装置(9)仍然处于回收凹槽(12)内;
S4:当潜水器航行到目标作业海域时,回收动力模块(11)工作,将潜水器回收凹槽(12)内的螺旋体推进装置(9)释放张开,依靠螺旋体推进装置(9)自身的动力,使得潜水器在海底海床上坐底,采用螺旋体爬行前进;
S5:当螺旋体推进装置(9)在海底爬行陷入海底底质时,依靠主推进器(6)提供推力与辅助推进器(2)调节潜水器运动姿态,加之螺旋体推进装置(9)自身的旋转,实现潜水器脱困;
S6:无人潜水器作业完毕回收时,回收动力模块(11)工作,螺旋体推进装置(9)回收到潜水器的回收凹槽(12)内,然后依靠浮力与主推进器(6)进行上浮并回收;
S7:作业完毕。
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CN117416493B (zh) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 中国科学院海洋研究所 | 一种海岛水下机器人装置及其使用方法 |
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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