CN1302962C - 持续浅水型无人潜水器 - Google Patents

Abstract

一种持续浅水型无人潜水器主要包括壳体，垂直尾翼，可逆转螺旋桨，水平尾翼，顶架，联接管，导航系统，通讯系统，水上探测系统，水下探测系统，水压传感器，动力系统，水平尾翼执行器，垂直尾翼执行器，发动机换气口，导航系统接收器，控制系统，潜水器的速度变化，由可逆转螺旋桨的转速来实现，航向变化由垂直尾翼的角度变化来实现，潜水器的姿态控制和调整，由水平尾翼和垂直尾翼的协同动作来实现。本发明在完全无人操纵的条件下根据预定的或即时的指令自主航行，在风大浪急的海况下也能可靠工作。不需要专门昂贵的能源系统和供气系统，体形小巧，造价经济，运行费用低廉。只要携带足够的常规燃料，就能够不停顿地完成战略性任务。

Description

持续浅水型无人潜水器

技术领域

本发明涉及一种无人潜水器，尤其是一种在浅水范围内运行的持续浅水型无人潜水器，属于船舶工程技术领域内的水下船艇范畴。

背景技术

目前使用的潜水器或是有缆的，由母船供给能源并加以控制；或是无缆的，需要专门的能源系统和供气系统支持工作。已有技术中，专利号为03242141.9“有进排气双管小型潜水艇”的实用新型专利，设置有专门的浮力托盘，以安置小型潜艇用内燃机进排气双管的大气连通口，只能在风平浪静的情况下支持水下发动机的工作，也需要在潜水器内运载操作人员加以操纵和控制。但在有海浪掀动和波涛汹涌的情况下，带浮力托盘的潜水艇无法进行工作，在无人的条件下不能运行；有缆的潜水艇不能自主远行；需要专门的能源系统和供气系统的潜水器造价昂贵，气源的补充困难。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺陷，本发明提供一种持续浅水型无人潜水器。该潜水器在运行中持续保持既定的深度，不仅无缆、可以自主远行，也不需要专门的昂贵的能源系统和供气系统，还能够在风大浪急的海况下可靠工作。

本发明主要包括壳体，垂直尾翼，可逆转螺旋桨，水平尾翼，顶架，联接管，导航系统，通讯系统，水上探测系统，水下探测系统，水压传感器，动力系统，水平尾翼执行器，垂直尾翼执行器，发动机换气口，导航系统接收器，控制系统，通讯系统接收/发送器。在潜水器的尾部，安置有可逆转的螺旋桨，提供潜水器前进或后退的推力。壳体后部的两侧安置有水平尾翼，水平尾翼可以同步沿共同的水平轴转动，改变冲角，以控制潜水器的上升和下降。在潜水器壳体后部的腹下，安装有垂直尾翼，垂直尾翼可以沿垂直轴转动，改变与壳体垂直中立面的夹角，以调整潜水器的侧向运动方向。潜水器的顶架位于水面上，里面安装着发动机换气口、水上探测系统、通讯系统接收/发送器和导航系统接收器。潜水器的联接管是潜水器顶架与潜水器壳体的刚性连接部件，联接管内安装有动力系统中发动机进排气口与发动机换气口之间的连接管道，以及水上探测系统、通讯系统接收/发送器、导航系统接收器与壳体内系统相连的连接电缆。在潜水器壳体内安装导航系统、通讯系统、水下探测系统、水压传感器、动力系统、水平尾翼执行器、垂直尾翼执行器、控制系统。通讯系统接收/发送器与通讯系统双向电连接，通讯系统再与控制系统双向电连接。导航系统接收器的输出端与导航系统的输入端电连接，导航系统输出端与控制系统的输入端电连接。水上探测系统与水下探测系统串联，串联后的输出端同控制系统输入端电连接。水压传感器的输出端与控制系统输入端电连接。

控制系统的一个输出端与动力系统的输入端电连接，动力系统输出端与可逆转螺旋桨轴连接。控制系统的另一个输出端与垂直尾翼执行器的输入端电连接，垂直尾翼执行器与垂直尾翼轴连接。控制系统的第三个输出端与水平尾翼执行器电连接，水平尾翼执行器与水平尾翼轴连接。

本发明的速度变化，由可逆转螺旋桨的转速来实现，本发明的航向变化由垂直尾翼的角度变化来实现，本持续浅水型无人潜水器的姿态控制和调整，由水平尾翼和垂直尾翼的协同动作来实现。

当通讯系统接收/发送器接到指挥中心的即时指令信号时，将信号传送到通讯系统。通讯系统把即时指令信息发送到控制系统。控制系统把该即时指令作为最高指令。当没有即时指令时，存储在控制系统中的预定航线将作为最高指令执行。潜水器的导航系统接收器在不断接收信号时，随时将信号传送到导航系统，导航系统将运算结果传送到控制系统，在控制系统内与最高指令比较，结合水下探测系统和水上探测系统所接收的信号进行综合运算，以确定位置比较的结果和位置调整的要求，并发出方向指令和速度指令。方向指令传送到垂直尾翼执行器，以改变航向，速度指令传送到动力系统，以改变可逆转螺旋桨的转速，调节潜水器的行进速度。同时控制系统将运算结果传送给通讯系统，再通过通讯系统接收/发送器传送到指挥中心，报告潜水器自身的方位和探测到的信息。

水压传感器感受的信号转换为深度信号，与既定的深度相比较，得到深度变化指令，传送到水平尾翼执行器，以改变水平尾翼的角度，调整潜水器的潜水深度。

水压传感器感受的信号经过控制系统的运算，获得潜水器的姿态判断，并发出姿态变化指令以控制调节垂直尾翼和水平尾翼的动作，达到调整潜水器姿态的目的。

本发明在完全无人操纵的条件下根据预定的或即时的指令自主航行，在风大浪急的海况下也能可靠工作。不需要专门昂贵的能源系统和供气系统，也不需要繁杂的气源补充步骤，体形小巧，造价经济，运行费用低廉。只要携带足够的常规燃料，就能够不停顿地完成战略性任务。

附图说明

图1是本发明的外形示意图。

图2是本发明的结构框图。

图中：1是壳体，2是垂直尾翼，3是可逆转螺旋桨，4是水平尾翼，5是顶架，6是联接管，7是导航系统，8是通讯系统，9是水上探测系统，10是水下探测系统，11是水压传感器，12是动力系统，13是水平尾翼执行器，14是垂直尾翼执行器，15是发动机换气口，16是导航系统接收器，17是控制系统，18是通讯系统接收/发送器

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。

如图1、图2所示，本发明主要包括壳体1，垂直尾翼2，可逆转螺旋桨3，水平尾翼4，顶架5，联接管6，导航系统7，通讯系统8，水上探测系统9，水下探测系统10，水压传感器11，动力系统12，水平尾翼执行器13，垂直尾翼执行器14，发动机换气口15，导航系统接收器16，控制系统17，通讯系统接收/发送器18。

潜水器的顶架5位于水面上，里面安装有发动机换气口15、水上探测系统9、通讯系统接收/发送器18和导航系统接收器16。潜水器的联接管6是潜水器顶架5与潜水器壳体1的刚性连接部件，联接管6内安装有动力系统12中发动机进排气口与发动机换气口15之间的连接管道，以及水上探测系统9、通讯系统接收/发送器18、导航系统接收器16与壳体1内各系统相连的连接电缆。

在潜水器壳体1内安装导航系统7、通讯系统8、水下探测系统10、水压传感器11、动力系统12、水平尾翼执行器13、垂直尾翼执行器14、控制系统17。

在潜水器的尾部，安置有可逆转的螺旋桨3，提供潜水器前进或后退的推力。壳体1后部的两侧安置有水平尾翼4，水平尾翼4可以同步沿共同的水平轴转动，改变冲角，以控制潜水器的上升和下降。在潜水器壳体1后部的腹下，安装有垂直尾翼2，垂直尾翼2可以沿垂直轴转动，改变与壳体1垂直中立面的夹角，以调整潜水器的侧向运动方向。

通讯系统接收/发送器18与通讯系统8双向电连接，通讯系统8再与控制系统17双向电连接。

导航系统接收器16的输出端与导航系统7的输入端电连接，导航系统7输出端与控制系统17的输入端电连接。

水上探测系统9与水下探测系统10串联，串联后的输出端同控制系统17输入端电连接。

水压传感器11的输出端与控制系统17的输入端电连接。

控制系统17的一个输出端与动力系统12的输入端电连接，动力系统12的输出端与可逆转螺旋桨3轴连接。控制系统17的另一个输出端与垂直尾翼执行器14的输入端电连接，垂直尾翼执行器14与垂直尾翼2轴连接。控制系统17的第三个输出端与水平尾翼执行器13电连接，水平尾翼执行器13与水平尾翼4轴连接。

本发明的速度变化，由可逆转螺旋桨3的转速来实现，本发明的航向变化由垂直尾翼2的角度变化来实现，本持续浅水型无人潜水器的姿态控制和调整，由水平尾翼4和垂直尾翼2的协同动作来实现。

当通讯系统接收/发送器18接到指挥中心的即时指令信号时，将信号传送到通讯系统8。通讯系统8把即时指令信息发送到控制系统17。控制系统17把该即时指令作为最高指令。当没有即时指令时，存储在控制系统17中的预定航线将作为最高指令执行。潜水器的导航系统接收器16在不断接收信号时，随时将信号传送到导航系统7，导航系统7将运算结果传送到控制系统17，在系统内与最高指令比较，结合水下探测系统10和水上探测系统9所接收的信号进行综合运算，根据运算结果以确定位置比较的结果和位置调整的要求，并发出方向指令和速度指令，方向指令传送到垂直尾翼执行器2，以改变航向，速度指令传送到动力系统12，以改变可逆转螺旋桨3的转速，调节潜水器的行进速度。同时控制系统17将运算结果传送给通讯系统8，再通过通讯系统接收/发送器18传送到指挥中心，以报告潜水器自身的方位和探测到的信息。

水压传感器11感受的信号转换为深度信号，与既定的深度相比较，得到深度变化指令，传送到水平尾翼执行器13，以改变水平尾翼4的角度，调整潜水器的深度。

水压传感器感受的信号经过控制系统17的运算，获得潜水器的姿态判断，并发出姿态变化指令以控制调节垂直尾翼2和水平尾翼4的动作，达到调整潜水器姿态的目的。

Claims (1)

1.一种持续浅水型无人潜水器，主要包括壳体(1)，垂直尾翼(2)，可逆转螺旋桨(3)，水平尾翼(4)，顶架(5)，联接管(6)，导航系统(7)，通讯系统(8)，水上探测系统(9)，水下探测系统(10)，水压传感器(11)，动力系统(12)，水平尾翼执行器(13)，垂直尾翼执行器(14)，发动机换气口(15)，导航系统接收器(16)，控制系统(17)，通讯系统接收/发送器(18)，潜水器的顶架(5)位于水面上，里面安装有发动机的换气口(15)、水上探测系统(9)、通讯系统接收/发送器(18)和导航系统接收器(16)；潜水器的联接管(6)是潜水器顶架(5)与潜水器壳体(1)的刚性连接部件，联接管(6)内安装有动力系统(12)中发动机进排气口与发动机换气口(15)之间的连接管道，以及水上探测系统(9)、通讯系统接收/发送器(18)、导航系统接收器(16)与壳体(1)内各系统相连的连接电缆；在潜水艇壳体(1)内安装有导航系统(7)、通讯系统(8)、水下探测系统(10)、水压传感器(11)、动力系统(12)、水平尾翼执行器(13)、垂直尾翼执行器(14)、控制系统(17)，在潜水器的尾部，安置有可逆转的螺旋桨(3)，壳体后部的两侧安置有水平尾翼(4)，在潜水器壳体(1)后部的腹下，安装有垂直尾翼(2)，通讯系统接收/发送器(18)与通讯系统(8)双向电连接，通讯系统(8)再与控制系统(17)双向电连接；导航系统接收器(16)的输出端与导航系统(7)的输入端电连接，导航系统(7)输出端与控制系统(17)的输入端电连接；水上探测系统(9)与水下探测系统(10)串联，串联后的输出端同控制系统(17)输入端电连接；水压传感器(11)的输出端与控制系统(17)的输入端电连接；控制系统(17)的一个输出端与动力系统(12)的输入端电连接，动力系统(12)的输出端与可逆转螺旋桨(3)轴连接，控制系统(17)的另一个输出端与垂直尾翼执行器(14)的输入端电连接，垂直尾翼执行器(14)与垂直尾翼(2)轴连接，控制系统(17)的第三个输出端与水平尾翼执行器(13)电连接，水平尾翼执行器(13)与水平尾翼(4)轴连接。

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