CN214669668U - 一种底栖浮游混合式水下移动探测平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及海洋机器人技术领域内的一种底栖浮游混合式水下移动探测平台，包括耐压舱、控制器、电源以及驱动机构；耐压舱包括锥体段和柱体段，锥体段与柱体段密封连接，承力架固定于柱体段内，控制器与电源安装于柱体段内；驱动机构包括螺旋桨、抽排水泵以及重力袋，螺旋桨对称安装于柱体段的侧面，重力袋固定于柱体段内，抽排水泵的一端进入柱体段内并与重力袋连通，抽排水泵的另一端位于柱体段外；控制器与电源电连接螺旋桨分别与控制器和电源电连接，抽排水泵分别与控制器和电源电连接。本实用新型结构紧凑，集成度高，具有易于携带、装配、布放以及回收等特点。

Description

一种底栖浮游混合式水下移动探测平台

技术领域

本实用新型涉及海洋机器人技术领域，具体地，涉及一种底栖浮游混合式水下移动探测平台。

背景技术

目前主流的水下移动探测平台主要包括遥控无人潜水器(ROV)、自主式无人潜水器(AUV)、水下滑翔机(Glider)等。其中ROV由于其需要系有脐带缆的特点，限制了其水下移动范围，其开架式立方体的外观，决定了ROV在前进及潜浮过程中需承受较大的阻力；AUV由于其鱼雷型细长体的外观，虽能保证较小的迎流面积，但也导致了其较大的回转半径，在低速操作性上有其固有的弊端；Glider由于其未装配螺旋桨等驱动装置的特点，虽能保证其良好的续航能力，但其航行速度慢，且水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行，操控性能差。以上三种水下移动探测平台都只能在水中浮游运动，无法在满足在水底进行有关驻留式长时间探测工作的需求。另外，履带式机器人虽然能够满足在水底作业的需求，但由于其运动仅由履带及其配套结构驱动完成，对于工作区域的地形提出了较高要求，特别是在海床高低起伏较大的区域，这一弊端愈发突出。且履带式机器人只能够在水底区域进行作业，无法兼顾水中的相关探测工作，使其经济性和适用性受到影响。在查阅资料后发现，目前尚无能够集成水中和水底混合探测模式的水下移动探测平台，此处所说的这种集成水中和水底混合探测工作模式的水下移动探测平台，应当能同时满足水中和水底的探测工作，具备良好的操控性能，并具有相较前述各式水下移动探测平台更大的作业范围，并具备更高的性价比等方面优势。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种底栖浮游混合式水下移动探测平台及其探测方法。

根据本实用新型提供的一种底栖浮游混合式水下移动探测平台，包括耐压舱、控制器、电源以及驱动机构；

所述耐压舱包括锥体段和柱体段，所述锥体段与所述柱体段密封连接，所述控制器与所述电源安装于所述柱体段内；

所述驱动机构包括螺旋桨、抽排水泵以及重力袋，所述螺旋桨对称安装于所述柱体段的侧面，所述重力袋固定于所述柱体段内，所述抽排水泵的一端进入所述柱体段内并与所述重力袋连通，所述抽排水泵的另一端位于所述柱体段外；

所述螺旋桨分别与所述控制器和所述电源电连接，所述抽排水泵分别与所述控制器和所述电源电连接。

一些实施方式中，还包括行走小车，所述行走小车包括驱动模块、车架以及车轮，所述驱动模块分别与所述控制器和所述电源电连接，所述柱体段固定于所述车架上，所述驱动模块驱动所述车轮行走。

一些实施方式中，所述锥体段与所述柱体段通过第一封固组件密封连接，所述第一封固组件包括第一密封圈和第一固定圈，所述第一密封圈为凸台型筒体，所述第一密封圈卡接于所述柱体段的顶端，所述锥体段盖合于所述第一密封圈的端面上，所述第一固定圈套接于所述锥体段与所述柱体段接合部的周面上并紧固连接。

一些实施方式中，所述柱体段包括筒体和底盖，所述筒体与所述底盖通过第二封固组件，所述第二封固组件包括第二密封圈和第二固定圈，所述第二密封圈为凸台型筒体，所述第二密封圈卡接于所述筒体的底端，所述底盖盖合于所述第二密封圈的端面上，所述第二固定圈套接于所述筒体与所述底盖接合部的周面上并紧固连接。

一些实施方式中，所述底盖为亚克力板材。

一些实施方式中，还包括承力架，所述承力架固定于所述柱体段内，所述控制器与所述电源安装于所述承力架上。

一些实施方式中，所述承力架包括支撑杆和安装板，多块所述安装板通过多根所述支撑杆串接，多根所述支撑杆围成圆筒型，所述安装板上设有镂空部。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型结构紧凑，集成度高，具有易于携带、装配、布放以及回收等特点。

2、本实用新型通过可拆卸式耐压舱的结构设计以及承力架的设置，实现水下探测与数据采集工件的模块化定制和配套安装，便于改装设计，具有良好的搭载性。

3、本实用新型通过圆柱形的外观以及双驱动电机配置，使得水下移动探测平台在水中的进退阻力小，且具有良好的操控性能。

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，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型底栖浮游混合式水下移动探测平台爆炸结构示意图；

图2为本实用新型底栖浮游混合式水下移动探测平台整体结构示意图；

图3为本实用新型底栖浮游混合式水下移动探测平台俯视结构示意图。

具体实施方式

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

实施例1

本实用新型提供了一种底栖浮游混合式水下移动探测平台，包括耐压舱1、控制器3、电源4和驱动机构5。耐压舱1为具有密闭腔体的筒体结构，控制器3和电源4均安装于耐压舱1的筒体内。控制器3包括有控制模块和数据采集模块，用于采集数据并控制驱动机构5。电源4可为锂电池等。驱动机构5包括有螺旋桨51、抽排水泵52和重力袋53。其中，螺旋桨51为两组，两组螺旋桨51对称安装于耐压舱1的两侧，通过两组对称设置的螺旋桨51驱动耐压舱1前行或转向。重力袋53固定于耐压舱1内。抽排水泵52安装于耐压舱1的底端，且抽排水泵52的一端进入耐压舱1内与重力袋3的开口连通，其抽排水泵52的另一端位于耐压舱1外。下潜时，通过抽排水泵52将耐压舱1外的水抽入重力袋3内增加重力使得耐压舱1下潜，上浮时，通过抽排水泵52将重力袋3内的水排至耐压舱1外后使得耐压舱1上浮。

优选的，底栖浮游混合式水下移动探测平台还包括有行走小车8，行走小车8用于主体下潜到预定水底面上后进行移动，包括前行、后退以及转向等动作。行走小车8包括驱动模块81、车架82以及车轮83，驱动模块81安装于车架82的底面并与车轮83传动连接，另外，驱动模块81分别与控制器3和电池4电连接，电池4提供动力，控制器3用于控制驱动模块81。耐压舱1安装于车架82上，通过行走小车8承载耐压舱1以及安装于耐压舱1上的各部件前行、后退以及转向。优选的，车轮83为麦克纳姆轮，能够全方位进行旋转转向。

本实用新型的工作原理为：电源4为驱动机构5提供动力，控制器3用于采集驱动机构5的数据信息并控制驱动机构5的运动。首先控制器3控制抽排水泵52动作，通过抽排水泵52将耐压舱1外的水抽入重力袋53内，通过重力的增加使底栖浮游混合式水下移动探测平台下潜至预设深度，通过控制器3控制耐压舱1两侧的螺旋桨51的旋转使底栖浮游混合式水下移动探测平台呈悬浮状态时进行前行或转向至相应位置，当底栖浮游混合式水下移动探测平台下潜至预定深度并与水底面相接触时，通过控制器3控制耐压舱1外的行走小车8的运动，实现底栖浮游混合式水下移动探测平台沿水底面前行、后退或转向。本实用新型结构紧凑，集成度高，具有易于携带、装配、布放以及回收等特点。

实施例2

本实施例2是在实施例1的基础上形成，通过可拆卸式耐压舱的结构设计以及承力架的设置，实现水下探测与数据采集工件的模块化定制和配套安装，便于改装设计，具有良好的搭载型。具体的：

耐压舱1优选为可拆卸分体结构，方便控制器3、电源4等组件的安装。耐压舱1为分体结构时，优选包括锥体锻11和柱体段12，其锥体段11优选圆锥型或半球型，锥体段11作为耐压舱1的艏部可有效导流，柱体段12为一端敞口的筒体，锥体段11的端面扣合于柱体段12的敞口端上形成有密封腔体结构的耐压舱1。其中，锥体段11和柱体段12两者密封连接优选通过第一封固组件6实现，第一封固组件6包括第一密封圈61和第一固定套62。第一密封圈61为台阶状筒体结构，第一密封圈61通过倒扣的方式扣接于柱体段12的敞口端上，即第一密封圈61的外径较小的一段筒体的外表面与柱体段12的内表面相贴合接触，第一密封圈61的外径较大的一段筒体的下表面与柱体段12的上端面相贴合接触，锥体段11的端面与第一密封圈61的外径较大的一端筒体的上表面相接触后，第一固定套61套设于锥体段11和柱体段12的接合段部分，即锥体段11的端部、第一密封圈61的外径较大的一段筒体的外周面以及柱体段12的端部三者依次压接后的环形部分被第一固定套62所包裹，且第一固定套62通过锁紧的形式使得锥体段11和柱体段12实现紧固密封连接。优选的，与第一密封圈61与锥体段11、柱体段12以及第一固定套62相接触的面上涂抹有硅脂等，提高密封效果。

进一步的，其柱体段12同样设计为分体结构，包括筒体121和底盖122，筒体121和底盖122通过第二封固组件7实现密封连接。底盖122的材质优选为亚力克板材，保证结构强度的同时降低平台的整体重量。第二封固组件7包括有第二密封圈71和第二固定圈72，第二密封圈71为凸台型筒体，同样以倒扣的方式扣接与筒体121的端口上，此时与第二密封圈71相扣接的筒体121的端口为柱体段12的底端，与第密封圈61为相对的两端。第二密封圈71扣接于筒体121的端口上后，底盖122盖合于第二密封圈的上表面上，通过第二固定圈71将筒体121、第二密封圈71以及底盖122三者紧固密封连接。优选的，第二密封圈71与筒体121、底盖122以及第二固定圈72相接触的表面均涂覆有硅脂等，提高密封效果。

优选的，还包括有承力架2，其承力架2固定安装于耐压舱1内，其控制器3和电源4均固定安装于承力架2上。进一步的，承力架2包括支撑杆21和安装板22，支撑杆21和安装板22均为多个，多根支撑杆21以相互平行且间隔设置的方式围成筒体型，多个安装板22优选以间隔且相互平行的方式套接于支撑杆21上。承力架2可通过支撑杆21上下端分别与耐压舱1的顶端和底端紧固连接，同时还可通过安装板22的外周面与耐压舱1的内周面相连接固定。安装板22上设置有镂空区，其镂空区主要用于方便控制器3、电源4等部件的安装。另外，重力袋53可借助承力架2进行有效固定。

实施例3

本实施例3是在实施例1或实施例2的基础上形成的一种底栖浮游混合式水下移动探测平台的探测方法，采用所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台进行探测，包括以下步骤：

S1，下潜步骤：当底栖浮游混合式水下移动探测平台进行下潜运动时，位于耐压舱1两侧的螺旋桨51以及行走小车8处于静止状态，通过控制器3控制抽排水泵12将耐压舱1外的水抽入重力袋53内，通过增加重力使底栖浮游混合式水下移动探测平台到达预定深度。

S2，水中移动步骤：当底栖浮游混合式水下移动探测平台到达预定深度后，通过控制器3控制耐压舱1两侧的螺旋桨51进行旋转，其旋转的转速大小以及旋转方向均相同时，通过螺旋桨51即可推动耐压舱1向前运动，进而使得探测平台前行。当通过控制器3控制耐压舱1两侧的螺旋桨51的旋转速度不同，即两侧的螺旋桨51为差速转动，即可通过螺旋桨51使得耐压舱1进行转向，进而使得探测平台转向。当螺旋桨51进行工作时，抽排水泵52以及行走小车8均处于静止状态。

S3,水底移动步骤：当底栖浮游混合式水下移动探测平台移动至水底后进行运动及工作时，通过控制器3控制行走小车8的驱动模块81，进而通过驱动模块81驱动车轮83沿水底面进行前行、后退以及转向，进而实现探测平台在水底面的运动与工作。当行走小车8进行动作时，螺旋将51以及抽排水泵12保持静止状态。

S4，上浮步骤：当底栖浮游混合式水下移动探测平台进行上浮运动时，位于耐压舱1两侧的螺旋桨51以及行走小车8处于静止状态，通过控制器3控制抽排水泵12将重力袋53内的水排至耐压舱1外，通过减重的方式使底栖浮游混合式水下移动探测平台上浮。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型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化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，包括耐压舱(1)、控制器(3)、电源(4)以及驱动机构(5)；

所述耐压舱(1)包括锥体段(11)和柱体段(12)，所述锥体段(11)与所述柱体段(12)密封连接，所述控制器(3)与所述电源(4)安装于所述柱体段(12)内；

所述驱动机构(5)包括螺旋桨(51)、抽排水泵(52)以及重力袋(53)，所述螺旋桨(51)对称安装于所述柱体段(12)的侧面，所述重力袋(53)固定于所述柱体段(12)内，所述抽排水泵(52)的一端进入所述柱体段(12)内并与所述重力袋(53)连通，所述抽排水泵(52)的另一端位于所述柱体段(12)外；

所述螺旋桨(51)分别与所述控制器(3)和所述电源(4)电连接，所述抽排水泵(52)分别与所述控制器(3)和所述电源(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，还包括行走小车(8)，所述行走小车(8)包括驱动模块(81)、车架(82)以及车轮(83)，所述驱动模块(81)分别与所述控制器(3)和所述电源(4)电连接，所述柱体段(12)固定于所述车架(82)上，所述驱动模块(81)驱动所述车轮(83)行走。

3.根据权利要求1或2所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，所述锥体段(11)与所述柱体段(12)通过第一封固组件(6)密封连接，所述第一封固组件(6)包括第一密封圈(61)和第一固定圈(62)，所述第一密封圈(61)为凸台型筒体，所述第一密封圈(61)卡接于所述柱体段(12)的顶端，所述锥体段(11)盖合于所述第一密封圈(61)的端面上，所述第一固定圈(62)套接于所述锥体段(11)与所述柱体段(12)接合部的周面上并紧固连接。

4.根据权利要求3所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，所述柱体段(12)包括筒体(121)和底盖(122)，所述筒体(121)与所述底盖(122)通过第二封固组件(7)，所述第二封固组件(7)包括第二密封圈(71)和第二固定圈(72)，所述第二密封圈(71)为凸台型筒体，所述第二密封圈(71)卡接于所述筒体(121)的底端，所述底盖(122)盖合于所述第二密封圈(71)的端面上，所述第二固定圈(72)套接于所述筒体(121)与所述底盖(122)接合部的周面上并紧固连接。

5.根据权利要求4所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，所述底盖(122)为亚克力板材。

6.根据权利要求3所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，还包括承力架(2)，所述承力架(2)固定于所述柱体段(12)内，所述控制器(3)与所述电源(4)安装于所述承力架(2)上。

7.根据权利要求6所述的底栖浮游混合式水下移动探测平台，其特征在于，所述承力架(2)包括支撑杆(21)和安装板(22)，多块所述安装板(22)通过多根所述支撑杆(21)串接，多根所述支撑杆(21)围成圆筒型，所述安装板(22)上设有镂空部。

Images