CN218316114U

CN218316114U - 一种跨介质水空两栖航行器

Info

Publication number: CN218316114U
Application number: CN202222933973.3U
Authority: CN
Inventors: 穆子豪; 王美玲
Original assignee: Nantong Institute of Technology
Current assignee: Nantong Institute of Technology
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2022-11-04
Publication date: 2023-01-17
Anticipated expiration: 2032-11-04

Abstract

本实用新型公开了一种跨介质水空两栖航行器，涉及航行器技术领域，包括航行器机体，航行器机体两侧转动连接有若干折叠机臂以及驱动折叠机臂旋转的防水舵机，所述折叠机臂自由端设有用于在空中提供升力的涵道，航行器机体两侧设有用于容纳折叠机臂和涵道的凹槽；所述航行器机体尾部还设有尾部螺旋桨和用于驱动尾部螺旋桨转动的防水电机。达到了可以实现航行器垂直起降功能，使其能够在复杂狭小的条件下进行起降；并采用空心折叠机臂，入水后机臂折叠，确保航行器在水中航行时其自身的水滴形结构不发生较大的改变，而在水中航行时减小阻力，减小航行器能源消耗的效果。

Description

一种跨介质水空两栖航行器

技术领域

本实用新型涉及航行器技术领域，特别涉及一种跨介质水空两栖航行器。

背景技术

近年来，随着科技不断地进步发展，各国纷纷开展无人移动平台的研究工作，并相继研发出多种高性能的海、陆、空无人驾驶飞行器、航行器。为了进一步拓展现有单介质航行器的作业空间与业务范围，国内外研究人员逐渐将攻坚目标转移到“多栖”的作业空间。通过结合飞行器技术、水下航行器技术，使跨介质水空两栖航行器同时具备在水、空两种介质航行的能力，其在军事领域中适用于抵近侦察、低空突破等，在民用领域，跨介质水空两栖航行器可运用于水文调查、自然灾害救援等，虽现国内外对其研究，但大都处于理论阶段，仍然缺少一种航行器，可进行空中升降以及水中航行，并提高航行效率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种跨介质水空两栖航行器，可以实现航行器垂直起降功能，使其能够在复杂狭小的条件下进行起降；并采用空心折叠机臂，入水后机臂折叠，确保航行器在水中航行时其自身的水滴形结构不发生较大的改变，而在水中航行时减小阻力，减小航行器的能源消耗。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种跨介质水空两栖航行器，包括航行器机体，航行器机体两侧转动连接有若干折叠机臂以及驱动折叠机臂旋转的防水舵机，所述折叠机臂自由端设有用于在空中提供升力的涵道，航行器机体两侧设有用于容纳折叠机臂和涵道的凹槽；所述航行器机体尾部还设有尾部螺旋桨和用于驱动尾部螺旋桨转动的防水电机。

更进一步地，所述航行器机体为水滴型结构。

更进一步地，所述航行器机体包括前部机身、中部机身、后部机身，折叠机臂与凹槽位于中部机身，尾部螺旋桨位于后部机身。

更进一步地，所述前部机身连接有超声波传感器和图像传感器，用于识别周围环境。

更进一步地，所述涵道包括涵道机壳、位于涵道机壳内的涵道螺旋桨以及驱动涵道螺旋桨转动的防水涵道电机。

更进一步地，所述折叠机臂空心设置，包括防水电调和信号线，防水电调一端通过信号线连接于航行器控制器，另一端连接于防水涵道电机。

更进一步地，所述航行器机体尾部还设有用于控制偏航的方向舵和控制俯仰的升降舵。

更进一步地，所述涵道螺旋桨至少有一对顺时针旋转、一对逆时针旋转。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

（1）该跨介质水空两栖航行器外型采用水滴形结构，使其在水中航行的阻力变小，从而减少航行器在空中、水中航行过程中所消耗的能量。

（2）本实用新型采用可折叠空心机臂，在航行器飞行时展开，在航行器水中运动时闭合，既能实现空中航行又能够确保航行器在水中航行时其自身的水滴形结构不发生较大的改变。

（3）航行器空中飞行动力结构采用旋翼布局，实现航行器垂直起降功能，使其能够在复杂狭小的条件下进行起降。

（4）尾部机身安装有方向舵和升降舵，实现航行器在水中转弯、上升下降功能。

附图说明

图1是本实用新型跨介质水空两栖航行器折叠机臂展开时的斜视示意图；

图2是本实用新型跨介质水空两栖航行器折叠机臂展开时的俯视示意图；

图3是本实用新型跨介质水空两栖航行器折叠机臂闭合时的侧视示意图；

图4是本实用新型跨介质水空两栖航行器中控制系统结构图。

图中，1、航行器机体；11、前部机身；111、超声波传感器；112、图像传感器；21、中部机身；211、航行器控制器；22、折叠机臂；23、涵道；231、防水涵道电机；232、涵道螺旋桨；233、涵道机壳；24、防水舵机；31、后部机身；311、方向舵；312、升降舵；314、尾部螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本实用新型的限制。

一种跨介质水空两栖航行器，如图1和图2所示，包括航行器机体1，航行器机体1为水滴型结构，包括前部机身11、中部机身21、后部机身31，前部机身11连接有超声波传感器111和图像传感器112，用于识别周围环境，本实施例中，图像传感器112为水下双目摄像头，中部机身21内安装有航行器控制器211，超声波传感器111和图像传感器112通过防水数据连接器连接在航行器控制器211。

如图1和图2所示，航行器机体1上，中部机身21的两侧转动连接有若干折叠机臂22以及驱动折叠机臂22旋转的防水舵机24，折叠机臂22自由端设有用于在空中提供升力的涵道23，航行器机体1两侧对称设有用于完全容纳折叠机臂22和涵道23的矩形凹槽。

本实施例中，中部机身21通过上下两部分拼接安装而成，凹槽开设于上部分，凹槽内固定有舵机底座，防水舵机24与舵机底座垂直连接，其舵机臂可以通过螺丝紧固在齿轮上，再通过齿轮啮合的方式带动带动折叠机臂22旋转。

如图2和图3所示，涵道23包括涵道机壳233、位于涵道机壳233内的六叶涵道螺旋桨232以及驱动涵道螺旋桨232转动的防水涵道电机231，防水涵道电机231连接于空心折叠机臂22自由端，涵道螺旋桨232设有两对，一对顺时针旋转、一对逆时针旋转。

具体的，防水涵道电机231底部有四个固定孔位，分别对应折叠机臂22自由端四个固定孔位，通过四根螺丝使防水涵道电机231紧固在折叠机臂22上，六叶涵道螺旋桨232安装在防水涵道电机231长轴端上。

如图2所示，折叠机臂22空心设置，包括防水电调和信号线，防水电调一端通过信号线连接于航行器控制器211，另一端连接于防水涵道电机231，且折叠机臂22两端使用防水密封圈或密封胶进行防水，负责折叠机臂22的展开和闭合功能。

空中运动工作原理：

如图4所示，航行器机体1主要由四个防水涵道电机231和六叶螺旋桨提供升力。

设定顺时针旋转的一对无刷电机（防水涵道电机231）和六叶螺旋桨（涵道螺旋桨232）分别组成A组、B组，逆时针旋转的一对无刷电机和六叶螺旋桨分别组合成C组、D组；

将跨介质水空两栖航行器放至于水平面，当航行器控制器211传输起飞指令后，一对顺时针展开的空心折叠机臂22和一对逆时针展开的空心折叠机臂22随着防水舵机24的舵机臂转动同时展开；

四个防水涵道电机231接收到防水无刷电调传来的电信号后，以相同转速同时转动，此时跨介质水空两栖航行器克服重力同时抵消反扭矩力，处于悬停状态。

当跨介质水空两栖航行器处于悬停状态时，同时将A组、C组的输入电流减小，B组、D组的输入电流增大，跨介质水空两栖航行器向前运动，同理将B组、D组的输入电流减小，A组、C组的输入电流增大，跨介质水空两栖航行器向后运动；

当跨介质水空两栖航行器处于悬停状态时，增大C组、D组的输入电流，跨介质水空两栖航行器向顺时针方向偏航；同理减小A组、B组的输入电流，跨介质水空两栖航行器向逆时针方向偏航，实现跨介质水空两栖航行器的偏航运动。

当跨介质水空两栖航行器处于悬停状态时，同时将A组、D组的输入电流减小，B组、C组的输入电流增大，跨介质水空两栖航行器向右倾转；同理将B组、C组的输入电流减小，A组、D组的输入电流增大，跨介质水空两栖航行器向左倾转，实现跨介质水空两栖航行器的左右倾转运动。

如图3所示，航行器机体1尾部，即后部机身31的位置还安装有尾部螺旋桨314和用于驱动尾部螺旋桨314转动的防水电机（无刷电机），该防水电机通过航行器控制器211控制工作。

如图3所示，航行器机体1尾部，后部机身31的位置还安装有用于控制偏航的方向舵311和控制俯仰的升降舵312，方向舵311设有上下对称的两个，沿航行器机体1的纵轴对称分布，升降舵312设有左右对称的两个，沿航行器机体1的横轴对称分布；

方向舵311的驱动为现有技术，本实施例中，在后部机身31内连接防水A舵机、防水B舵机、A舵杆、B舵杆，其中A舵杆一端连接A舵机，另一端连接方向舵311，B舵杆一端连接B舵机，另一端连接升降舵312，通过直线舵机驱动舵杆端部摆动，实现另一端的舵的转动偏移。

水中运动工作原理：主要由无刷防水电机和尾部螺旋桨314提供动力；

如图4所示，当跨介质水空两栖航行器到达预定水域上空时，跨介质水空两栖航行器缓慢下降，当其进入水中时，四个防水涵道电机231同时停止旋转，两对展开的空心折叠机臂22同时闭合，收束至矩形凹槽内；

当航行器控制器211传输指令后，防水无刷电机带动尾部螺旋桨314开始转动，跨介质水空两栖航行器向前运动；

当A舵机推动舵A杆时，方向舵311向左偏转，跨介质水空两栖航行器向左运动；同理当A舵机拉动A舵杆时，方向舵311向右偏转，跨介质水空两栖航行器向右运动；当B舵机推动舵杆B时，升降舵312向下偏转，跨介质水空两栖航行器做上升运动；同理当B舵机拉动动舵杆B时，升降舵312向上偏转，跨介质水空两栖航行器做下降运动。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，不用于限制本实用新型，本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：包括航行器机体，航行器机体两侧转动连接有若干折叠机臂以及驱动折叠机臂旋转的防水舵机，所述折叠机臂自由端设有用于在空中提供升力的涵道，航行器机体两侧设有用于容纳折叠机臂和涵道的凹槽；所述航行器机体尾部还设有尾部螺旋桨和用于驱动尾部螺旋桨转动的防水电机。

2.根据权利要求1所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述航行器机体为水滴型结构。

3.根据权利要求1或2所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述航行器机体包括前部机身、中部机身、后部机身，折叠机臂与凹槽位于中部机身，尾部螺旋桨位于后部机身。

4.根据权利要求3所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述前部机身连接有超声波传感器和图像传感器，用于识别周围环境。

5.根据权利要求1所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述涵道包括涵道机壳、位于涵道机壳内的涵道螺旋桨以及驱动涵道螺旋桨转动的防水涵道电机。

6.根据权利要求5所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述折叠机臂空心设置，包括防水电调和信号线，防水电调一端通过信号线连接于航行器控制器，另一端连接于防水涵道电机。

7.根据权利要求1所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述航行器机体尾部还设有用于控制偏航的方向舵和控制俯仰的升降舵。

8.根据权利要求5所述的一种跨介质水空两栖航行器，其特征在于：所述涵道螺旋桨至少有一对顺时针旋转、一对逆时针旋转。