專利名稱：滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種探測(cè)儀器，特別是涉及一種可以廣泛應(yīng)用于水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水底資源勘測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)的滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)。
背景技術(shù)：
迄今為止，用于海洋水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水底資源勘測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)研究的自動(dòng)探測(cè)器大部分采用螺旋槳等推進(jìn)方式，因此短時(shí)間工作后，都需要補(bǔ)充動(dòng)力能源。頻繁的充電程序，極大地限制了探測(cè)器海洋中航行的距離與深度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種體積小巧，可以按照預(yù)設(shè)航線在數(shù)百米至數(shù)千米深度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)。
本發(fā)明的滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)包括密封倉(cāng)，密封倉(cāng)外的兩側(cè)設(shè)置有水平翼，尾部設(shè)置有油囊，油囊外罩有保護(hù)殼，保護(hù)殼一端與密封倉(cāng)固定連接，另一端與尾翼連接，尾翼后部連接有方向舵。密封倉(cāng)內(nèi)頭部設(shè)置有導(dǎo)航控制電路板，中部沿軸向設(shè)置有前容腔和后容腔，前容腔和后容腔通過(guò)液壓泵連通，尾部設(shè)置有油腔，油腔與油囊通過(guò)微型泵連通，同時(shí)通過(guò)微型電磁閥連通，油腔、微型泵、油囊和微型電磁閥組成回路。電池包設(shè)置在密封倉(cāng)內(nèi)的中部，并與導(dǎo)航控制電路板、液壓泵、微型泵和微型電磁閥電連接。導(dǎo)航控制電路板與液壓泵、微型泵、微型電磁閥和方向舵信號(hào)連接。
導(dǎo)航控制電路板包括液壓泵控制模塊、微型泵控制模塊、微型電磁閥控制模塊、方向舵控制模塊和通訊模塊。液壓泵控制模塊控制液壓泵的運(yùn)行，微型泵控制模塊控制微型泵的運(yùn)行、微型電磁閥控制模塊控制微型電磁閥的運(yùn)行、方向舵控制模塊控制方向舵的運(yùn)行。通訊模塊具有接受外界控制指令，并將控制指令轉(zhuǎn)化為相應(yīng)控制模塊的控制信號(hào)的功能。各控制模塊和通訊模塊均可通過(guò)購(gòu)買取得。
油腔、油囊、微型電磁閥和微型泵構(gòu)成可變浮力系統(tǒng)，油囊的表面與海水接觸，通過(guò)向油囊充排油就可以改變滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的浮力。工作時(shí)，導(dǎo)航控制電路板給微型泵發(fā)出信號(hào)，電池包供電，微型泵工作，油從油腔流入油囊，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)所受的浮力不斷增加，當(dāng)浮力大于重力時(shí)，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)上浮；導(dǎo)航控制電路板給微型電磁閥發(fā)出信號(hào)，電池包供電，微型電磁閥工作，油從油囊流回油腔，油囊體積縮小，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)所受的浮力不斷減小，當(dāng)浮力小于重力時(shí)，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)下潛。
后容腔、液壓泵和前容腔構(gòu)成姿態(tài)傾斜調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工作時(shí)，導(dǎo)航控制電路板給液壓泵發(fā)出信號(hào)，電池包供電，液壓泵正向工作，水銀從前容腔流入后容腔，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)重心后移，機(jī)身向上傾斜；反之，當(dāng)液壓泵反向工作時(shí)，水銀從后容腔流入前容腔，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)重心前移，機(jī)身向下傾斜。
滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)通過(guò)改變重心位置實(shí)現(xiàn)姿態(tài)傾斜調(diào)節(jié)，通過(guò)調(diào)節(jié)方向舵的擺向?qū)崿F(xiàn)姿態(tài)左右調(diào)節(jié)；通過(guò)改變自身的浮力實(shí)現(xiàn)沉浮的控制，三者結(jié)合就可以完成在水中的自由運(yùn)動(dòng)。水平翼可以保持滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的平穩(wěn)，同時(shí)將浮力轉(zhuǎn)化為升力，推動(dòng)滑翔器向前運(yùn)動(dòng)，而不需要推進(jìn)器。
本發(fā)明的滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)三維空間的自由航行，具有體積小巧、成本低等優(yōu)點(diǎn)；由于不需要推進(jìn)器等助推機(jī)構(gòu)，大大降低了系統(tǒng)的功耗，因此由電池包供電，就可以按照預(yù)設(shè)航線在數(shù)千米深度范圍內(nèi)連續(xù)運(yùn)行數(shù)月。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)包括1)滑翔式殼體具有密封倉(cāng)10、保護(hù)殼1、水平翼12及尾翼13構(gòu)成的滑翔式外殼。
為了減小滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)在海水中的運(yùn)動(dòng)阻力，保護(hù)殼體的前后端形狀為橢圓形的流線型回轉(zhuǎn)體。
2)可變浮力系統(tǒng)包括油囊2、微型電磁閥3、微型泵4和油腔5，油腔5與油囊2通過(guò)微型泵4連通，同時(shí)通過(guò)微型電磁閥3連通，油腔5、微型泵4、油囊2和微型電磁閥3組成回路。微型電磁閥3、微型泵4和油腔5設(shè)置在密封倉(cāng)10內(nèi)的尾部，油囊2設(shè)置在保護(hù)殼1內(nèi)部。
3)姿態(tài)傾斜調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括設(shè)置在密封倉(cāng)10內(nèi)部中間位置的后容腔6、液壓泵7和前容腔9，前容腔9和后容腔6通過(guò)液壓泵7連通，液壓泵7的進(jìn)油口和出油口分別與后容器6和前容器9相連。
4)姿態(tài)左右調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括方向舵14，方向舵14安裝在尾翼13的尾部，尾翼13與保護(hù)殼1固定連接。
5)通訊導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航控制電路板11安裝在承壓殼體10的最前端。導(dǎo)航控制電路板11用于實(shí)現(xiàn)滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的GPS定位、姿態(tài)反饋、運(yùn)動(dòng)控制以及環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)。
6)電池包電池包8設(shè)置在密封倉(cāng)10內(nèi)的中部，為導(dǎo)航控制電路板11、液壓泵7、微型泵4和微型電磁閥3供電。
其工作過(guò)程是當(dāng)滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)準(zhǔn)備下潛時(shí)，微型電磁閥3打開，油囊2中的液壓油流回到油腔5中。油腔5的體積開始減小，當(dāng)變化量達(dá)到指定要求時(shí)，微型電磁閥3關(guān)閉，液壓系統(tǒng)停止工作。此時(shí)，浮力小于重力。滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)開始下潛。液壓泵7將后容器6中的水銀輸送到前容腔9，隨著前容腔9中水銀的不斷增多，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的機(jī)身向前下方不斷傾斜，當(dāng)機(jī)身與水平面之間的傾斜角達(dá)到指定值時(shí)，液壓泵7關(guān)閉?；枋剿乱苿?dòng)搭載平臺(tái)以一定的角度向前下方滑行。
在滑行過(guò)程中，方向舵14根據(jù)需要調(diào)整到需要的角度。滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)在向前下方滑行的過(guò)程中，朝著既定的目標(biāo)，開始側(cè)轉(zhuǎn)。
當(dāng)滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)達(dá)到指定深度時(shí)，此時(shí)，液壓泵7開始工作，將前容器9中的水銀輸送到后容腔6，從而使得機(jī)身從前傾變?yōu)橄蚝髢A斜。當(dāng)向后傾斜的角度達(dá)到指定值時(shí)，液壓泵7停止工作。然后，微型泵4開始工作，將油腔5中的液壓油輸送到油囊2。當(dāng)輸送油量達(dá)到指定值時(shí)，微型泵4停止工作。此時(shí)，浮力大于重力，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)開始以一定的角度向前上方滑行。
在滑行過(guò)程中，方向舵14再次根據(jù)需要調(diào)整到需要的角度。滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)在向前上方滑行的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)側(cè)轉(zhuǎn)。
在滑行過(guò)程中，導(dǎo)航控制電路板11對(duì)海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并保存監(jiān)測(cè)結(jié)果。
當(dāng)滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)即將浮出水面時(shí)，液壓泵7開始工作，前容腔9中的水銀全部輸送到后容腔6。此時(shí)，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)的前傾角處于最大值。滑翔機(jī)開始與外界通訊。
通訊完畢之后，滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)進(jìn)入下一次的工作循環(huán)。
權(quán)利要求
1.滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)，包括密封倉(cāng)(10)，其特征在于密封倉(cāng)(10)外的兩側(cè)設(shè)置有水平翼(12)，尾部設(shè)置有油囊(2)，油囊(2)外罩有保護(hù)殼(1)，保護(hù)殼(1)一端與密封倉(cāng)(10)固定連接，另一端與尾翼(13)連接，尾翼(13)后部連接有方向舵(14)；密封倉(cāng)(10)內(nèi)頭部設(shè)置有導(dǎo)航控制電路板(11)，中部沿軸向設(shè)置有前容腔(9)和后容腔(6)，前容腔(9)和后容腔(6)通過(guò)液壓泵(7)連通，尾部設(shè)置有油腔(5)，油腔(5)與油囊(2)通過(guò)微型泵(4)連通，同時(shí)通過(guò)微型電磁閥(3)連通，油腔(5)、微型泵(4)、油囊(2)和微型電磁閥(3)組成回路；電池包(8)設(shè)置在密封倉(cāng)(10)內(nèi)的中部，并與導(dǎo)航控制電路板(11)、液壓泵(7)、微型泵(4)和微型電磁閥(3)電連接；導(dǎo)航控制電路板(11)與液壓泵(7)、微型泵(4)、微型電磁閥(3)和方向舵(14)信號(hào)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可以廣泛應(yīng)用于水體水質(zhì)監(jiān)測(cè)、水底資源勘測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)的滑翔式水下移動(dòng)搭載平臺(tái)。具體包括滑翔式殼體、可變浮力系統(tǒng)、姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和通訊導(dǎo)航系統(tǒng)。工作時(shí)，通過(guò)姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液壓泵，使得系統(tǒng)中的水銀前后流動(dòng)，達(dá)到改變重心位置的目的；通過(guò)調(diào)節(jié)方向舵的擺向，達(dá)到側(cè)轉(zhuǎn)的目的。通過(guò)可變浮力系統(tǒng)中的微型電磁閥和微型泵配合工作，改變油囊的排水體積，實(shí)現(xiàn)浮力的變化，三者結(jié)合就可以在海洋中自由滑翔。本發(fā)明與其他的水下機(jī)器人相比，具有體積靈巧、低成本、低功耗等優(yōu)點(diǎn)。由于不需要推進(jìn)器等助推機(jī)構(gòu)，可以長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。
文檔編號(hào)B63G8/00GK1923613SQ20061005349
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日
發(fā)明者杜加友, 秦華偉, 陳鷹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)