一種圓碟形水下滑翔器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水下航行器技術(shù)，特別是一種圓碟形水下滑翔器。
【背景技術(shù)】
[0002]水下滑翔器是一種新型水下機器人。由于其利用凈浮力和姿態(tài)角調(diào)整獲得推進力，能源消耗極小，只在調(diào)整凈浮力和姿態(tài)角時消耗少量能源，并且具有效率高、續(xù)航力大(可達上千公里)的特點。雖然水下滑翔器的航行速度較慢，但其制造成本和維護費用低、可重復(fù)使用、并可大量投放等特點，滿足了長時間、大范圍海洋探索的需要。另外，水下滑翔器滑翔時由于無動力推進噪音極低，這個重要的特點使得其在軍事上也有很大的應(yīng)用價值。
[0003]水下滑翔器的設(shè)計概念是美國科學(xué)家提出來的，從上世紀九十年代至今，已經(jīng)有多款水下滑翔器面世，研究方向主要圍繞深水、長航程、驅(qū)動能源等目標展開，取得了令人矚目的成績，已經(jīng)有成熟產(chǎn)品應(yīng)用在大范圍海洋監(jiān)測和其他海洋技術(shù)研究領(lǐng)域。日本和法國也都相繼研制出了名為ALBAC和STERNE的水下滑翔器，可見水下滑翔器的發(fā)展在國外是非常迅速的。而在國內(nèi)，關(guān)于水下滑翔器研究的起步較晚，但也有多家科研院所和企業(yè)同時介入到該領(lǐng)域，如中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、天津大學(xué)機器人與汽車技術(shù)研究所、浙江大學(xué)、中國海洋大學(xué)、中船重工第702研究所等。
[0004]由于單純使用浮力驅(qū)動方式，水下滑翔器一般在水下只能沿鋸齒形和螺旋回轉(zhuǎn)軌跡航行，回轉(zhuǎn)半徑大，操縱的靈活性差，其航跡控制和定位精度低，對運動控制要求較高的近距離有目的移動難以實現(xiàn)。圓碟形水下滑翔器可以實現(xiàn)O航速O回轉(zhuǎn)半徑的360度轉(zhuǎn)向功能，適應(yīng)任意方向的短距離機動，提高了水下滑翔器的機動性，使水下滑翔器的應(yīng)用領(lǐng)域進一步擴大到指定水域的長期定點監(jiān)測方面。
[0005]申請人申請的中國專利ZL 2015100391071公開了《一種圓碟形水下滑翔器及其工作方法》，該圓碟形水下滑翔器包括圓碟形外殼、耐壓殼、控制系統(tǒng)、通信導(dǎo)航系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和能源系統(tǒng)，在有效利用內(nèi)部空間、確保耐壓強度、提高系統(tǒng)可靠性和降低維護要求具有了很大的改進，但是該圓碟形水下滑翔器的重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在機構(gòu)過于復(fù)雜，占用空間過多，同時重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體重量較大，也降低了圓碟形水下滑翔器的有效載荷；圓碟形水下滑翔器耐壓殼體的密封點過多，增加了耐壓殼體漏水風(fēng)險。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種可以實現(xiàn)以下目的的圓碟形水下滑翔器及其工作方法:
[0007]1、重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加簡單、重量更小，占用空間更小，可有效提高圓碟形水下滑翔器的空間利用率和有效載荷；
[0008]2、減少耐壓殼的密封點，提高了碟形水下滑翔器系統(tǒng)的可靠性。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0010]一種圓碟形水下滑翔器，包括圓碟形外殼、耐壓殼、控制系統(tǒng)、通信導(dǎo)航系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和能源系統(tǒng)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述耐壓殼分為上半殼體和下半殼體，上半殼體和下半殼體通過法蘭連接；所述重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)由云臺和云臺配重組成；所述云臺配重安裝在云臺上；所述的云臺為2自由度云臺或者2自由度以上云臺。
[0011]所述圓碟形外殼由浮力材料制成，外表面有涂層；所述圓碟形外殼的浮力材料的密度小于水的密度。
[0012]所述耐壓殼內(nèi)部有I個球形艙和I個或者多個環(huán)形艙。
[0013]所述耐壓殼為球殼，分為上半球殼和下半球殼，通過法蘭連接。
[0014]所述浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電驅(qū)油栗模塊、油管和油囊組成。
[0015]所述圓碟形外殼上有I個或者多個進水孔。
[0016]所述云臺由云臺支架、云臺電機和固定栓組成。
[0017]所述控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線與通訊導(dǎo)航系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和能源系統(tǒng)連接。
[0018]所述驅(qū)動系統(tǒng)通過導(dǎo)線與電驅(qū)油栗模塊和云臺電機連接。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0020]1、本發(fā)明采用云臺和云臺配重組成重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，避免了環(huán)形重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)中為滑塊運動提供的空間浪費，簡化掉了兩個配重金屬滑塊，大大降低了圓碟形水下滑翔機的重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重量和體積，有效提高圓碟形水下滑翔機的空間利用率和有效載荷。
[0021]2、本發(fā)明采用耐壓殼一體化設(shè)計，將原設(shè)計的多個耐壓殼體連成一體，只需要一道法蘭，一個密封條即可完成耐壓殼體的密封，密封點的減少降低了水下泄漏的風(fēng)險，提高了可靠性。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明共有附圖4張，其中:
[0023]圖1是圓碟形水下滑翔器側(cè)剖圖。
[0024]圖2是圓碟形水下滑翔器爆炸圖。
[0025]圖3是云臺結(jié)構(gòu)圖。
[0026]圖4是圓碟形水下滑翔器控制電路示意圖。
[0027]圖中:1、圓碟形外殼，2、耐壓殼，3、上半殼體，4、下半殼體，5、球形艙，6、環(huán)形艙，7、云臺配重，8、云臺，9、云臺支架，10、云臺電機，11、固定栓，12、油囊，13、進水孔，14、控制系統(tǒng)，15、通信導(dǎo)航系統(tǒng)，16、傳感器系統(tǒng)，17、能源系統(tǒng)，18、驅(qū)動系統(tǒng)，19、電驅(qū)油栗模塊。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地描述。如圖1-3所示，一種圓碟形水下滑翔器，包括圓碟形外殼1、耐壓殼2、控制系統(tǒng)14、通信導(dǎo)航系統(tǒng)15、驅(qū)動系統(tǒng)18、傳感器系統(tǒng)16和能源系統(tǒng)17 ;所述驅(qū)動系統(tǒng)18包括浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述耐壓殼2分為上半殼體3和下半殼體4，上半殼體3和下半殼體4通過法蘭連接；所述重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)由云臺8和云臺配重7組成；所述云臺配重7安裝在云臺8上；所述的云臺8為2自由度云臺或者2自由度以上云臺。所述圓碟形外殼I由浮力材料制成，外表面有涂層；所述圓碟形外殼的浮力材料的密度小于水的密度。所述耐壓殼2內(nèi)部有I個球形艙5和I個或者多個環(huán)形艙6。所述耐壓殼2為球殼，分為上半球殼和下半球殼，通過法蘭連接。所述浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電驅(qū)油栗模塊19、油管和油囊12組成。所述圓碟形外殼I上有I個或者多個進水孔13。所述云臺8由云臺支架9、云臺電機10和固定栓11組成。所述控制系統(tǒng)14通過導(dǎo)線與通訊導(dǎo)航系統(tǒng)15、驅(qū)動系統(tǒng)18、傳感器系統(tǒng)16和能源系統(tǒng)17連接。所述驅(qū)動系統(tǒng)18通過導(dǎo)線與電驅(qū)油栗模塊19和云臺電機10連接。
[0029]本發(fā)明的工作方法，包括以下步驟:
[0030]A、連接外接端口進行充電，進行控制系統(tǒng)14、通信導(dǎo)航系統(tǒng)15、驅(qū)動系統(tǒng)18、傳感器系統(tǒng)16、能源系統(tǒng)17的調(diào)試和檢測作業(yè)；
[0031]B、切斷外接端口的連接，密封外接端口 ；
[0032]C、將圓碟形水下滑翔器投放到指定水域，并啟動圓碟形水下滑翔器上的控制系統(tǒng)
14、通信導(dǎo)航系統(tǒng)15、驅(qū)動系統(tǒng)18、傳感器系統(tǒng)16和能源系統(tǒng)17 ；
[0033]D、通過通信導(dǎo)航系統(tǒng)15接受地面指揮中心的指令，制定運動路徑，由控制系統(tǒng)14向驅(qū)動系統(tǒng)18的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)出指令，浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電驅(qū)油栗模塊19接受控制系統(tǒng)14的指令，油囊12縮小，浮力減小，圓碟形水下滑翔器下沉，重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的云臺電機10接收到控制系統(tǒng)14的指令，帶動云臺支架9轉(zhuǎn)動，使得固定在云臺支架9上的云臺配重7繞軸轉(zhuǎn)動，并在指定位置停止，控制運動姿態(tài)和方向，進而控制圓碟形水下滑翔器在水中按照指定方向向下滑翔運動；
[0034]E、圓碟形水下滑翔器到達指定位置，控制系統(tǒng)14向驅(qū)動系統(tǒng)18發(fā)出指令，啟動電驅(qū)油栗模塊19，油囊12膨脹變大，浮力增加至與重力相等，圓碟形水下滑翔器懸浮于水中，進行水中的數(shù)據(jù)采集；
[0035]F、圓碟形水下滑翔器完成水中作業(yè)任務(wù)后，控制系統(tǒng)14向驅(qū)動系統(tǒng)18發(fā)出指令，電驅(qū)油栗模塊19啟動，油囊12進一步膨脹變大，浮力增加，圓碟形水下滑翔器上浮運動；重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的云臺電機10接收到指令后，啟動并帶動云臺配重7轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)圓碟形水下滑翔器的運動姿態(tài)和方向，進而控制圓碟形水下滑翔器在水中按照指定方向向上滑翔運動；
[0036]G、圓碟形水下滑翔器上浮水面后，將所得數(shù)據(jù)以及自身的狀態(tài)信息通過通信導(dǎo)航系統(tǒng)15傳送到地面指揮中心，接受指揮中心的下一步行動指令。
【主權(quán)項】
1.一種圓碟形水下滑翔器，包括圓碟形外殼⑴、耐壓殼⑵、控制系統(tǒng)(14)、通信導(dǎo)航系統(tǒng)(15)、驅(qū)動系統(tǒng)(18)、傳感器系統(tǒng)(16)和能源系統(tǒng)(17);所述驅(qū)動系統(tǒng)(18)包括浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述耐壓殼(2)分為上半殼體(3)和下半殼體(4)，上半殼體(3)和下半殼體(4)通過法蘭連接；其特征在于:所述重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)由云臺(8)和云臺配重(7)組成；所述云臺配重(7)安裝在云臺⑶上；所述的云臺(8)為2自由度云臺或者2自由度以上云臺。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述圓碟形外殼(I)由浮力材料制成，外表面有涂層；所述圓碟形外殼的浮力材料的密度小于水的密度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述耐壓殼(2)內(nèi)部有I個球形艙(5)和I個或者多個環(huán)形艙(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述耐壓殼(2)為球殼，分為上半球殼和下半球殼，通過法蘭連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)由電驅(qū)油栗模塊(19)、油管和油囊(12)組成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述圓碟形外殼(I)上有I個或者多個進水孔(13)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述云臺(8)由云臺支架(9)、云臺電機(10)和固定栓(11)組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(14)通過導(dǎo)線與通訊導(dǎo)航系統(tǒng)(15)、驅(qū)動系統(tǒng)(18)、傳感器系統(tǒng)(16)和能源系統(tǒng)(17)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓碟形水下滑翔器，其特征在于:所述驅(qū)動系統(tǒng)(18)通過導(dǎo)線與電驅(qū)油栗模塊(19)和云臺電機(10)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圓碟形水下滑翔器，包括圓碟形外殼、耐壓殼、控制系統(tǒng)、通信導(dǎo)航系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和能源系統(tǒng)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)；所述耐壓殼分為上半殼體和下半殼體，上半殼體和下半殼體通過法蘭連接；所述重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)由云臺和云臺配重組成；所述云臺配重安裝在云臺上；所述的云臺為2自由度云臺或者2自由度以上云臺。本發(fā)明采用云臺和云臺配重組成重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，避免了環(huán)形重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)中為滑塊運動提供的空間浪費，簡化掉了兩個配重金屬滑塊，大大降低了圓碟形水下滑翔機的重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重量和體積，有效提高圓碟形水下滑翔機的空間利用率和有效載荷。
【IPC分類】B63G8/24, B63C11/52
【公開號】CN105059505
【申請?zhí)枴緾N201510424752
【發(fā)明人】王天霖
【申請人】大連海事大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月17日