專利名稱：持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)人潛水器，尤其是一種在淺水范圍內(nèi)運(yùn)行的持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器，屬于船舶工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的水下船艇范疇。
背景技術(shù)：
目前使用的潛水器或是有纜的，由母船供給能源并加以控制；或是無(wú)纜的，需要專門的能源系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)支持工作。已有技術(shù)中，專利號(hào)為03242141.9“有進(jìn)排氣雙管小型潛水艇”的實(shí)用新型專利，設(shè)置有專門的浮力托盤，以安置小型潛艇用內(nèi)燃機(jī)進(jìn)排氣雙管的大氣連通口，只能在風(fēng)平浪靜的情況下支持水下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作，也需要在潛水器內(nèi)運(yùn)載操作人員加以操縱和控制。但在有海浪掀動(dòng)和波濤洶涌的情況下，帶浮力托盤的潛水艇無(wú)法進(jìn)行工作，在無(wú)人的條件下不能運(yùn)行；有纜的潛水艇不能自主遠(yuǎn)行；需要專門的能源系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)的潛水器造價(jià)昂貴，氣源的補(bǔ)充困難。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供一種持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器。該潛水器在運(yùn)行中持續(xù)保持既定的深度，不僅無(wú)纜、可以自主遠(yuǎn)行，也不需要專門的昂貴的能源系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，還能夠在風(fēng)大浪急的海況下可靠工作。
本發(fā)明主要包括殼體，垂直尾翼，可逆轉(zhuǎn)螺旋槳，水平尾翼，頂架，聯(lián)接管，導(dǎo)航系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)，水上探測(cè)系統(tǒng)，水下探測(cè)系統(tǒng)，水壓傳感器，動(dòng)力系統(tǒng)，水平尾翼執(zhí)行器，垂直尾翼執(zhí)行器，發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口，導(dǎo)航系統(tǒng)接收器，控制系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器。在潛水器的尾部，安置有可逆轉(zhuǎn)的螺旋槳，提供潛水器前進(jìn)或后退的推力。殼體后部的兩側(cè)安置有水平尾翼，水平尾翼可以同步沿共同的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變沖角，以控制潛水器的上升和下降。在潛水器殼體后部的腹下，安裝有垂直尾翼，垂直尾翼可以沿垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變與殼體垂直中立面的夾角，以調(diào)整潛水器的側(cè)向運(yùn)動(dòng)方向。潛水器的頂架位于水面上，里面安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口、水上探測(cè)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器和導(dǎo)航系統(tǒng)接收器。潛水器的聯(lián)接管是潛水器頂架與潛水器殼體的剛性連接部件，聯(lián)接管內(nèi)安裝有動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口之間的連接管道，以及水上探測(cè)系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器、導(dǎo)航系統(tǒng)接收器與殼體內(nèi)系統(tǒng)相連的連接電纜。在潛水器殼體內(nèi)安裝導(dǎo)航系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、水下探測(cè)系統(tǒng)、水壓傳感器、動(dòng)力系統(tǒng)、水平尾翼執(zhí)行器、垂直尾翼執(zhí)行器、控制系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器與通訊系統(tǒng)雙向電連接，通訊系統(tǒng)再與控制系統(tǒng)雙向電連接。導(dǎo)航系統(tǒng)接收器的輸出端與導(dǎo)航系統(tǒng)的輸入端電連接，導(dǎo)航系統(tǒng)輸出端與控制系統(tǒng)的輸入端電連接。水上探測(cè)系統(tǒng)與水下探測(cè)系統(tǒng)串聯(lián)，串聯(lián)后的輸出端同控制系統(tǒng)輸入端電連接。水壓傳感器的輸出端與控制系統(tǒng)輸入端電連接。
控制系統(tǒng)的一個(gè)輸出端與動(dòng)力系統(tǒng)的輸入端電連接，動(dòng)力系統(tǒng)輸出端與可逆轉(zhuǎn)螺旋槳軸連接?？刂葡到y(tǒng)的另一個(gè)輸出端與垂直尾翼執(zhí)行器的輸入端電連接，垂直尾翼執(zhí)行器與垂直尾翼軸連接?？刂葡到y(tǒng)的第三個(gè)輸出端與水平尾翼執(zhí)行器電連接，水平尾翼執(zhí)行器與水平尾翼軸連接。
本發(fā)明的速度變化，由可逆轉(zhuǎn)螺旋槳的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的航向變化由垂直尾翼的角度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，本持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器的姿態(tài)控制和調(diào)整，由水平尾翼和垂直尾翼的協(xié)同動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器接到指揮中心的即時(shí)指令信號(hào)時(shí)，將信號(hào)傳送到通訊系統(tǒng)。通訊系統(tǒng)把即時(shí)指令信息發(fā)送到控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)把該即時(shí)指令作為最高指令。當(dāng)沒有即時(shí)指令時(shí)，存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)中的預(yù)定航線將作為最高指令執(zhí)行。潛水器的導(dǎo)航系統(tǒng)接收器在不斷接收信號(hào)時(shí)，隨時(shí)將信號(hào)傳送到導(dǎo)航系統(tǒng)，導(dǎo)航系統(tǒng)將運(yùn)算結(jié)果傳送到控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)內(nèi)與最高指令比較，結(jié)合水下探測(cè)系統(tǒng)和水上探測(cè)系統(tǒng)所接收的信號(hào)進(jìn)行綜合運(yùn)算，以確定位置比較的結(jié)果和位置調(diào)整的要求，并發(fā)出方向指令和速度指令。方向指令傳送到垂直尾翼執(zhí)行器，以改變航向，速度指令傳送到動(dòng)力系統(tǒng)，以改變可逆轉(zhuǎn)螺旋槳的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)潛水器的行進(jìn)速度。同時(shí)控制系統(tǒng)將運(yùn)算結(jié)果傳送給通訊系統(tǒng)，再通過(guò)通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器傳送到指揮中心，報(bào)告潛水器自身的方位和探測(cè)到的信息。
水壓傳感器感受的信號(hào)轉(zhuǎn)換為深度信號(hào)，與既定的深度相比較，得到深度變化指令，傳送到水平尾翼執(zhí)行器，以改變水平尾翼的角度，調(diào)整潛水器的潛水深度。
水壓傳感器感受的信號(hào)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)的運(yùn)算，獲得潛水器的姿態(tài)判斷，并發(fā)出姿態(tài)變化指令以控制調(diào)節(jié)垂直尾翼和水平尾翼的動(dòng)作，達(dá)到調(diào)整潛水器姿態(tài)的目的。
本發(fā)明在完全無(wú)人操縱的條件下根據(jù)預(yù)定的或即時(shí)的指令自主航行，在風(fēng)大浪急的海況下也能可靠工作。不需要專門昂貴的能源系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，也不需要繁雜的氣源補(bǔ)充步驟，體形小巧，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行費(fèi)用低廉。只要攜帶足夠的常規(guī)燃料，就能夠不停頓地完成戰(zhàn)略性任務(wù)。


圖1是本發(fā)明的外形示意圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
圖中1是殼體，2是垂直尾翼，3是可逆轉(zhuǎn)螺旋槳，4是水平尾翼，5是頂架，6是聯(lián)接管，7是導(dǎo)航系統(tǒng)，8是通訊系統(tǒng)，9是水上探測(cè)系統(tǒng)，10是水下探測(cè)系統(tǒng)，11是水壓傳感器，12是動(dòng)力系統(tǒng)，13是水平尾翼執(zhí)行器，14是垂直尾翼執(zhí)行器，15是發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口，16是導(dǎo)航系統(tǒng)接收器，17是控制系統(tǒng)，18是通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。
如圖1、圖2所示，本發(fā)明主要包括殼體1，垂直尾翼2，可逆轉(zhuǎn)螺旋槳3，水平尾翼4，頂架5，聯(lián)接管6，導(dǎo)航系統(tǒng)7，通訊系統(tǒng)8，水上探測(cè)系統(tǒng)9，水下探測(cè)系統(tǒng)10，水壓傳感器11，動(dòng)力系統(tǒng)12，水平尾翼執(zhí)行器13，垂直尾翼執(zhí)行器14，發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口15，導(dǎo)航系統(tǒng)接收器16，控制系統(tǒng)17，通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18。
潛水器的頂架5位于水面上，里面安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口15、水上探測(cè)系統(tǒng)9、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18和導(dǎo)航系統(tǒng)接收器16。潛水器的聯(lián)接管6是潛水器頂架5與潛水器殼體1的剛性連接部件，聯(lián)接管6內(nèi)安裝有動(dòng)力系統(tǒng)12中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口15之間的連接管道，以及水上探測(cè)系統(tǒng)9、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18、導(dǎo)航系統(tǒng)接收器16與殼體1內(nèi)各系統(tǒng)相連的連接電纜。
在潛水器殼體1內(nèi)安裝導(dǎo)航系統(tǒng)7、通訊系統(tǒng)8、水下探測(cè)系統(tǒng)10、水壓傳感器11、動(dòng)力系統(tǒng)12、水平尾翼執(zhí)行器13、垂直尾翼執(zhí)行器14、控制系統(tǒng)17。
在潛水器的尾部，安置有可逆轉(zhuǎn)的螺旋槳3，提供潛水器前進(jìn)或后退的推力。殼體1后部的兩側(cè)安置有水平尾翼4，水平尾翼4可以同步沿共同的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變沖角，以控制潛水器的上升和下降。在潛水器殼體1后部的腹下，安裝有垂直尾翼2，垂直尾翼2可以沿垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，改變與殼體1垂直中立面的夾角，以調(diào)整潛水器的側(cè)向運(yùn)動(dòng)方向。
通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18與通訊系統(tǒng)8雙向電連接，通訊系統(tǒng)8再與控制系統(tǒng)17雙向電連接。
導(dǎo)航系統(tǒng)接收器16的輸出端與導(dǎo)航系統(tǒng)7的輸入端電連接，導(dǎo)航系統(tǒng)7輸出端與控制系統(tǒng)17的輸入端電連接。
水上探測(cè)系統(tǒng)9與水下探測(cè)系統(tǒng)10串聯(lián)，串聯(lián)后的輸出端同控制系統(tǒng)17輸入端電連接。
水壓傳感器11的輸出端與控制系統(tǒng)17的輸入端電連接。
控制系統(tǒng)17的一個(gè)輸出端與動(dòng)力系統(tǒng)12的輸入端電連接，動(dòng)力系統(tǒng)12的輸出端與可逆轉(zhuǎn)螺旋槳3軸連接。控制系統(tǒng)17的另一個(gè)輸出端與垂直尾翼執(zhí)行器14的輸入端電連接，垂直尾翼執(zhí)行器14與垂直尾翼2軸連接?？刂葡到y(tǒng)17的第三個(gè)輸出端與水平尾翼執(zhí)行器13電連接，水平尾翼執(zhí)行器13與水平尾翼4軸連接。
本發(fā)明的速度變化，由可逆轉(zhuǎn)螺旋槳3的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的航向變化由垂直尾翼2的角度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，本持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器的姿態(tài)控制和調(diào)整，由水平尾翼4和垂直尾翼2的協(xié)同動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18接到指揮中心的即時(shí)指令信號(hào)時(shí)，將信號(hào)傳送到通訊系統(tǒng)8。通訊系統(tǒng)8把即時(shí)指令信息發(fā)送到控制系統(tǒng)17?？刂葡到y(tǒng)17把該即時(shí)指令作為最高指令。當(dāng)沒有即時(shí)指令時(shí)，存儲(chǔ)在控制系統(tǒng)17中的預(yù)定航線將作為最高指令執(zhí)行。潛水器的導(dǎo)航系統(tǒng)接收器16在不斷接收信號(hào)時(shí)，隨時(shí)將信號(hào)傳送到導(dǎo)航系統(tǒng)7，導(dǎo)航系統(tǒng)7將運(yùn)算結(jié)果傳送到控制系統(tǒng)17，在系統(tǒng)內(nèi)與最高指令比較，結(jié)合水下探測(cè)系統(tǒng)10和水上探測(cè)系統(tǒng)9所接收的信號(hào)進(jìn)行綜合運(yùn)算，根據(jù)運(yùn)算結(jié)果以確定位置比較的結(jié)果和位置調(diào)整的要求，并發(fā)出方向指令和速度指令，方向指令傳送到垂直尾翼執(zhí)行器2，以改變航向，速度指令傳送到動(dòng)力系統(tǒng)12，以改變可逆轉(zhuǎn)螺旋槳3的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)潛水器的行進(jìn)速度。同時(shí)控制系統(tǒng)17將運(yùn)算結(jié)果傳送給通訊系統(tǒng)8，再通過(guò)通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器18傳送到指揮中心，以報(bào)告潛水器自身的方位和探測(cè)到的信息。
水壓傳感器11感受的信號(hào)轉(zhuǎn)換為深度信號(hào)，與既定的深度相比較，得到深度變化指令，傳送到水平尾翼執(zhí)行器13，以改變水平尾翼4的角度，調(diào)整潛水器的深度。
水壓傳感器感受的信號(hào)經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)17的運(yùn)算，獲得潛水器的姿態(tài)判斷，并發(fā)出姿態(tài)變化指令以控制調(diào)節(jié)垂直尾翼2和水平尾翼4的動(dòng)作，達(dá)到調(diào)整潛水器姿態(tài)的目的。
權(quán)利要求
1.一種持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器，主要包括殼體(1)，垂直尾翼(2)，可逆轉(zhuǎn)螺旋槳(3)，水平尾翼(4)，頂架(5)，聯(lián)接管(6)，導(dǎo)航系統(tǒng)(7)，通訊系統(tǒng)(8)，水上探測(cè)系統(tǒng)(9)，水下探測(cè)系統(tǒng)(10)，水壓傳感器(11)，動(dòng)力系統(tǒng)(12)，水平尾翼執(zhí)行器(13)，垂直尾翼執(zhí)行器(14)，發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口(15)，導(dǎo)航系統(tǒng)接收器(16)，控制系統(tǒng)(17)，通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器(18)，潛水器的頂架(5)位于水面上，里面安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣口(15)、水上探測(cè)系統(tǒng)(9)、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器(18)和導(dǎo)航系統(tǒng)接收器(16)；潛水器的聯(lián)接管(6)是潛水器頂架(5)與潛水器殼體(1)的剛性連接部件，聯(lián)接管(6)內(nèi)安裝有動(dòng)力系統(tǒng)(12)中發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口(15)之間的連接管道，以及水上探測(cè)系統(tǒng)(9)、通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器(18)、導(dǎo)航系統(tǒng)接收器(16)與殼體(1)內(nèi)各系統(tǒng)相連的連接電纜；在潛水艇殼體(1)內(nèi)安裝有導(dǎo)航系統(tǒng)(7)、通訊系統(tǒng)(8)、水下探測(cè)系統(tǒng)(10)、水壓傳感器(11)、動(dòng)力系統(tǒng)(12)、水平尾翼執(zhí)行器(13)、垂直尾翼執(zhí)行器(14)、控制系統(tǒng)(17)，在潛水器的尾部，安置有可逆轉(zhuǎn)的螺旋槳(3)，殼體后部的兩側(cè)安置有水平尾翼(4)，在潛水器殼體(1)后部的腹下，安裝有垂直尾翼(2)，通訊系統(tǒng)接收/發(fā)送器(18)與通訊系統(tǒng)(8)雙向電連接，通訊系統(tǒng)(8)再與控制系統(tǒng)(17)雙向電連接；導(dǎo)航系統(tǒng)接收器(16)的輸出端與導(dǎo)航系統(tǒng)(7)的輸入端電連接，導(dǎo)航系統(tǒng)(7)輸出端與控制系統(tǒng)(17)的輸入端電連接；水上探測(cè)系統(tǒng)(9)與水下探測(cè)系統(tǒng)(10)串聯(lián)，串聯(lián)后的輸出端同控制系統(tǒng)(17)輸入端電連接；水壓傳感器(11)的輸出端與控制系統(tǒng)(17)的輸入端電連接；控制系統(tǒng)(17)的一個(gè)輸出端與動(dòng)力系統(tǒng)(12)的輸入端電連接，動(dòng)力系統(tǒng)(12)的輸出端與可逆轉(zhuǎn)螺旋槳(3)軸連接，控制系統(tǒng)(17)的另一個(gè)輸出端與垂直尾翼執(zhí)行器(14)的輸入端電連接，垂直尾翼執(zhí)行器(14)與垂直尾翼(2)軸連接，控制系統(tǒng)(17)的第三個(gè)輸出端與水平尾翼執(zhí)行器(13)電連接，水平尾翼執(zhí)行器(13)與水平尾翼(4)軸連接。
全文摘要
一種持續(xù)淺水型無(wú)人潛水器主要包括殼體，垂直尾翼，可逆轉(zhuǎn)螺旋槳，水平尾翼，頂架，聯(lián)接管，導(dǎo)航系統(tǒng)，通訊系統(tǒng)，水上探測(cè)系統(tǒng)，水下探測(cè)系統(tǒng)，水壓傳感器，動(dòng)力系統(tǒng)，水平尾翼執(zhí)行器，垂直尾翼執(zhí)行器，發(fā)動(dòng)機(jī)換氣口，導(dǎo)航系統(tǒng)接收器，控制系統(tǒng)，潛水器的速度變化，由可逆轉(zhuǎn)螺旋槳的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)，航向變化由垂直尾翼的角度變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，潛水器的姿態(tài)控制和調(diào)整，由水平尾翼和垂直尾翼的協(xié)同動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在完全無(wú)人操縱的條件下根據(jù)預(yù)定的或即時(shí)的指令自主航行，在風(fēng)大浪急的海況下也能可靠工作。不需要專門昂貴的能源系統(tǒng)和供氣系統(tǒng)，體形小巧，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行費(fèi)用低廉。只要攜帶足夠的常規(guī)燃料，就能夠不停頓地完成戰(zhàn)略性任務(wù)。
文檔編號(hào)B63G8/00GK1594030SQ20041002567
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者馬捷, 金丹, 戴斌, 周建華, 彭勇飛 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)