一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)的制作方法
【專利摘要】一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)。它包括重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高機(jī)動(dòng)推進(jìn)器、滑翔翼板、平衡尾翼、衛(wèi)星通訊系統(tǒng)、下位機(jī)控制系統(tǒng)以及若干傳感器等組成，利用滑翔機(jī)兩側(cè)的高機(jī)動(dòng)推進(jìn)器，彌補(bǔ)了前滑翔機(jī)機(jī)動(dòng)能力弱、運(yùn)動(dòng)模式單一的缺點(diǎn)?；铏C(jī)的重心調(diào)節(jié)與重力調(diào)節(jié)相配合實(shí)現(xiàn)常規(guī)滑翔運(yùn)動(dòng)，高速推進(jìn)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相配合實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，滑翔機(jī)在上浮至海面以后通過遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)可與控制中心通訊，滑翔機(jī)一般情況下滑翔機(jī)工作在低功耗滑翔巡航模式，在必要時(shí)可以啟動(dòng)高速高機(jī)動(dòng)模式。提供了一種新型水下滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)于擴(kuò)展滑翔機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域、提高其生存能力、改善其綜合性能有顯著作用。
【專利說明】
一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及新型海洋航行器總體設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體為一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]進(jìn)入21世紀(jì)以來，人類對(duì)海洋的認(rèn)知和開發(fā)逐漸成為社會(huì)熱點(diǎn)。隨著科社會(huì)的發(fā)展，對(duì)海洋的監(jiān)測(cè)和海底資源的開發(fā)成為國家軍事經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域不可或缺的內(nèi)容。遠(yuǎn)航程、低功耗的水下滑翔機(jī)受到世界各國的關(guān)注。水下滑翔機(jī)是一種新型的海洋航行器，通過調(diào)整姿態(tài)和凈浮力以滑翔的形式實(shí)現(xiàn)低能耗運(yùn)動(dòng)，具有效率高、續(xù)航能力強(qiáng)、隱蔽性好等特點(diǎn)。此夕卜，由于運(yùn)動(dòng)速度慢且無高速運(yùn)轉(zhuǎn)部件，水下滑翔機(jī)滑翔的隱蔽性能特別好，使得其在軍事上有很大的應(yīng)用潛力。然而，由于單純使用浮力驅(qū)動(dòng)方式，水下滑翔機(jī)在水下只能做鋸齒形和螺旋回轉(zhuǎn)軌跡航行，定位精度低、航速慢、機(jī)動(dòng)能力弱，風(fēng)浪較大時(shí)在近海面還會(huì)隨波逐流。
[0003]發(fā)明專利CN103661895A公開了 “一種噴水推進(jìn)型深?；铏C(jī)”，通過配置噴水推進(jìn)器在必要時(shí)為滑翔機(jī)提供臨時(shí)高速運(yùn)動(dòng)，然而噴水推進(jìn)器在低速工況效率較低，且不能提供反向推力，滑翔機(jī)欠缺緊急倒車或強(qiáng)機(jī)動(dòng)的能力。發(fā)明專利CN104590496A公開了“一種遠(yuǎn)距離無能耗自主航行的波浪滑翔機(jī)”，是系纜式滑翔機(jī)，太陽能板始終懸浮與海面用于能量收集和轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)于蓄電池用于調(diào)整翼板和舵片姿態(tài)以實(shí)現(xiàn)滑翔過程和弱機(jī)動(dòng)過程。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無限續(xù)航，然而滑翔機(jī)的隱蔽性極差、易受風(fēng)浪影響，且不具備臨時(shí)高速或機(jī)動(dòng)能力。發(fā)明專利CN103287558A公開了一種“鰈型水下滑翔機(jī)”，通過四個(gè)對(duì)稱分布的內(nèi)置水袋調(diào)節(jié)凈浮力和重心，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)水下滑行和弱機(jī)動(dòng)，該發(fā)明效率高、噪聲低、隱蔽性好，然而依靠流體動(dòng)力實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)，在低速滑翔狀態(tài)存在機(jī)動(dòng)能力不足或轉(zhuǎn)彎半徑過大的問題。綜上所述，現(xiàn)有公開的滑翔機(jī)普遍忽視了對(duì)于應(yīng)急推力和強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力的配置，使得滑翔機(jī)僅僅作為一種低速的海洋運(yùn)載體而存在。因此，如何結(jié)合滑翔機(jī)微功耗、遠(yuǎn)航程、低噪聲的特點(diǎn)，在必要時(shí)刻賦予其高航速、強(qiáng)機(jī)動(dòng)能力，以擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域并且提高其生存能力，成為當(dāng)前研發(fā)新型航洋航行器所關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，克服當(dāng)前滑翔機(jī)機(jī)動(dòng)能力弱、運(yùn)動(dòng)模式單一的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，通過重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的相配合實(shí)現(xiàn)常規(guī)滑翔運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)兩翼的正反螺旋槳調(diào)速實(shí)現(xiàn)滑翔機(jī)的高速和高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。高機(jī)動(dòng)滑翔機(jī)同時(shí)具備低功耗、遠(yuǎn)航程、低噪聲的滑翔巡航模式和高速、高機(jī)動(dòng)的攻擊或規(guī)避模式，不僅擴(kuò)展了水下滑翔機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，還提高了其生存能力和綜合效能，成本較低且效果顯著。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括由滑翔機(jī)總體布局、重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)組成的高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特點(diǎn)是，所述滑翔機(jī)中的重心調(diào)節(jié)與重力調(diào)節(jié)相配合實(shí)現(xiàn)常規(guī)滑翔運(yùn)動(dòng)，高速推進(jìn)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相配合實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，滑翔機(jī)在上浮至海面以后通過遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)可與控制中心通訊，一般情況下滑翔機(jī)工作在低功耗滑翔巡航模式，在必要時(shí)可以啟動(dòng)高速高機(jī)動(dòng)模式；
[0006]所述滑翔機(jī)總體布局由頭部球殼、第一端蓋板、圓柱殼體、第一翼板、第二翼板、第一推進(jìn)器、第二推進(jìn)器、第二端板、尾部橢球殼、尾翼板、第一安裝架、第二安裝架、防水開關(guān)、充電接口等組成，頭部球殼和尾部橢球殼分別固定于第一端蓋板和第二端蓋板主要起導(dǎo)流作用表面開有透水孔，第一端蓋板、第二端蓋板、圓柱殼體構(gòu)成滑翔機(jī)的主艙段配合處采用O型圈進(jìn)行徑向密封，第一安裝架和第二安裝架將配第一配重塊、第二配重塊、第一配重棒、第二配重棒、重心調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)、重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)等滑翔機(jī)核心部件連接在一起，防水開關(guān)用于接通控制系統(tǒng)的電路，充電接口用于為滑翔機(jī)充電續(xù)能；
[0007]所述重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由隔膜栗、電磁換向閥、電磁開關(guān)閥、第一儲(chǔ)水艙、第二儲(chǔ)水艙、繼電器組、軟管等部件組成，調(diào)整重力之前首先將電磁換向閥切換至進(jìn)出或排水工位，然后打開電磁開關(guān)閥以便實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)水艙內(nèi)外壓力平衡，最后通過控制繼電器組開啟隔膜栗通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)水艙水量調(diào)整滑翔機(jī)的自身重力實(shí)現(xiàn)滑翔機(jī)的上浮或下潛，儲(chǔ)水艙的進(jìn)水口開在后部偏下，排氣口開在后部偏上，以確?；铏C(jī)以抬頭姿態(tài)排水上浮和低頭姿態(tài)進(jìn)水下潛過程中水和氣都能夠順利進(jìn)入或排出儲(chǔ)水艙；
[0008]所述重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、調(diào)節(jié)塊、軸承組成，第一安裝架和第二安裝架之間的距離和定位關(guān)系由儲(chǔ)水艙確定，步進(jìn)電機(jī)固定于第二安裝架，軸承安裝在第一安裝架，滾珠絲杠的絲桿一端通過聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)軸相連另一端安放在軸承孔，滾珠絲杠的螺母與調(diào)節(jié)塊相連，通過降低重心限制調(diào)節(jié)塊的轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0009]所述高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)由第一推進(jìn)器、第二推進(jìn)器、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和線路組成，第一推進(jìn)器和第二推進(jìn)器分別由直流電機(jī)、密封電機(jī)艙、螺旋槳軸系、正或反向螺旋槳組成，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制推進(jìn)器的正反轉(zhuǎn)或停車，通過協(xié)調(diào)第一推進(jìn)器和第二推進(jìn)器的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，滑翔機(jī)可實(shí)現(xiàn)迅速前進(jìn)、倒車、任意回轉(zhuǎn)半徑機(jī)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)模式；
[0010]所述控制系統(tǒng)由下位機(jī)、雙軸機(jī)械式傾角傳感器、三軸加速度計(jì)、水壓計(jì)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡組成，下位機(jī)執(zhí)行預(yù)設(shè)程序并結(jié)合控制終端發(fā)送的指令和傳感器反饋數(shù)據(jù)控制滑翔機(jī)的運(yùn)動(dòng)，下位機(jī)定期通過遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)接受控制終端的指令并向控制終端發(fā)送滑翔機(jī)的運(yùn)行信息，下位機(jī)通過串口控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電磁換向閥、繼電器組、電磁開關(guān)閥、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)滑翔機(jī)的所有運(yùn)動(dòng)模式，三軸加速度計(jì)反饋滑翔機(jī)的加速度和角加速度，通過積分運(yùn)算可以得到滑翔機(jī)的實(shí)時(shí)位置信息、姿態(tài)信息和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，機(jī)械式雙軸傾角傳感器可以更精確反饋滑翔機(jī)的俯仰和滾轉(zhuǎn)信息，水壓計(jì)直接反饋滑翔機(jī)的深度信息，采用機(jī)械式雙軸傾角傳感器和水壓計(jì)對(duì)于三軸加速度計(jì)反饋部分關(guān)鍵信息進(jìn)行直接測(cè)量，既可以提高航行控制的精度又可以對(duì)三軸加速計(jì)反饋的難以直接測(cè)試的信息進(jìn)行修正，下位機(jī)將滑翔機(jī)的各類傳感器反饋數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)卡；
[0011]所述遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)主要由衛(wèi)星通信設(shè)備、GPS定位設(shè)備組成，滑翔機(jī)上浮至海面時(shí)下位機(jī)可以通過衛(wèi)星通信設(shè)備向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)并接受控制指令，GPS定位設(shè)備用于定位和導(dǎo)航，既可以校準(zhǔn)滑翔機(jī)航行方向又可以方便滑翔機(jī)的回收。
[0012]有益效果
[0013]本發(fā)明提出了一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，包括滑翔機(jī)總體布局、重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)，正常情況滑翔機(jī)工作在低功耗、低噪聲的巡航運(yùn)動(dòng)模式，緊急情況通過系統(tǒng)協(xié)調(diào)高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)滑翔機(jī)可以高速運(yùn)動(dòng)或任意回轉(zhuǎn)半徑機(jī)動(dòng)；通過三軸加速度計(jì)、水壓計(jì)、雙軸機(jī)械式傾角傳感器和GPS對(duì)滑翔機(jī)部分關(guān)鍵的位置信息、姿態(tài)信息和運(yùn)動(dòng)參數(shù)采用不同測(cè)試方法重復(fù)測(cè)試，結(jié)果相互校驗(yàn)有助于提高滑翔機(jī)的導(dǎo)航精度。
[0014]由于在傳統(tǒng)水下滑翔機(jī)的運(yùn)動(dòng)模式下增加了高速和高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式，可以有效拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，提高其生存能力。本發(fā)明在海洋探測(cè)領(lǐng)域可以有效規(guī)避障礙、暗流;在軍事領(lǐng)域不僅具備長期蟄伏的特性，而且關(guān)鍵時(shí)刻可以精確攻擊或者迅速逃逸。
[0015]本發(fā)明機(jī)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)或者對(duì)現(xiàn)有滑翔機(jī)進(jìn)行改造，提供了一種新型水下滑翔機(jī)的設(shè)計(jì)思路，對(duì)于擴(kuò)展滑翔機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域、提高滑翔機(jī)的生存能力、改善滑翔機(jī)的性能有顯著作用。
【附圖說明】
[0016]圖1:高機(jī)動(dòng)滑翔機(jī)總體布局主視圖；
[0017]圖2:高機(jī)動(dòng)滑翔機(jī)布局軸向視圖；
[0018]圖3:高機(jī)動(dòng)滑翔機(jī)總體布局側(cè)視圖；
[0019]圖4:重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；
[0020]圖5:推進(jìn)器結(jié)構(gòu)圖
[0021]圖6:頭部球殼為尾部橢球殼結(jié)構(gòu)圖
[0022]圖7:高機(jī)動(dòng)滑翔機(jī)的功率流和信號(hào)流示意圖
[0023]圖中:1.頭部球殼2.第一端板3.圓柱殼體4.第一翼板5.第一推進(jìn)器6.第二端板7.防水開關(guān)8.尾部橢球殼9.尾翼板10.充電接口 11.第二推進(jìn)器12.第二翼板13.第一儲(chǔ)水艙14.第一配重棒15.隔膜栗16.第二儲(chǔ)水艙17.第二配重棒18.重心調(diào)節(jié)塊19.蓄電池20.第一安裝板21.衛(wèi)星通訊設(shè)備22.下位機(jī)系統(tǒng)23.GPS定位模塊24.繼電器組25.直流電機(jī)推進(jìn)器26.第一聯(lián)軸器27.第二安裝板28.步進(jìn)電機(jī)29.三軸加速度計(jì)30.水壓計(jì)31.步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)器32.雙軸機(jī)械式傾角傳感器34.滾珠絲杠33.第二配重塊35.安裝平臺(tái)36.第一配重塊37.深溝球軸承38.進(jìn)/排氣管39.進(jìn)/排水管40.電磁開關(guān)閥41.電磁換向閥42.電機(jī)艙43.直流電機(jī)44.第二聯(lián)軸器45.螺旋槳軸46.0型圈47.電機(jī)艙蓋48.軸套49.螺旋槳50.工藝孔51.透水孔52.安裝孔53.上位機(jī)54.第一電源模塊55.第二電源模塊
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)施例是一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)。
[0025]參閱圖1?圖7，本實(shí)施例一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)由頭部球殼1、第一端板2、圓柱殼體3、第一翼板4、第一推進(jìn)器5、第二端板6、防水開關(guān)7、尾部橢球殼8、尾翼板9、充電接口 10、第二推進(jìn)器11、第二翼板12、第一儲(chǔ)水艙13、第一配重棒14、隔膜栗15、第二儲(chǔ)水艙16、第二配重棒17、重心調(diào)節(jié)塊18、蓄電池19、第一安裝板20、衛(wèi)星通訊設(shè)備21、下位機(jī)系統(tǒng)22、GPS定位模塊23、繼電器組24、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25、第一聯(lián)軸器26、第二安裝板27、步進(jìn)電機(jī)28、三軸加速度計(jì)29、水壓計(jì)30、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31、雙軸機(jī)械式傾角傳感器32、第二配重塊33、滾珠絲杠34、安裝平臺(tái)35、第一配重塊36、深溝球軸承37、進(jìn)/排氣管38、進(jìn)/排水管39、電磁開關(guān)閥40、電磁換向閥41組成;第一端板2與圓柱殼體3、第二端板6與圓柱殼體3等需要密封的配合處安裝O型圈，三者形成的封閉空間作為滑翔機(jī)的主艙室;頭部球殼I和尾部橢球殼8均開有安裝孔52、工藝孔50和透水孔51，僅作為附屬件通過安裝孔52分別固定在第一端板2和第二端板6上保持滑翔機(jī)的流體動(dòng)力外形，并不提供排水量;工藝孔50與安裝孔52的位置一一對(duì)應(yīng)，方便使用螺絲刀拆卸固定螺釘。
[0026]參閱圖1，第一翼板4、第二翼板12通過沉頭螺栓固定在圓柱殼體3上，形成滑翔機(jī)主體;尾翼板9與尾部橢球殼8固連，通過螺釘固定于第二端板6;第一翼板4、第二翼板12和尾翼板9在滑翔機(jī)低頭下潛和抬頭上浮過程中提供向前滑翔的流體動(dòng)力，尾翼9可增加滑翔機(jī)的靜穩(wěn)定性，不至于在大攻角或強(qiáng)海流時(shí)發(fā)生失穩(wěn);第一推進(jìn)器5和第二推進(jìn)器11分別安裝在第一翼板4和第二翼板12的形心之外，在機(jī)動(dòng)時(shí)可為滑翔機(jī)提供更大的力矩;第一推進(jìn)器5和第二推進(jìn)器11分別采用正槳和反槳，高速推進(jìn)時(shí)二者轉(zhuǎn)速相反，橫滾力矩互相抵消。
[0027]參閱圖2和圖3，第一儲(chǔ)水艙13、第一配重棒14、第二儲(chǔ)水艙16、第二配重棒17均位于第一安裝板20和第二安裝板27中間，并且通過螺釘固定在一起。第一配重塊36和第二配重塊33采用線切割加工而成，弧面與圓柱殼體3配合良好。第一配重塊36與第一安裝板20用螺釘固連，其上方平臺(tái)用于安放蓄電池;第二配重塊33與第二安裝板27通過螺釘固定，其上方平臺(tái)用于固定三軸加速度計(jì)29、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31、雙軸機(jī)械式傾角傳感器32。安裝平臺(tái)35固定在第一儲(chǔ)水艙13和第二儲(chǔ)水艙16之上，用于安裝下位機(jī)系統(tǒng)22、繼電器組24、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25、隔膜栗15。步進(jìn)電機(jī)28通過螺釘固定于第二安裝板27，第一安裝板20在于步進(jìn)電機(jī)28對(duì)應(yīng)的位置安裝深溝球軸承37，滾珠絲杠34—端通過聯(lián)軸器26與步進(jìn)電機(jī)28的軸相連，另一端由深溝球軸承37支撐。通過第一安裝板20、第二安裝板27和安裝平臺(tái)35將滑翔機(jī)的大部分核心部件集成在一起，降低了滑翔機(jī)裝配和檢修的難度。為了保證效果，衛(wèi)星通訊系統(tǒng)21和GPS定位模塊23固定于圓柱殼體3內(nèi)的最高處;為了方便安裝和水壓測(cè)試，水壓計(jì)30安裝于第二端板6，反饋尾部橢球殼8內(nèi)的水壓，考慮滑翔機(jī)航速較低，且有尾部橢球殼8的導(dǎo)流左右，測(cè)試結(jié)果基本能夠反映航行深度。
[0028]參閱圖4，進(jìn)/排氣管路38通向圓柱殼體內(nèi)部的較高處，進(jìn)/排水管路39與外部海水連通;滑翔機(jī)需要下潛時(shí)，首先調(diào)整為低頭姿態(tài)，然后將電磁換向閥41切換至進(jìn)水工位并開啟電磁開關(guān)閥40和隔膜栗15往儲(chǔ)水艙中注水;滑翔機(jī)需要上浮時(shí)，首先調(diào)整為抬頭姿態(tài)，然后將電磁換向閥41切換至排水工位并開啟電磁開關(guān)閥40和隔膜栗15往外排水。進(jìn)/排水結(jié)束后，關(guān)閉電磁換向閥40和隔膜栗15，由于隔膜栗15有自封閉性，進(jìn)/排水管路29不需要配置開關(guān)閥。
[0029]參閱圖5，第一推進(jìn)器5和第二推進(jìn)器11結(jié)構(gòu)相同均由電機(jī)艙42、直流電機(jī)43、第二聯(lián)軸器44、螺旋槳軸45、O型圈46、電機(jī)艙蓋47、軸套48、螺旋槳49構(gòu)成。電機(jī)艙42通過螺釘固定于翼板4、12之下，電機(jī)艙蓋47與電機(jī)艙42形成密閉空間，配合處安裝O型圈46;電機(jī)艙蓋47—端設(shè)計(jì)直流電機(jī)42安裝法蘭，電機(jī)艙蓋47另一端開孔與軸套48過渡配合，配合處涂密封膠;軸套48內(nèi)置軸承，支撐螺旋槳軸45，軸套48內(nèi)灌注鋰基脂既可以潤滑又可以防水；固定于螺旋槳軸45—段通過第二聯(lián)軸器44與直流電機(jī)43的軸相連，另一端與螺旋槳49固連。
[0030]參閱圖7，電流從蓄電池19出來首先經(jīng)過防水開關(guān)7，經(jīng)過第一電源模塊54調(diào)壓之后直接給下位機(jī)系統(tǒng)22、衛(wèi)星通訊設(shè)備21、GPS定位設(shè)備23、雙軸機(jī)械式傾角傳感器32、三軸加速度計(jì)29、水壓計(jì)30供電，經(jīng)過第二電源模塊55調(diào)壓之后與繼電器組相連;下位機(jī)系統(tǒng)22通過繼電器組24控制隔膜栗15、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31、電磁開關(guān)閥40、電磁換向閥41的電路;通過衛(wèi)星通訊設(shè)備21下位機(jī)系統(tǒng)22和上位機(jī)55之間完成指令和數(shù)據(jù)傳輸，下位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)GPS定位設(shè)備23、雙軸機(jī)械式傾角傳感器32、三軸加速度計(jì)29、水壓計(jì)30的反饋信息計(jì)算自身的航行數(shù)據(jù)，并據(jù)此向繼電器組24、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器31、電磁開關(guān)閥40、電磁換向閥41發(fā)出控制信號(hào);直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器25根據(jù)控制信號(hào)對(duì)兩個(gè)直流電機(jī)43進(jìn)行無級(jí)調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)滑翔機(jī)的高機(jī)動(dòng)航行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，包括滑翔機(jī)總體布局、重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、重心調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)在內(nèi)的水下滑翔機(jī)核心子系統(tǒng)，其特征是:所述滑翔機(jī)中的重心調(diào)節(jié)與重力調(diào)節(jié)相配合實(shí)現(xiàn)常規(guī)滑翔運(yùn)動(dòng)，高速推進(jìn)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)相配合實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，滑翔機(jī)在上浮至海面以后通過遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)可與控制中心通訊，滑翔機(jī)主要工作在低功耗滑翔巡航模式，必要時(shí)可以啟動(dòng)高速高機(jī)動(dòng)模式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特征是:滑翔機(jī)總體布局由頭部球殼、前后端板、圓柱殼體、滑翔翼板、推進(jìn)器、尾部橢球殼、尾翼板、防水開關(guān)、充電接口等組成;前后端板和圓柱殼體構(gòu)成的封閉空間為滑翔機(jī)的主艙室，配合面采用O型圈徑向密封；頭尾球殼分別固定于前后端板，表面開有透水孔和工藝孔，僅用于位置主體的流線型并不提供排水量;防水開關(guān)和充電口均在暴露在尾部橢球殼內(nèi)，通過透水孔可以開啟或關(guān)閉滑翔機(jī)總電源以及滑翔機(jī)續(xù)能。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特征是:高機(jī)動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)由兩臺(tái)直流電機(jī)帶動(dòng)的正反螺旋槳構(gòu)成，在高速推進(jìn)時(shí)不產(chǎn)生的橫滾力矩;使用I臺(tái)雙路驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)2臺(tái)直流電機(jī)，上位機(jī)通過驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速;通過控制電機(jī)的的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，滑翔機(jī)可以實(shí)現(xiàn)任意回轉(zhuǎn)半徑的機(jī)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特征是:通過第一安裝板和第二安裝板將滑翔機(jī)幾乎全部的控制部件、執(zhí)行部件、測(cè)試部件和控制部件連在一體并且可以整體移動(dòng)或取出；通過調(diào)節(jié)螺栓可微調(diào)端板和配重塊之間距離，進(jìn)而整體移動(dòng)滑翔機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以改變滑翔機(jī)的初始重心位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特征是:重力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由儲(chǔ)水艙、隔膜栗、電磁換向閥、電磁開關(guān)及閥、進(jìn)/排水管路和進(jìn)/排氣管路組成;低頭姿態(tài)，電磁換向閥切換至進(jìn)水工位，開啟電磁開關(guān)閥和隔膜栗往儲(chǔ)水艙中注水;抬頭姿態(tài)，電磁換向閥切換至排水工位并開啟電磁開關(guān)閥，開啟電磁開關(guān)閥和隔膜栗往外排水;進(jìn)/排水結(jié)束后，關(guān)閉電磁換向閥和隔膜栗，可有效避免儲(chǔ)水艙的泄露。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高機(jī)動(dòng)水下滑翔機(jī)，其特征是:功率流自蓄電池起經(jīng)由電源模塊的調(diào)壓和穩(wěn)壓傳向各耗電部件，防水開關(guān)控制下位機(jī)系統(tǒng)、衛(wèi)星通訊設(shè)備和傳感器的電路通斷，下位機(jī)系統(tǒng)通過繼電器組控制水栗、電機(jī)等其它部件的電路通斷;控制信號(hào)流的傳輸以下位機(jī)系統(tǒng)為核心，通過衛(wèi)星通訊設(shè)備接受上位機(jī)的指令，根據(jù)各傳感器反饋信息通過繼電器組控制各執(zhí)行部件進(jìn)而實(shí)現(xiàn)航行控制。
【文檔編號(hào)】B63G8/22GK106043634SQ201610421688
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月13日
【發(fā)明人】黃闖, 黨建軍, 李代金, 郭慶, 許海雨, 師亞禎
【申請(qǐng)人】西北工業(yè)大學(xué)