[发明专利]混合驱动水下自航行器

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下自航行器。特别是涉及一种集滑翔器和依靠电池提供能源的水下自航行器(AUV)两种功能集合于一身，可搭载测量传感器长时间实现对大范围水域的监测和勘测的混合驱动水下自航行器。

背景技术

为了保护海洋环境，高效利用海洋资源，海洋探测必不可少。对海洋的探测，仅仅依靠人力是远远不够的，很大程度上须依靠海洋探测工具。目前发达国家对水下环境监测所用的水下航行器主要有两种；一种是依靠电池提供能源的水下自航行器(AUV)，其主要缺点是，因受能源制约，航程很短，一般在几公里到几百公里，最大不超过1000公里，作业时间有限，通常为几小时到几十小时；另一种是水下滑翔器(underwater glider)，1989年Henry Stommel提出了原创性概念，巧妙地将物体的重力和浮力转化为前进驱动力，1995年SLOCUM制造出原理样机，1999年Seaglider和Spray研制成功的水下滑翔器，只能提供很少的能量，航程都超过了2000公里，水下航行时间达到几百天甚至近一年，但水下滑翔器在水下只能做锯齿形的航行，其航迹和定位控制困难，甚至无法实现，且航速较慢。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种集滑翔器和水下自航器两种功能集合于一身，可搭载测量传感器长时间实现对大范围水域的监测和勘测的混合驱动水下自航行器。

本发明所采用的技术方案是：一种混合驱动水下自航行器，它包括由导流罩构成的整个航行器的机体，它还包括分别对称的设置在所述机体后部的固定机翼和垂直尾舵、分别设置在所述机体前部、尾部的水平固定艏舵和一个导管螺旋桨推进器、安装在所述机体背部的无线通讯模块和水声通讯模块、安装在机体头部下侧的高度计、安装在机体下部的抛载重物、安装在机体外腹部的电传导率、温度和深度传感器、安装在机体头部的避碰声纳；在所述的导流罩的内部依次固定安装有与外界水域直接相连通的浮力驱动外皮囊、其内设置有浮力驱动系统的浮力驱动耐压舱、其内设置有俯仰调节系统和导航系统的姿态调整耐压舱、其内设置有控制系统的电源及控制系统耐压舱；所述的浮力驱动耐压舱、姿态调整耐压舱、电源及控制系统耐压舱是由独立的密封耐压壳体构成，所述的各舱与导流罩之间的空隙间填充有浮力材料；所述的浮力驱动系统包括与所述的外皮囊相连通的第一管路，在所述的第一管路上依次设置有泵出口单向阀、高压柱塞泵和伺服电机，在所述的位于外皮囊和泵出口单向阀之间的第一管路上连接有第二管路，该第二管路与外皮囊连接电磁三通阀的一个入口相连，该电磁三通阀的另两个出口分别通过第三、第四管路与小蓄能器连接电磁三通阀和大蓄能器连接三通阀的进口相连通，所述的小蓄能器连接电磁三通阀的两个出口分别通过第五、第六管路与所述的高压柱塞泵的入口端及一个小蓄能器相连，在所述的第五管路上依次设置有一个小蓄能器出口单向阀和一个过滤器，所述的大蓄能器连接三通阀的两个出口分别通过第七、第八管线连接有一个大蓄能器和大蓄能器出口单向阀，该第八管线的一端与所述的位于过滤器和小蓄能器出口单向阀之间的第五管线相连通。

本发明的混合型水下航行器采用独立密封耐压舱，有利于提高航行器航行的深度。采用三角型机翼有利于提高滑翔时的滑翔效率。采用前置的水平艏舵和后置的垂直尾舵来实现AUV模式下的姿态和轨迹控制，并辅助自航行器在滑翔模式下的姿态控制，采用内部移动电池包构成的俯仰姿态调整系统实现滑翔模式下的姿态控制。搭载相应的测量传感器和任务模块，可以实现对大范围水域长时间的监测和勘测，还可以对具体目标进行精确快速的监测、考察、跟踪等作业。

附图说明

图1是本发明的整体外观结构图；

图2是整体内部结构构成图；

图3是浮力驱动系统原理示意图；

图4是俯仰调节系统结构图。

其中：

1： 水平艏舵                         2：机体导流罩

3： 无线通讯及GPS定位模块            4：固定机翼

5： 垂直尾舵                         6：水声通讯模块

7： CTD传感器                        8：避碰声纳

9： 外皮囊                           10：艏舵减速器

11：艏舵电机                         12：姿态调整耐压舱

13：俯仰调节系统支撑杆               14：俯仰电池包