[发明专利]一种尾鳍动力装置潜航器

说明书

技术领域

本发明涉及一种尾鳍动力装置潜航器。

 

背景技术

 近年来，无人水下航行器作为一种新兴的作战力量正在受到各军事大国的高度重视。同时对无人潜航器本身的航行能力、机动性、隐身性等提出了更高的要求。然而，现有技术普遍采用的是螺旋桨为主的推进器，这些常规推进方式明显存在推进效率低、定位困难、转弯缺乏灵活性和悬停不精确等缺点。在新一代水下作战平台中，仿生潜航器以其效率高、机动性强、噪声低和藏身于水生动物群中等优势，比常规海战武器更加富有突防性、隐蔽性、欺骗性和经济性，因而特别适合军事应用。

随着仿生学在军事领域的不断应用，仿鱼类推进技术开始进入工程应用研究阶段。近年来，又出现了很多非仿鱼的，如MIT的RoboTurtle、机器水母、机器鳐鱼等。但是，与自然界的游动、飞行生物相比，即便是当今最先进的仿生航行器也远未达到完美的程度。

本发明主要针对当前仿生学应用的优势和不足，提供一种更为先进潜航器。发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以利用仿鱼类尾鳍推进和仿飞行类动物胸鳍机动的方式完成巡航、上浮、下潜、后退等动作。

本发明所采用的技术方案是，一种潜航器，包括：尾鳍、尾鳍动力装置、胸鳍、胸鳍动力装置、潜航器主体；所述的尾鳍有两个，对称布置在尾鳍动力装置的两侧；所述的尾鳍动力装置主要由用于提供尾鳍摆动的力和力矩的动力机构组成；所述的胸鳍有两个，对称布置在潜航器主体两侧的胸鳍动力装置的两侧；所述的胸鳍动力装置有两个，对称的布置在潜航器主体的两侧，主要有用于提供胸鳍挥拍和旋转力和力矩的动力机构组成；潜航器主体用于连接各部分组成机构、安置所需的执行系统和控制系统。

本发明结合鱼类主要依靠其尾鳍的对称拍动获得向前的高效巡游推力和具有高机动性的飞行动物扑翼的推进方式两种推进方式的优势，采用鱼类尾鳍拍动方式获得巡航推力，采用拍翼方式实现变向机动。     本发明设计的尾鳍有两个，主要是由于依靠单个尾鳍摆动推进的潜航器本体会随着尾鳍的摆动而晃动，导致其运动稳定性很差，推进力也因此降低，将两个相同的尾鳍左右并排安置，巡游时双尾鳍对称摆动（相位差为180度）以抵消横向作用力。胸鳍的设计借鉴昆虫的扑翼，并根据实际需要将三自由度扑翼简化为的两自由度的运动，分别为挥拍和旋转，两种运动组合可以在平面内产生任意方向的推力矢量。通过胸尾鳍的配合可实现上浮、下潜、制动、后退、滚转、急转等机动动作。

本发明所要实现的技术效果是：双尾鳍的设计在理论上可以完全消除尾鳍摆动产生的横向作用力，保证潜航器本体的稳定性，仅使用尾鳍推进时，双尾摆动相位差设置为180度，模型本体几乎没有任何摆动，推进速度与体长之比达到领先水平。在机动性方面，两自由度胸鳍较之传统单自由度艏水平舵体现出明显的优势。推力矢量的实现，使得模型能够从静止状态实现任意方向的机动动作，帮助潜航器高效的完成上浮、下潜、制动、后退、滚转、急转等机动动作。

附图说明

图1是一般巡航示意图

图2是急转机动示意图

图3是急停机动示意图

图4是上浮、下潜、避障机动图

其中：1、潜航器主体  2、尾鳍  3、尾鳍动力装置  4、胸鳍   5、胸鳍动力装置

具体实施方式

结合附图对本发明的实施例做简要说明。

一般巡航模式：如图1，双尾鳍对称摆动推进，胸鳍配合导向；

急转机动模式：如图2，如需急转，双尾鳍同步摆至一角度后停车，胸鳍提供旋转的动力；

急停机动模式：如图3，如需急停，双尾鳍急速摆至180°角处，同时胸鳍停车，潜航器处于悬浮静止状态；

上浮、下潜、避障机动模式：如图4，双尾鳍对称摆动推进，胸鳍通过挥拍和旋转运动配合完成上浮、下潜等动作。