[发明专利]组合翼抗流型水下滑翔机

说明书

技术领域

本发明属于海洋环境监测、侦察技术领域，具体涉及一种水下滑翔机。

背景技术

水下滑翔机是上世纪90年代发展起来一种适合远距离操作、续航力持久的新型水下无人航行器，其在海洋水文资料探测和军事方面应用相当广泛。水下滑翔机具有使用方便、灵活、可遥控、可重复使用等特点，既可实现水平面测量，也可完成垂直面测量，用于海洋环境监测可有效提高海洋环境的空间和时间观测密度。目前美国已研制了多型水下滑翔机，其电能或温差能推动的普通型水下滑翔机，Slocum、Spray、Seaglider最高航速都不超过1kn，主要用于低流速海域。为了在高流速海域使用，美国也研制了带有螺旋桨推进的小型Tethys混合型滑翔机和大型“水下飞鸟”新型滑翔机，Tethys混合型滑翔机的性能指标为负载功率8W时，以2kn速度可航行1000km。他们除了利用这类平台进行海洋环境调查、水下精密测绘、目标探查外，还有一个重要目的就是秘密收集其它国家的近海环境资料，为未来海上战场提供海洋环境信息支持。鉴于该技术的特殊性和重要性，美国在水下滑翔机装备和技术上对中国实行封锁和禁运。

由于我国大部分海域受到黑潮的影响，海流流速较大，南海、东海部分海域，常年平均流速在1kn左右。我国在南海北部1600米海域布放的潜标曾测到水下300米海流达到2.5kn，在靠近越南南海中部2600米海域布放的潜标曾测到从水面到水下500米左右，平均海流保持在1kn时间超过5天。国内外现有的水下滑翔机大都只具有低速(小于1kn)滑翔能力，在大流速海域无法正常使用。

发明内容

本发明的目的是，为了克服现有普通水下滑翔机技术无法在大流速海域使用的不足，本发明提出一种组合翼抗流型水下滑翔机，其具有大油囊平衡式浮力驱动装置和组合式滑翔翼，能够实现低速(0.5kn)、中速(1kn)、高速(2kn)和多姿态(20°～40°)滑翔的目的。

本发明的技术方案是：一种组合翼抗流型水下滑翔机，它包括：前密封舱、中透水舱和后密封舱；前密封舱、中透水舱与后密封舱依次连接，组成流线型回转体结构；

前密封舱的壳体头部设有装有高度计的头盖，内部依次安装有主电源、航姿控制机构与浮力驱动装置；

中透水舱为开有小孔的薄壁光筒，其内装有与浮力驱动装置相连接的外油囊和连接前后密封舱电器设备的水密耐压电缆；中透水舱外安装有一对左右对称的后掠翼，后掠翼位于水下滑翔机回转轴线的同一平面内；

后密封舱的壳体前部设有弧形盖；尾部设有保持航向稳定的垂直尾鳍、通信天线、抛载重块与天线杆；后密封舱的壳体外部设有CTD传感器与压力传感器；后密封舱内设有抛载机构、导航控制模块、通信模块、备用电源、磁罗盘与连接电缆。

本发明的有益效果是：1、本发明采用流线型回转体＋水平滑翔翼＋垂直鳍的流体动力布局形式，其中水平滑翔翼采用固定后掠翼＋活动副翼的组合形式。采用单固定后掠翼时可实现最大水平速度的航行，滑翔角35°，升阻比1.5；采用固定后掠翼＋活动副翼的组合形式时以追求最远航程为目标，滑翔角22°，升阻比2.5。本发明可通过改变滑翔翼的组合形式，灵活改变滑翔参数，为水下滑翔机执行不同的任务提供了更好的适应性。

2、本发明设计的大浮力调节及平衡技术是以满足我国某些高海流特殊复杂海洋环境的自动观测应用需求。本发明发现的保持水下滑翔机航姿稳定的浮力驱动装置外油囊和内油箱安装位置平衡关系，奠定了水下滑翔机应用大油囊的理论基础，基本消除了传统布置方案中驱动浮力变化对水下滑翔机俯仰力矩变化的影响，克服了现有水下滑翔机不能通过增加驱动浮力来提高滑翔速度的缺陷，为普通型水下滑翔机在大流速海域应用奠定了基础。

3、本发明对水下滑翔机的导航控制模块采用模块化设计，进行分布式控制，系统内部接口采用总线模式。某模块的更换、维护或升级换代不会对系统和其它模块产生影响。使用两组独立电源供电，正常状态下主电源为全系统的工作供电，备用电源在主电源故障时，自动切换，并完成应急处理工作流程，使水下滑翔机应急上浮至水面，进行故障诊断、处理和系统恢复，提高系统运行的可靠性和安全性。

附图说明

图1为本发明整体结构剖视图；

图2为图1的俯视图；