[发明专利]一种圆碟形水下滑翔器及其工作方法

权利要求书

1.一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：包括圆碟形外壳、耐压壳、控制系统(13)、通信导航系统(23)、驱动系统(22)、传感器系统(24)、能源系统(25)和外接端口；

所述耐压壳包括耐压球壳(5)和耐压空心环(4)；

所述驱动系统(22)包括浮力调节系统和重心调节系统；

所述浮力调节系统由电驱油泵模块(21)、油管和油囊组成；所述油囊包括内油囊(27)和外油囊(26)，所述内油囊(27)安装在所述耐压壳内；

所述圆碟形外壳内部中心位置形成球形空腔，安装所述耐压球壳(5)；以所述圆碟形外壳的中心为圆心形成圆环形空腔，安装所述耐压空心环(4)；

所述耐压空心环(4)的内径大于所述球形空腔的外径；

在所述球形空腔和所述圆环形空腔之间布置油囊空腔，安装所述外油囊(26)；所述内油囊(27)和外油囊(26)分别与耐压壳内电驱油泵模块(21)通过油管连通；

所述重心调节系统由滑块模块a(9)和滑块模块b(10)组成；所述滑块模块a(9)和滑块模块b(10)结构相同，均由电机(7)、齿轮(11)、齿条和滑块组成。

2.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述能源系统(25)包括蓄能电池(18)和太阳能电池板(1)；所述太阳能电池板(1)安装在圆碟形外壳的上表面；

所述传感器系统(24)包括水压传感器(8)、电子罗盘(14)、倾角传感器(15)和加速度传感器(16)；

所述的通信导航系统(23)包括通讯天线、导航定位模块(17)和通信模块(19)；

所述外接端口通过缆线与控制系统(13)和能源系统(25)连接；

所述圆碟形外壳由上部壳体(2)和下部壳体(3)组成；

所述耐压壳内为水密空间，内部安装所述控制系统(13)、通信导航系统(23)、驱动系统(22)、传感器系统(24)和能源系统(25)；

在所述圆碟形外壳的边缘位置布置柱状空腔，安装所述通讯天线。

3.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述圆碟形外壳由浮力材料、表面防渗层和防撞圈(6)组成；所述圆碟形外壳的浮力材料的密度小于水的密度。

4.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述耐压球壳(5)由两个半球壳组成，两个半球壳通过法兰连接；所述耐压壳包含1个或者多个耐压空心环(4)，每个耐压空心环(4)形成1个或者多个环形空腔。

5.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述滑块模块a(9)和滑块模块b(10)都安装在耐压空心环(4)中，每个滑块模块由电机(7)、齿轮(11)、环状齿条(12)、滑块组成；所述滑块由1个或者多个金属砝码(28)组成。

6.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述电驱油泵模块(21)安装在耐压空心环(4)或者耐压球壳(5)中。

7.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述的通信导航系统(23)采用北斗卫星通讯导航系统，包括嵌入式北斗卫星天线(20)、卫星导航定位模块(17)以及短报文通信模块(19)；通信导航系统(23)接收北斗卫星系统信号，并通过北斗卫星系统向指挥中心回传数据，实现北斗卫星短报文通信和导航定位功能。

8.根据权利要求1所述的一种圆碟形水下滑翔器，其特征在于：所述的控制系统(13)内嵌嵌入式操作系统，负责航行控制、数据采集控制与管理、导航定位与通信控制、电源管理、路径规划及故障诊断。

9.一种圆碟形水下滑翔器的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、连接外接端口进行充电，进行控制系统(13)、通信导航系统(23)、驱动系统(22)、传感器系统(24)、能源系统(25)的调试和检测作业；

B、切断外接端口的连接，密封外接端口；

C、将圆碟形水下滑翔器投放到指定水域，并启动圆碟形水下滑翔器上的控制系统(13)、通信导航系统(23)、驱动系统(22)、传感器系统(24)和能源系统(25)；

D、通过通信导航系统(23)接受地面指挥中心的指令，制定运动路径，由控制系统(13)向驱动系统(22)的浮力调节系统和重心调节系统发出指令，浮力调节系统的电驱油泵模块(21)接受控制系统(13)的指令，将外油囊(26)中的油液通过油管抽到内油囊(27)中，外油囊(26)缩小，浮力减小，圆碟形水下滑翔器下沉，重心调节系统中的防撞圈(7)接收到控制系统(13)的指令，驱动齿轮(11)旋转，驱动环状齿条(12)转动，并带动固定其上的滑块沿环形轨道移动，控制运动姿态和方向，进而控制圆碟形水下滑翔器在水中按照指定方向向下滑翔运动；

E、圆碟形水下滑翔器到达指定位置，控制系统(13)向驱动系统(22)发出指令，电驱油泵模块(21)将油液从内油囊(27)抽到外油囊(26)，外油囊(26)膨胀变大，浮力增加至与重力相等，圆碟形水下滑翔器悬浮于水中，进行水中的数据采集；

F、圆碟形水下滑翔器完成水中作业任务后，控制系统(13)向驱动系统(22)发出指令，电驱油泵模块(21)将油液从内油囊(27)抽到外油囊(26)，外油囊(26)进一步膨胀变大，浮力增加，圆碟形水下滑翔器上浮运动；重心调节模块的防撞圈(7)接收到指令后，启动并带动滑块移动，调节圆碟形水下滑翔器的运动姿态和方向，进而控制圆碟形水下滑翔器在水中按照指定方向向上滑翔运动；

G、圆碟形水下滑翔器上浮水面后，将所得数据以及自身的状态信息通过通信导航系统(23)的短报文通信模块(19)传送到地面指挥中心，启动太阳能电池板(1)对蓄能电池(18)进行充电，接受指挥中心的下一步行动指令。