[发明专利]一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体

说明书

本发明公开了一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，包括主体、升沉控制机构、转艏控制机构、仪器吊舱固定机构、翼式纵倾控制机构、浮子式纵倾控制机构、横倾控制系统和仪器吊舱；主体的左升沉控制舱与右升沉控制舱为柱状的空腔结构，左升沉控制舱与右升沉控制舱间隔设置在主体上端左右两侧；两个斜撑将左升沉控制舱、右升沉控制舱分别与仪器吊舱底座连接，水平撑将左升沉控制舱与右升沉控制舱刚性连接；水平撑的中后部份切除，形成缺口；升沉控制机构的升沉控制水翼为设置在水平撑后部缺口内的翼型结构。本发明具有自主稳定、多自由度运动可控、航向稳定性好以及升沉操纵灵活等优点。

技术领域

本发明涉及一种水下拖曳体，特别是涉及一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体。

背景技术

水下拖曳体是海洋环境监测、海洋水文数据观测、海洋灾害预警等水下物理化学环境参数动态监测方面常用的水下运动平台，其本身通常无动力而是靠船舶、潜艇或直升飞机等航行器通过拖曳缆绳拖曳前进，控制信号以及采集到的数据一般通过电缆传递。

限于当时科学技术水平，人类最初使用的水下拖曳体仅能定深直线拖曳，水下拖曳体入水深度调节通常只能靠人工收放拖曳缆绳来实现。尔后随着科学技术尤其是控制技术的发展，水下拖曳体可以通过深度控制装置实现入水深度调节，部分高性能水下拖曳体还可以在竖直面上进行二维波浪式运动甚至其他复杂的三维空间运动。水下拖曳体性能的优劣直接影响到水下物理化学环境参数动态监测的成败，尤其是水下拖曳体拖航的稳定性以及操纵的灵活性一直是水下拖曳体研发的关键技术之一。

水下拖曳体拖航引起的海水流动错综复杂，中国发明专利2014102563580(2014.9.17)一种尾操纵力诱导控制拖曳式带缆遥控水下潜器，该发明固定倾斜翼型支撑布置于鱼雷型浮体与主腔体之间，固定倾斜翼型支撑在拖航过程中受海水扰动会受到倾斜向上或向下的横向扰动力，容易导致拖曳体横滚，进而导致拖曳体航向稳定性恶化、平台振荡甚至倾覆等问题，这些问题常会降低物理或化学环境探测器的探测效率，甚至会导致水下拖曳体倾覆、结构破坏等严重后果；此外，拖曳体在拖航控制过程中常常伴随纵倾角的变化，该发明纵倾角不能实时调节，另外，现有的部分拖曳体纵倾角调节通过改变控制水翼的攻角来实现，当拖航速度较低时，这种控制方式效率较低甚至是无效的。不稳定的平台姿态会严重干扰大多数水下物理化学环境监测仪器的正常工作甚至直接导致监测设备失效，如何使得水下拖曳体拖航尽可能地平稳性是当前水下拖曳体尤其是对拖航稳定性要求较高的水下拖曳体研发过程中亟待解决的问题。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种自主稳定、多自由度运动可控、航向稳定性好、升沉操纵灵活的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，包括主体、升沉控制机构、转艏控制机构、仪器吊舱固定机构、翼式纵倾控制机构、浮子式纵倾控制机构、横倾控制系统和仪器吊舱；

所述的主体包括左升沉控制舱、右升沉控制舱、仪器吊舱底座、支架、斜撑、水平撑、拖缆固定件和挂钩；左升沉控制舱与右升沉控制舱为柱状的空腔结构，左升沉控制舱与右升沉控制舱间隔设置在主体上端左右两侧；仪器吊舱底座沿着拖曳体纵向水平设置，仪器吊舱底座外壁面刚性连接支架；两个斜撑将左升沉控制舱、右升沉控制舱分别与仪器吊舱底座连接，水平撑将左升沉控制舱与右升沉控制舱刚性连接；水平撑中部上表面刚性固定拖缆固定件，水平撑的中后部份切除，形成缺口；挂钩刚性固定在水平撑前端；

所述的升沉控制机构的升沉控制水翼为设置在水平撑后部缺口内的翼型结构，升沉控制水翼左右两端分别与两个升沉控制水翼驱动轴刚性连接；

所述的转艏控制机构的两个导管螺旋桨分别刚性固定在左升沉控制舱和右升沉控制舱的后端；