[发明专利]基于环形机械结构的水下航行器

说明书

本发明一种基于环形机械结构的水下航行器，属于水下航行器领域；包括亚克力仓，壳体和动力环，动力环通过壳体同轴安装于亚克力仓外围；动力环包括圈体和螺旋桨；四个螺旋桨沿周向固定于圈体的外围；所述壳体包括外壳体、左驱动组件和右驱动组件，所述外壳体为两端开口的管状结构，同轴固定于亚克力仓的外周面；所述左驱动组件包括连接杆、固定架、舵盘和舵机；通过所述舵机驱动舵盘和连接杆转动，进一步由连接杆带动所述圈体绕其水平中心线转动。本发明将四旋翼动力布局和水下航行器流体外形结合起来设计出动力环系统，在水中有很好的运动灵活性和运动速度，在水下全速运动时最高速度可达1.3米每秒，且能较灵活的上浮下潜，上浮速度在0.75米每秒。

技术领域

本发明属于水下航行器领域，具体涉及一种基于环形机械结构的水下航行器。

背景技术

近几年来，现有的陆地资源开发利用的形势比较严峻，尤其是中国还处于陆地资源人均值低于世界水平的情况，而海洋具有丰富的开发利用潜力极大的能源资源、生物资源、空间资源、水资源等，于是人们将目光投向了海洋。无人水下运载系统也伴随着人类探索海洋、开发海洋逐渐加快的步伐得到了较快的发展。二十一世纪是人类向海洋进军的世纪，海洋作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国重要的战略目标，也是近几年国际竞争的焦点之一。相对于新式的鱼鳍型推进器，螺旋桨型推进器具有技术成熟，推力强劲，下潜速度快等诸多优点，在水下机器人领域有着无可替代的优势，应用于主流航行器中。

尽管无人水下航行器技术在理论研究和实际应用都已经比较成熟,但其自身亦存在不足,如噪声大、对环境扰动大、运动灵活性和隐蔽性较差等,应用场合受到限制。现在市面上的采用螺旋推进技术的无人水下航行器存在着较多的局限性，例如绝大多数水下航行器仅带有云台，从而只能采集图像，无法执行水下高机动操作等任务；而搭载功能模块或者机械臂等这也会大大消耗电能，限制航行器的工作时间，若满足长续航时间的要求，又会导致航行器体积过大，成本增加等问题。

发明专利CN108423145A公开了一种四旋翼底座的水下航行器设计，其优点在于，基本上和四旋翼直升机的动力分布相一致，运动姿态会比较稳定，但是由于其动力分布的缘故和其顶盖的特殊结构，导致其不能同时进行上浮和前进两个动作，灵活性不足，且力矩不平衡容易在水中翻滚。缺点在于相对于此方案多了2个舵机的控制复杂度和成本，而且复杂运动协同效果不是很好。

发明专利CN205396543U等，公开了水空两栖航行器直升机，优点在于创新型十足，将四旋翼直升机的高效的运动性能移植到了水下，由于四旋翼直升机的运动模型较为完善，所以航行器在水中在空中都会具有比较好的稳定性，其缺点在于，此航行器在上浮过程由于顶盖的结构原因水阻较大，速度较慢，而本航行器经过测试，上浮速度在0.75米每秒，上浮能力比较优秀。

发明内容

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于环形机械结构的水下航行器，将四旋翼的动力布局和螺旋桨矢量推进相结合；所述航行器包括亚克力仓，壳体，动力环。所述动力环含插槽及螺旋桨；所述壳体包含舵机及连接轴。该航行器结合了四旋翼运动的灵活性和平稳性以及螺旋桨运动的快速性，且通过动力环方案来简化了操作。基于该航行器可以增加各种具体的传感器和其他电子元件使其在水下搜救中有较好的实用价值，在海洋开发上也具有很好的的技术应用前景。

本发明的技术方案是：一种基于环形机械结构的水下航行器，其特征在于：包括亚克力仓，壳体和动力环，所述亚克力仓为中空且密封的圆柱状结构，其内设置有电源；所述动力环通过壳体同轴安装于所述亚克力仓外围；

所述动力环包括圈体和螺旋桨，所述圈体为圆环结构；四个螺旋桨沿周向固定于所述圈体的外围，且两两对称设置；