[发明专利]潜航器推进和控制一体化装置、潜航器及其航行控制方法

权利要求书

1.潜航器推进和控制一体化装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的轴向一端内设有驱动舱，所述壳体的轴向另一端为胸鳍连接段；

仿生胸鳍，所述仿生胸鳍的根部转动连接于所述胸鳍连接段，所述仿生胸鳍根部的转动轴线沿所述壳体的轴向设置，所述仿生胸鳍的稍部向外延伸，所述仿生胸鳍可扭转变形；所述仿生胸鳍为四片，四片所述仿生胸鳍具有相同结构，四片所述仿生胸鳍环绕于所述壳体外周并呈十字形布置；

驱动组件，包括用于驱动所述仿生胸鳍绕根部摆动的摆动驱动件，以及用于驱动所述仿生胸鳍扭转变形的扭转驱动件；所述摆动驱动件位于所述驱动舱内，所述摆动驱动件与仿生胸鳍数量相等，且所述摆动驱动件一一对应连接于所述仿生胸鳍的根部；所述扭转驱动件与仿生胸鳍数量相等，且所述扭转驱动件一一对应安装于所述仿生胸鳍上；

其中，所述仿生胸鳍包括：

胸鳍摆动轴，作为所述仿生胸鳍的根部，转动连接于所述胸鳍连接段，并连接于所述摆动驱动件；

胸鳍骨架，包括沿展向自根部至稍部依次设置的多级环框，所述环框的级数以靠近根部为第一级，第一级所述环框连接于所述胸鳍摆动轴；

蒙皮，包覆于所述胸鳍骨架外；

胸鳍扭转轴，作为所述仿生胸鳍扭转变形的轴线，所述胸鳍扭转轴沿所述仿生胸鳍的展向依次连接各级所述环框；

胸鳍曲轴，用于带动各级所述环框绕所述胸鳍扭转轴转动，所述胸鳍曲轴连接于所述扭转驱动件，并依次连接各级所述环框；所述胸鳍曲轴与胸鳍扭转轴之间的距离自所述仿生胸鳍根部至稍部逐渐增大，且所述胸鳍曲轴朝向靠近所述仿生胸鳍后缘方向弯曲；

所述摆动驱动件为摆动驱动电机，所述摆动驱动电机的输出轴连接于所述胸鳍摆动轴；所述扭转驱动件为扭转驱动电机，所述扭转驱动电机安装于所述胸鳍骨架上，所述扭转驱动电机的输出轴连接于所述胸鳍曲轴。

2.根据权利要求1所述的潜航器推进和控制一体化装置，其特征在于，所述壳体的胸鳍连接段外周设有环形凹槽，所述仿生胸鳍的根部转动连接于所述环形凹槽内。

3.根据权利要求1所述的潜航器推进和控制一体化装置，其特征在于，所述胸鳍曲轴与第一级所述环框的连接处和所述胸鳍扭转轴与第一级所述环框的连接处靠在一起，所述胸鳍曲轴与最后一级所述环框的连接处靠近最后一级所述环框的后缘。

4.根据权利要求1所述的潜航器推进和控制一体化装置，其特征在于，第一级所述环框通过安装架连接于所述胸鳍摆动轴，所述扭转驱动电机安装于所述安装架上。

5.潜航器，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的潜航器推进和控制一体化装置。

6.权利要求5所述的潜航器的航行控制方法，其特征在于，采用所述潜航器推进和控制一体化装置控制潜航器的航行，其中，以位于潜航器航行前进方向上方的所述仿生胸鳍为上胸鳍，位于航行前进方向下方的所述仿生胸鳍为下胸鳍，位于航行前进方向左侧的所述仿生胸鳍为左胸鳍，位于航行前进方向右侧的所述仿生胸鳍为右胸鳍；不同航行条件下的控制方法如下：

在直线航行时，控制每片所述仿生胸鳍的摆动角度和扭转变形以产生背离航行方向推水的作用力，并使四片所述仿生胸鳍作用于潜航器的滚动力矩相互抵消；

在水平机动航行时，控制每片所述仿生胸鳍的摆动角度和扭转变形以产生背离航行方向推水的作用力，并控制所述上胸鳍和下胸鳍在扭转运动时叠加偏置角度以产生使潜航器水平转动的力矩；

在垂直机动航行时，控制每片所述仿生胸鳍的摆动角度和扭转变形以产生背离航行方向推水的作用力，并控制所述左胸鳍和右胸鳍在扭转运动时叠加偏置角度以产生使潜航器俯仰转动的力矩。