自倾潜水器 |
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| 申请号 | CN201610104898.6 | 申请日 | 2016-02-25 | 公开(公告)号 | CN105752301A | 公开(公告)日 | 2016-07-13 |
| 申请人 | 江苏科技大学; | 发明人 | 刘可峰; 柯力; 邹心宇; 沈文锋; 郑怡; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种自倾潜 水 器，潜水器本体主要包括前后端盖和主筒体组成的耐压舱，深度 传感器 ，设备安装平台，摄像头， 电池 ， 配重 移动机构，以及相连的水下 推进器 等；组成了导航、成像、通讯、动 力 和控制系统。通过 电机 转速来控制推进器推力，通过配重移动机构来控制潜水器倾斜 角 度，从而完成推力在水平面和垂直面的分配，实现潜水器的航向和速度控制和升降变化，潜水器的 姿态 和 浮力 由耐压舱和配重调整来实现。本发明结构简单，经济、轻便、易于推广。适用于各类水下探测，维修检查。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自倾潜水器，其特征在于，包括耐压舱、安装于耐压仓两侧的水下推进器(4)、位于耐压舱中的驱动装置(18)和配重块(12)；所述驱动装置(20)驱动配重块(12)在耐压舱内前后移动。 |
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| 说明书全文 | 自倾潜水器技术领域背景技术[0002] 各类新型潜水器的开发应用对于海洋资源的开发是不可或缺的。由于海洋情况复杂，环境恶劣，对潜水器的机动性能要求极高，通常情况下潜水器至少应具有纵向、横向、垂向机动和水平面回转等能力。对于在海洋工程中应用较多的低速潜水器，传统的舵面操纵方式在低速运动下的表现较差，尾水平舵还容易进入逆速区，而矢量推进在低速运动时表现出优秀的操纵性能，从而得到了很多的运应用。目前低速潜水器上主要采用固定推进器矢量布置的方法，来达到矢量推进的目的。 [0003] 推进器矢量布置即是在潜水器的水平面和垂直面上分别固定安装多个推进器，最简洁的布置方式为2个水平面推进器布置在潜器两侧，其推进轴线和潜器纵向平行，1个垂直面推进器布置在潜器中间槽内，其推进轴线和潜器垂向平行。这种方法需要的推进器数目较多，会增加整个推进系统的复杂性，提高成本，并且部分螺旋桨只有在特定工况时才会启动，平时大多数情况下都待机不用，造成了机构资源浪费。 [0004] 故，需要一种新的技术方案以解决上述问题。 发明内容[0005] 发明目的：本发明的目的为提供一种可以自由改变纵倾角度从而实现垂直面机动的潜水器，在装配较少螺旋桨的情况下实现其推进需求，从而降低推进系统的复杂性。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为： [0008] 而上述自倾潜水器的控制方法，采用如下技术方案： [0010] 当潜水器无纵倾时，水下推进器负责前进和水平面转向，当潜水器纵倾到±90度时作为垂直推进器使用，负责垂直下潜和上浮，当潜水器纵倾在0到±90度范围内时，推力在水平面和垂直面的分量分别负责相应机动面的机动 [0011] 有益效果：1、本发明只使用2套水下推进器，通过相应的配重移动机构使潜水器实现所需的纵倾角度，使水下推进器分别作为水平面或者垂直面推进器，或者根据操纵需求同时负责水平面和垂直面的机动。系统可以比传统方法至少减少使用一套水下推进器，降低了整个推进系统的复杂性和对驱动功率的需求，还可以减少传统方法垂向推进器安装所需的复杂结构。 [0012] 2、本发明通过电机转速来控制推进器推力，通过配重移动机构实现所需的纵倾角度来控制推进力轴线角度，从而完成推力在水平面和垂直面的分配，实现潜水器的航向和速度控制和升降变化，潜水器在垂直面机动时阻力也比传统潜水器的阻力要小，潜水器的姿态和浮力由耐压舱和压载调整来实现。 [0014] 图1是本发明自倾潜水器的正视图。 [0015] 图2是本发明自倾潜水器的俯视图。 [0016] 图3是本发明自倾潜水器中的推进器正视图。 [0017] 图4是本发明自倾潜水器纵倾示意图。 [0018] 图5是本发明自倾潜水器的控制框图。 具体实施方式[0019] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0020] 请参阅图1至图5所示，本发明公开一种自倾潜水器，包括耐压舱、安装于耐压仓两侧的水下推进器4、位于耐压舱中的驱动装置18、配重块12。耐压舱包括主筒体1和封闭在主筒体前后两端的前后端盖2。考虑到重量和强度，主筒体可采用工程塑料、铝合金等高强度重量比的材料制作，考虑到成本，本发明采用工程塑料制作；为保证视野的可观测性，前后端盖采用透明材料制作，如石英玻璃、有机玻璃等制作。主筒体和前后端盖由螺栓固定，用O型密封圈保证连接处水密，组成的耐压舱提供主要的水下浮力。 [0021] 主筒体1上方设置脐带缆端口3，通讯脐带缆通过其引出至水面，连接水面和水下计算机的保证所需的数据交换。主筒体前下方设置深度传感器5用于检测潜器当前深度，必要时也可加配声纳用于探测水下地形，相关数据通过通过水下计算机采集后由脐带缆传至水面计算机。 [0022] 图2中，耐压舱内部设置设备安装平台6，平台前部设置摄像机7，用于水下观察。安装平台6的中部设置水下计算机8，摄像机7和水下计算机8通过脐带缆与水面计算机22通信；设备安装平台6中部设置电机驱动板9，后部设置步进电机驱动板10，电机驱动板9和步进电机驱动板10通过控制线连接水下计算机8；设备安装平台6的下部设置了配重移动机构11，配重移动机构11上设有可通过水下计算机8控制移动的配重块12，铅块的前后移动改变了潜水器的重心，实现所需要的纵倾角度，从而达到潜水器矢量推进的目的；主筒体1中间位置的左右两侧各对称地设一个穿墙盖13，在主筒体1的两侧各对称设有一水下推进器4，水下推进器4中部外侧设有推进器侧轴14，水下推进器侧轴14通过穿墙盖13的内孔伸入主筒体1内部。所述水下计算机8通过步进电机驱动板10驱动步进电机运动以使配重块向前或向后移动。 [0023] 请结合体图3所示，所述水下推进器4通过电机筒15、后盖16和前盖17的相互配合形成水密内腔；水密内腔内部有驱动电机18，驱动电机18带动后端的导管螺旋桨19转动，形成推力，驱动电机18连接于电机驱动板9；推进器侧轴14的端面和穿墙盖13的端面采用O型密封圈密封。 [0024] 结合体图4中所示，所述驱动装置20为步进电机，且所述步进电机20的输出轴连接丝杆30并驱动丝杆30转动；所述配重块12套设在丝杆30上与丝杆形成配合，将丝杆的转动转化为配重块12沿丝杆30的前后移动。 [0025] 请结合图4所示，上述自倾潜水器的控制方法为： [0026] 通过使配重块12前后移动，改变自倾潜水器的重心位置，由于自倾潜水器的外形不变从而保证浮力浮心不变，从而使得潜水器发生纵倾角度变化； [0027] 当潜水器无纵倾时，水下推进器负责前进和水平面转向，当潜水器纵倾到±90度时作为垂直推进器使用，负责垂直下潜和上浮，当潜水器纵倾在0到±90度范围内时，推力在水平面和垂直面的分量分别负责相应机动面的机动。 [0028] 请再结合图5所示，图5是本发明中潜水器的控制框图。主要由水下的潜水器本体和水面的操控终端组成，中间通过脐带缆连接。操控终端的摇杆或按键信号通过水面计算机转换后经过串口通信与水下计算机通信，水下计算机根据控制信号驱动电机和舵机，实现潜水器的操纵。电子陀螺仪，深度计等信号由水下计算机采集后经脐带缆传至水面计算机，摄像头信号经脐带缆直接上传至水面计算机，经过水面计算机处理后由显示器显示。 [0029] 另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。 |
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