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一种自主稳定多 自由度运动可控吊舱式水下拖曳体

阅读：563发布：2020-05-18

专利汇可以提供一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：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；
所述的仪器吊舱固定机构的前固定件是横截面为半圆环形的薄壁结构，后固定件是流线形薄壁结构，所述的仪器吊舱设置在仪器吊舱底座上，位于前固定件和后固定件之间，水平翼固定在后固定件后端面底部，竖直翼刚性固定在后固定件后端面顶部；
所述的翼式纵倾控制机构的纵倾调节尾翼为板状结构，连杆固定在纵倾调节尾翼下表面，连杆在中上部设置纵倾调节尾翼安装孔，纵倾调节尾翼在纵倾调节尾翼安装孔处与竖直翼的纵倾调节尾翼轴孔处铰接；弧形定位件固定在连杆下端，弧形定位件上均匀设置若干圆孔，圆孔与竖直翼上的纵倾调节尾翼定位孔通过定位栓连接；
所述的浮子式纵倾控制机构的浮子位于两斜撑与水平撑围成的通道内，螺纹推杆电机设置在浮子内部，螺纹推杆穿过浮子与螺纹推杆电机，一端与挂钩连接，另一端与竖直翼下端连接；导向孔设置在浮子最高处；导杆穿过导向孔，一端与挂钩连接，另一端与竖直翼上部连接；浮子受到的浮力远大于浮子与螺纹推杆电机受到的重力；
所述的横倾控制系统的左前压载舱、左后压载舱分别设置在左升沉控制舱前后两端，左前压载舱、左后压载舱通过左连通管连通形成左侧压载舱；右前压载舱、右后压载舱设置在右升沉控制舱前后两端，右前压载舱、右后压载舱通过右连通管连通形成右侧压载舱；中间连通管连通左连通管和右连通管，高速双向泵设置在中间连通管上。
2.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的竖直翼在顶部设置有纵倾调节尾翼轴孔，在纵倾调节尾翼轴孔下方设置有纵倾调节尾翼定位孔；竖直翼前端面自下而上分别设有螺纹推杆后轴孔和导杆后轴孔；所述的挂钩为侧投影呈L形的实心刚性结构，挂钩一端刚性固定在水平撑前端，另一端悬空，挂钩后端面自下而上依此设置螺纹推杆前轴孔以及导杆前轴孔；
螺纹推杆一端与挂钩连接，另一端与竖直翼下端连接是指螺纹推杆电机一端嵌入挂钩下端的螺纹推杆前轴孔内，另一端嵌入竖直翼下端的螺纹推杆后轴孔内；
导杆一端与挂钩连接，另一端与竖直翼上部连接是指导杆一端嵌入挂钩上部的导杆前轴孔内，另一端嵌入竖直翼上部的导杆后轴孔内。
3.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的升沉控制机构包括升沉控制水翼、升沉控制水翼驱动轴、涡轮、蜗杆、伺服电机；两个升沉控制水翼驱动轴分别穿过水平撑缺口左右两侧的轴孔，并分别在左升沉控制舱、右升沉控制舱内与涡轮连接；涡轮与蜗杆啮合连接，蜗杆伺服电机连接。
4.根据权利要求3所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的升沉控制机构还包括升沉控制水翼导流板，所述的升沉控制水翼导流板为竖直设置的薄板结构，若干升沉控制水翼导流板均匀分布在升沉控制水翼翼面上，每个位置上的升沉控制水翼导流板与升沉控制水翼正交并与升沉控制水翼连接形成导流结构。
5.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的主体还包括舱盖、T型加强筋、T型加强筋面板；左升沉控制舱和右升沉控制舱上半部分为可拆卸的舱盖，舱盖首尾两端的内壁面设置有T型加强筋，T型加强筋是一种横截面呈“T”形的标准铸造型材，其中“T”字的一横称为面板，“T”字的一竖称为腹板；T型加强筋的腹板与舱盖的内壁面刚性连接，薄板状的T型加强筋面板与T型加强筋的腹板刚性连接，T型加强筋面板上表面均匀覆盖有一层水密橡胶圈；舱盖通过若干可拆卸式螺钉和螺母与左升沉控制舱、右升沉控制舱刚性连接形成水密空间。
6.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的仪器吊舱是水密的柱形空腔结构，仪器吊舱前端为激光衍射探测采集装置，仪器吊舱后端设置有水密舱盖。
7.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的浮子为轻质耐压材料制成的球形空腔结构；螺纹推杆电机外壳与浮子刚性连接；所述的水平撑为横截面为翼型的实心结构。
8.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的前固定件底部设置前固定件支脚，前固定件支脚上设置若干螺纹孔，前固定件支脚通过螺钉和螺母将前固定件与仪器吊舱底座刚性连接；前固定件前端刚性连接前固定件前挡板；后固定件底部设置后固定件支脚，后固定件通过螺钉和螺母将后固定件与仪器吊舱底座刚性连接；所述的水平翼左右两侧设置水平翼导流板。
9.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：
所述的纵倾调节尾翼在纵倾调节尾翼安装孔处与竖直翼的纵倾调节尾翼轴孔处铰接。
10.根据权利要求1所述的自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体，其特征在于：所述的拖缆固定件沿纵向均匀设置若干拖缆孔。

说明书全文

一种自主稳定多自由度运动可控吊舱式水下拖曳体

技术领域

[0001] 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

[0002] 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。

[0003] 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。

[0004] 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

[0005] 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。

[0006] 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：

[0007] 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；

[0008] 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；

[0009] 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；

[0010] 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；

[0011] 所述的仪器吊舱固定机构的前固定件是横截面为半圆环形的薄壁结构，后固定件是流线形薄壁结构，所述的仪器吊舱设置在仪器吊舱底座上，位于前固定件和后固定件之间，水平翼固定在后固定件后端面底部，竖直翼刚性固定在后固定件后端面顶部；

[0012] 所述的翼式纵倾控制机构的纵倾调节尾翼为板状结构，连杆固定在纵倾调节尾翼下表面，连杆在中上部设置纵倾调节尾翼安装孔，纵倾调节尾翼在纵倾调节尾翼安装孔处与竖直翼的纵倾调节尾翼轴孔处铰接；弧形定位件固定在连杆下端，弧形定位件上均匀设置若干圆孔，圆孔与竖直翼上的纵倾调节尾翼定位孔通过定位栓连接；

[0013] 所述的浮子式纵倾控制机构的浮子位于两斜撑与水平撑围成的通道内，螺纹推杆电机设置在浮子内部，螺纹推杆穿过浮子与螺纹推杆电机，一端与挂钩连接，另一端与竖直翼下端连接；导向孔设置在浮子最高处；导杆穿过导向孔，一端与挂钩连接，另一端与竖直翼上部连接；浮子受到的浮力远大于浮子与螺纹推杆电机受到的重力；

[0014] 所述的横倾控制系统的左前压载舱、左后压载舱分别设置在左升沉控制舱前后两端，左前压载舱、左后压载舱通过左连通管连通形成左侧压载舱；右前压载舱、右后压载舱设置在右升沉控制舱前后两端，右前压载舱、右后压载舱通过右连通管连通形成右侧压载舱；中间连通管连通左连通管和右连通管，高速双向泵设置在中间连通管上。

[0015] 为进一步实现本发明目的，优选地，竖直翼在顶部设置有纵倾调节尾翼轴孔，在纵倾调节尾翼轴孔下方设置有纵倾调节尾翼定位孔；竖直翼前端面自下而上分别设有螺纹推杆后轴孔和导杆后轴孔；所述的挂钩为侧投影呈L形的实心刚性结构，挂钩一端刚性固定在水平撑前端，另一端悬空，挂钩后端面自下而上依此设置螺纹推杆前轴孔以及导杆前轴孔；

[0016] 螺纹推杆一端与挂钩连接，另一端与竖直翼下端连接是指螺纹推杆电机一端嵌入挂钩下端的螺纹推杆前轴孔内，另一端嵌入竖直翼下端的螺纹推杆后轴孔内；

[0017] 导杆一端与挂钩连接，另一端与竖直翼上部连接是指导杆一端嵌入挂钩上部的导杆前轴孔内，另一端嵌入竖直翼上部的导杆后轴孔内。

[0018] 优选地，所述的升沉控制机构包括升沉控制水翼、升沉控制水翼驱动轴、涡轮、蜗杆、伺服电机；两个升沉控制水翼驱动轴分别穿过水平撑缺口左右两侧的轴孔，并分别在左升沉控制舱、右升沉控制舱内与涡轮连接；涡轮与蜗杆啮合连接，蜗杆伺服电机连接。

[0019] 优选地，所述的升沉控制机构还包括升沉控制水翼导流板，所述的升沉控制水翼导流板为竖直设置的薄板结构，若干升沉控制水翼导流板均匀分布在升沉控制水翼翼面上，每个位置上的升沉控制水翼导流板与升沉控制水翼正交并与升沉控制水翼连接形成导流结构。

[0020] 优选地，所述的主体还包括舱盖、T型加强筋、T型加强筋面板；左升沉控制舱和右升沉控制舱上半部分为可拆卸的舱盖，舱盖首尾两端的内壁面设置有T型加强筋，T型加强筋是一种横截面呈“T”形的标准铸造型材，其中“T”字的一横称为面板，“T”字的一竖称为腹板；T型加强筋的腹板与舱盖的内壁面刚性连接，薄板状的T型加强筋面板与T型加强筋的腹板刚性连接，T型加强筋面板上表面均匀覆盖有一层水密橡胶圈；舱盖通过若干可拆卸式螺钉和螺母与左升沉控制舱、右升沉控制舱刚性连接形成水密空间。

[0021] 优选地，所述的仪器吊舱是水密的柱形空腔结构，仪器吊舱前端为激光衍射探测采集装置，仪器吊舱后端设置有水密舱盖。

[0022] 优选地，所述的浮子为轻质耐压材料制成的球形空腔结构；螺纹推杆电机外壳与浮子刚性连接；所述的水平撑为横截面为翼型的实心结构。

[0023] 优选地，所述的前固定件底部设置前固定件支脚，前固定件支脚上设置若干螺纹孔，前固定件支脚通过螺钉和螺母将前固定件与仪器吊舱底座刚性连接；前固定件前端刚性连接前固定件前挡板；后固定件底部设置后固定件支脚，后固定件通过螺钉和螺母将后固定件与仪器吊舱底座刚性连接；所述的水平翼左右两侧设置水平翼导流板。

[0024] 优选地，所述的纵倾调节尾翼在纵倾调节尾翼安装孔处与竖直翼的纵倾调节尾翼轴孔处铰接。

[0025] 优选地，所述的拖缆固定件沿纵向均匀设置若干拖缆孔。

[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0027] (1)自主稳定。本发明的水下拖曳体自主稳定性包括竖直方向上的自主稳定性以及航向自主稳定性。本发明将质量较大体积较小的仪器吊舱置于拖曳体的下部而将质量较小体积较大的两个浮筒置于拖曳体的上部，在大大降低了水下拖曳体的重心的同时大大提高了水下拖曳体的浮心，总的效果是水下拖曳体的浮心在重心正上方并远离重心，这就使得本发明的水下拖曳体具备较好的横稳性和纵稳性亦即本发明较难产生横摇或纵摇，同时浮心在重心正上方并远离重心使得水下拖曳体在外力较大导致水下拖曳体不可避免地产生横摇或纵摇时获得的回复力矩较大，较大的回复力矩使得本发明的水下拖曳体可以快速扶正。综上，本发明的水下拖曳体具备较强的自主稳定能力。

[0028] (2)多自由度运动可控。本发明的水下拖曳体升沉控制机构、浮子式纵倾控制机构、横倾控制系统以及转艏控制机构等，升沉控制机构使得本发明具备基本的升沉运动控制功能，浮子式纵倾控制机构可动态调节纵倾角使拖曳体稳定或实现特定纵摇动作，横倾控制系统可动态调节横倾角使拖曳体稳定或实现特定横摇动作，转艏控制机构使得本发明的水下拖曳体具备转艏控制能力。本发明的水下拖曳体多自由度运动可控。

[0029] (3)航向稳定性好。一方面，本发明的水下拖曳体左升沉控制舱、右升沉控制舱等大部分结构采用流线型设计，水下拖曳体在拖航过程中流场较为稳定，从而缓解了拖航过程中因流场不稳定导致水下拖曳体出现振荡或偏航等问题，亦即流线型设计令本发明的水下拖曳体的航向稳定性较好；另一方面，本发明的水下拖曳体拖航中发生纵摇、横摇或艏摇等不必要运动时，斜撑、水平撑等结构侧投影或竖直投影面积较大的特性使得水下拖曳体抑制上述运动的运动阻尼的阻尼较大，从而减小纵摇、横摇或艏摇等不必要运动的运动幅度，使得本发明的水下拖曳体航向稳定性较佳。综上，本发明的水下拖曳体航向稳定性好。

[0030] (4)升沉操纵灵活。在本发明的水下拖曳体拖航过程的升沉运动控制中，升沉控制机构的两个伺服电机同步正转或反转并带动升沉控制水翼转动，升沉控制水翼将获得方向朝下的迫沉力或方向朝上的提升力并诱导拖曳体下沉或上浮。这个过程中两个伺服电机同步运作，使得升沉控制水翼获得的驱动力较大且驱动力左右分布均衡，而升沉控制水翼导流板的导流作用又进一步提高了升沉控制水翼翼效，总的效果是升沉控制水翼升沉控制动作平稳而有力。此外，由于本发明的水下拖曳体采用了涡轮蜗杆单向传动的特性令升沉控制水翼具备自锁能力，避免了频繁的升沉控制操纵。

[0031] (5)模块化设计。本发明的水下拖曳体的仪器吊舱为独立的水密结构，可根据实际探测需求很方便地更换不同功能的仪器吊舱以实现不同的水下物理或化学环境参数监测功能，模块化设计令本发明的水下拖曳体成为一种通用的水下运动平台。附图说明

[0032] 图1是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的整体外形示意图；

[0033] 图2是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的右视图；

[0034] 图3是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的前视图；

[0035] 图4是图3中A-A向剖视图；

[0036] 图5是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的俯视图；

[0037] 图6是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的后视图；

[0038] 图7是图6中B-B向剖视图；

[0039] 图8是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体舱盖打开状态内部结构图；

[0040] 图9是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的舱盖透视图；

[0041] 图10是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的舱盖仰视图；

[0042] 图11是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的升沉控制机构示意图；

[0043] 图12是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的前固定件透视图；

[0044] 图13是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的前固定件仰视图；

[0045] 图14是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的后固定件透视图；

[0046] 图15是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的后固定件仰视图；

[0047] 图16是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的翼式纵倾控制机构透视图；

[0048] 图17是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的翼式纵倾控制机构左视图；

[0049] 图18是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的浮子式纵倾控制机构透视图；

[0050] 图19是本发明的自主稳定运动可控吊舱式水下拖曳体的横倾控制系统透视图。

[0051] 图中示出：主体1、左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2、仪器吊舱底座1-3、支架1-4、斜撑1-5、水平撑1-6、拖缆固定件1-7、舱盖1-8、型加强筋1-9T、型加强筋面板1-10T、挂钩
1-11、螺纹推杆前轴孔1-12、导杆前轴孔1-13、升沉控制机构2、升沉控制水翼2-1、升沉控制水翼驱动轴2-2、涡轮2-3、蜗杆2-4、伺服电机2-5、升沉控制水翼导流板2-6；转艏控制机构
3、导管螺旋桨3-1、仪器吊舱固定机构4、前固定件4-1、前固定件支脚4-2、前固定件前挡板
4-3、后固定件4-4、后固定件支脚4-5、水平翼4-6、水平翼导流板4-7、竖直翼4-8、纵倾调节尾翼轴孔4-9、纵倾调节尾翼定位孔4-10、螺纹推杆后轴孔4-11、导杆后轴孔4-12、翼式纵倾控制机构5、纵倾调节尾翼5-1、纵倾调节尾翼导流板5-2、连杆5-3、纵倾调节尾翼安装孔5-
4、弧形定位件5-5、浮子式纵倾控制机构6、浮子6-1、螺纹推杆电机6-2、螺纹推杆6-3、导向孔6-4、导杆6-5、横倾控制系统7、左前压载舱7-1、左后压载舱7-2、左连通管7-3、右前压载舱7-4、右后压载舱7-5、右连通管7-6、中间连通管7-7、高速双向泵7-8、仪器吊舱8。

具体实施方式

[0052] 为更好地支持本发明，下面结合附图对本发明作进一步的阐述，但本发明的实施方式不限如此。

[0053] 如图1-图8所示，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1、升沉控制机构2、转艏控制机构3、仪器吊舱固定机构4、翼式纵倾控制机构5、浮子式纵倾控制机构6、横倾控制系统7和仪器吊舱8。

[0054] 主体1包括左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2、仪器吊舱底座1-3、支架1-4、斜撑1-5、水平撑1-6、拖缆固定件1-7；左升沉控制舱1-1与右升沉控制舱1-2为柱状的空腔结构，左升沉控制舱1-1与右升沉控制舱1-2间隔设置在主体1上端左右两侧；仪器吊舱底座1-3为中部横截面为半圆环形、开口朝上、两端封闭的薄壁结构，仪器吊舱底座1-3沿着拖曳体纵向水平设置，仪器吊舱底座1-3外壁面刚性连接支架1-4；支架1-4为由若干管状结构交错刚性连接而成的框架式支撑结构，两个斜撑1-5将左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2分别与仪器吊舱底座1-3刚性连接，水平撑1-6将左升沉控制舱1-1与右升沉控制舱1-2刚性连接，水平撑1-6、左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2以及仪器吊舱底座1-3形成倒三角形主体结构，水平撑1-6、左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2构成倒三角形底座端；水平撑1-6中部上表面刚性固定拖缆固定件1-7，拖缆固定件1-7沿纵向均匀设置若干拖缆孔，用以固定拖缆；水平撑1-6为横截面为翼型的实心结构，水平撑1-6的中后部份切除，形成缺口，在缺口左右两侧设置贯通至左升沉控制舱1-1与右升沉控制舱1-2的轴孔。

[0055] 主体1还包括舱盖1-8、T型加强筋1-9、T型加强筋面板1-10、挂钩1-11、螺纹推杆前轴孔1-12以及导杆前轴孔1-13。如图9、10所示，左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2上半部分为可拆卸的舱盖1-8，舱盖1-8首尾两端的内壁面设置有T型加强筋1-9，用以加强舱盖1-8结构强度；T型加强筋是一种横截面呈“T”形的标准铸造型材，其中“T”字的一横称为面板，“T”字的一竖称为腹板；T型加强筋的腹板与舱盖1-8的内壁面刚性连接，薄板状的T型加强筋面板1-10与T型加强筋1-9的腹板刚性连接，T型加强筋面板1-10上表面均匀覆盖有一层水密橡胶圈；舱盖1-8通过若干可拆卸式螺钉和螺母与左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2刚性连接形成水密空间。

[0056] 挂钩1-11为侧投影呈L形的实心刚性结构，挂钩1-11一端刚性固定在水平撑1-6前下方，另一端悬空，挂钩1-11后端面自下而上依此设置螺纹推杆前轴孔1-12以及导杆前轴孔1-13。

[0057] 如图11所示，升沉控制机构2包括升沉控制水翼2-1、升沉控制水翼驱动轴2-2、涡轮2-3、蜗杆2-4、伺服电机2-5以及升沉控制水翼导流板2-6；升沉控制水翼2-1为设置在水平撑1-6后部缺口内的翼型结构，升沉控制水翼2-1左右两端分别与两个升沉控制水翼驱动轴2-2刚性连接；两个升沉控制水翼驱动轴2-2分别穿过水平撑1-6缺口左右两侧的轴孔，并分别在左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2内与涡轮2-3刚性连接；涡轮2-3与蜗杆2-4啮合连接，蜗杆2-4与伺服电机2-5连接，将左升沉控制舱1-1内的伺服电机2-5以及右升沉控制舱1-2内的伺服电机2-5的驱动力单向传递至升沉控制水翼2-1；升沉控制水翼导流板2-6为竖直设置的薄板结构，若干升沉控制水翼导流板2-6均匀分布在升沉控制水翼2-1翼面上，每个位置上的升沉控制水翼导流板2-6与升沉控制水翼2-1正交并与升沉控制水翼2-1刚性连接形成导流结构。

[0058] 如图1-图8所示，转艏控制机构3包括导管螺旋桨3-1；两个导管螺旋桨3-1分别刚性固定在左升沉控制舱1-1和右升沉控制舱1-2的后端。

[0059] 如图12-图15所示，仪器吊舱固定机构4包括前固定件4-1、前固定件支脚4-2、前固定件前挡板4-3、后固定件4-4、后固定件支脚4-5、水平翼4-6、水平翼导流板4-7、竖直翼4-8、纵倾调节尾翼轴孔4-9以及纵倾调节尾翼定位孔4-10。前固定件4-1是横截面为近似半圆环形的薄壁结构，前固定件4-1底部设置前固定件支脚4-2，前固定件支脚4-2上设置若干螺纹孔用以通过螺钉和螺母将前固定件4-1与仪器吊舱底座1-3刚性连接，前固定件4-1前端刚性连接前固定件前挡板4-3；后固定件4-4是流线形薄壁结构，后固定件4-4设置在前固定件4-1后端，后固定件4-4、前固定件4-1分别与仪器吊舱底座1-3连接，后固定件4-4底部设置后固定件支脚4-5，用以通过螺钉和螺母将后固定件4-4与仪器吊舱底座1-3刚性连接；水平翼4-6刚性固定在后固定件4-4后端面底部，水平翼4-6左右两侧设置水平翼导流板4-7；
竖直翼4-8刚性固定在后固定件4-4后端面顶部，竖直翼4-8在顶部设置有纵倾调节尾翼轴孔4-9，又在纵倾调节尾翼轴孔4-9下方设置有纵倾调节尾翼定位孔4-10；竖直翼4-8前端面自下而上分别设有螺纹推杆后轴孔4-11和导杆后轴孔4-12。

[0060] 如图16-图17所示，翼式纵倾控制机构5包括纵倾调节尾翼5-1、纵倾调节尾翼导流板5-2、连杆5-3、纵倾调节尾翼安装孔5-4以及弧形定位件5-5；纵倾调节尾翼5-1为板状结构，纵倾调节尾翼5-1左右两端分别刚性固定一片纵倾调节尾翼导流板5-2；两根连杆5-3左右并列刚性固定在纵倾调节尾翼5-1下表面，连杆5-3在中上部设置纵倾调节尾翼安装孔5-4，纵倾调节尾翼5-1在纵倾调节尾翼安装孔5-4处与竖直翼4-8的纵倾调节尾翼轴孔4-9处铰接；弧形定位件5-5刚性固定在连杆5-3下端，弧形定位件5-5上均匀设置若干圆孔，其中的某一圆孔与竖直翼4-8上的纵倾调节尾翼定位孔4-10对位并插入定位栓，将翼式纵倾控制机构5锁定在某一攻角下。

[0061] 如图18所示，浮子式纵倾控制机构6包括浮子6-1、螺纹推杆电机6-2、螺纹推杆6-3、导向孔6-4以及导杆6-5；浮子6-1为轻质耐压材料制成的球形空腔结构，位于斜撑1-5与水平撑1-6围成的通道内，浮子6-1受到的浮力远大于浮子6-1与螺纹推杆电机6-2受到的重力；螺纹推杆电机6-2设置在浮子6-1内部，螺纹推杆电机6-2外壳与浮子6-1刚性连接；螺纹推杆6-3穿过浮子6-1与螺纹推杆电机6-2，一端嵌入挂钩1-11下端的螺纹推杆前轴孔1-12内，另一端嵌入竖直翼4-8下端的螺纹推杆后轴孔4-11内；导向孔6-4轴向与螺纹推杆6-3平行并刚性固定在浮子6-1最高处；导杆6-5穿过导向孔6-4，一端嵌入挂钩1-11上部的导杆前轴孔1-13内，另一端嵌入竖直翼4-8上部的导杆后轴孔4-12内；浮子6-1将在螺纹推杆电机
6-2驱动作用以及导杆6-5导向作用下，沿着螺纹推杆6-3前后移动从而改变本发明拖曳体的浮心纵向位置，进而达到控制本发明拖曳体纵倾角的目的。

[0062] 如图19所示，横倾控制系统7包括左前压载舱7-1、左后压载舱7-2、左连通管7-3、右前压载舱7-4、右后压载舱7-5、右连通管7-6、中间连通管7-7以及高速双向泵7-8；左前压载舱7-1、左后压载舱7-2分别设置在左升沉控制舱1-1前后两端，左前压载舱7-1、左后压载舱7-2通过左连通管7-3连通形成左侧压载舱；右前压载舱7-4、右后压载舱7-5设置在右升沉控制舱1-2前后两端，右前压载舱7-4、右后压载舱7-5通过右连通管7-6连通形成右侧压载舱；中间连通管7-7连通左连通管7-3和右连通管7-6，高速双向泵7-7设置在中间连通管7-7上。高速双向泵7-7工作时将压载水从左侧压载舱往右侧压载舱输送或从右侧压载舱往左侧压载舱输送从而改变本发明拖曳体的重心横向位置，进而达到控制本发明拖曳体横倾角的目的。

[0063] 如图1-图8所示，仪器吊舱8是水密的柱形空腔结构，仪器吊舱8安放在仪器吊舱底座1-3上，仪器吊舱底座1-3与前固定件4-1、后固定件4-4共同组成约束仪器吊舱8位移的结构，从而实现仪器吊舱8与拖曳体一起运动；仪器吊舱8前端为激光衍射探测采集装置，仪器吊舱8后端设置有水密舱盖。

[0064] 本发明的具体工作方式如下：

[0065] (1)根据探测任务要求将任务单元即仪器吊舱8放置到仪器吊舱底座1-3上，将前固定件4-1的前固定件支脚4-2、后固定件4-4的后固定件支脚4-5分别放置到仪器吊舱底座1-3相应位置，用螺钉和螺母将前固定件4-1与后固定件4-4分别与仪器吊舱底座1-3固定连接到一起；仪器吊舱8安装完毕后，在水箱中对水下拖曳体进行配平使得拖曳体横倾为零；
拖曳缆绳的一端穿过拖缆固定件1-7上的拖缆孔并固定，拖曳缆绳的另一端连接在航行器上的缆绳收放装置相应位置上；连接相关电缆，并将水下拖曳体放入海中某一深度，船舶、潜艇或直升飞机等航行器向前航行拖曳使得水下拖曳体向前航行。

[0066] (2)在拖航的过程中，本发明的水下拖曳体左升沉控制舱1-1、右升沉控制舱1-2等结构的流线型的外形有利于减小拖航阻力，较小的拖航阻力可减轻拖曳缆绳的张力从而减小缆绳断裂的风险，使得拖航较为安全；本发明的水下拖曳体拖航中发生纵摇、横摇或艏摇等不必要运动时，斜撑1-5、水平撑1-6等结构测投影或竖直投影面积较大的特性使得斜撑1-5、水平撑1-6等结构可以获得适当的抑制上述运动的运动阻尼，斜撑1-5、水平撑1-6等结构设计使得本发明的水下拖曳体航向稳定性较佳。

[0067] (3)在本发明的水下拖曳体以翼式纵倾控制机构5为主的纵倾预调节中：当水下拖曳体艏倾时，将拖曳体出水，去除翼式纵倾控制机构5的弧形定位件5-5上的的转角锁定插销，手动将纵倾调节尾翼5-1向前转动一定角度，重新插上锁定插销，使得纵倾调节尾翼5-1转角锁定。将拖曳体重新入水水，由于拖航过程中海水的流动作用，向前偏转的纵倾调节尾翼5-1获得向下的迫沉力，该迫沉力在水下拖曳体上形成一个顺时针方向力矩，顺时针方向力矩诱导水下拖曳体朝顺时针方向偏转，水下拖曳体艏倾消失；相反地，当水下拖曳体艉倾时，将拖曳体出水，去除翼式纵倾控制机构5的弧形定位件5-5上的的转角锁定插销，手动将纵倾调节尾翼5-1向后转动一定角度，重新插上锁定插销，使得纵倾调节尾翼5-1转角锁定。将拖曳体重新入水，由于拖航过程中海水的流动作用，向前偏转的纵倾调节尾翼5-1获得向上的提升力，该提升力在水下拖曳体上形成一个逆时针方向力矩，逆时针方向力矩诱导水下拖曳体朝逆时针方向偏转，水下拖曳体艉倾消失。在数据采集前通常需要进行若干次的试拖以便调整水下拖曳体纵倾角从而使得仪器吊舱8的工作效率最佳。

[0068] (4)在本发明的水下拖曳体拖航过程的升沉控制中：当拖曳体需要下沉时，升沉控制机构2的两个伺服电机2-5同步反转并分别带动与之对应的蜗杆2-4转动，蜗杆2-4又带动与之对应且相互啮合的涡轮2-3转动，而涡轮2-3又通过升沉控制水翼驱动轴2-2带动与之刚性连接的升沉控制水翼2-1逆时针转动，拖航过程中在海水流动作用下，升沉控制水翼2-1将获得方向朝下的迫沉力，而升沉控制水翼导流板2-6使上述流动得到加强从而使得上述迫沉力增大，该迫沉力诱导拖曳体下沉；当拖曳体需要上浮时，升沉控制机构2的两个伺服电机2-5同步正转并分别带动与之对应的蜗杆2-4转动，蜗杆2-4又带动与之对应且相互啮合的涡轮2-3转动，而涡轮2-3又通过升沉控制水翼驱动轴2-2带动与之刚性连接的升沉控制水翼2-1顺时针转动，拖航过程中在海水流动作用下，升沉控制水翼2-1将获得方向朝上的提升力，而升沉控制水翼导流板2-6使上述流动得到加强从而使得上述提升力增大，该提升力诱导拖曳体上浮；在上述拖曳体下沉或上浮控制中，两个伺服电机2-5均同步运作，使得升沉控制水翼2-1获得的驱动力较大且左右分布均衡，且由于涡轮2-3与蜗杆2-4单向传动特性使得上述传动过程是单向的，亦即两个伺服电机2-5可以驱动升沉控制水翼2-1，但升沉控制水翼2-1无法反向带动两个伺服电机2-5，这就使得升沉控制水翼2-1可以锁定在某一转角下而无需两个伺服电机2-5继续工作维持该偏转角，从而减轻了两个伺服电机2-5负担。如此，本发明的水下拖曳体便可动态控制入水深度。

[0069] (5)拖航时在本发明的水下拖曳体以浮子式纵倾控制机构6为主的纵倾实时动态调节中：当水下拖曳体需要艏部抬起时，螺纹推杆电机6-2正转，螺纹推杆电机6-2与浮子6-1一起沿着螺纹推杆6-3和导杆6-5向前运动，由于浮子6-1的受到的浮力远大于浮子6-1与螺纹推杆电机6-2受到的重力，本发明的拖曳体的浮心前移且浮心移动量远大于重心移动量，浮心在重心之前且浮力约等于重力，力矩诱导下拖曳体艏部被抬起；相反地，当水下拖曳体需要艏部下沉时，螺纹推杆电机6-2反转，螺纹推杆电机6-2与浮子6-1一起沿着螺纹推杆6-3和导杆6-5向后运动，由于浮子6-1的受到的浮力远大于浮子6-1与螺纹推杆电机6-2受到的重力，本发明的拖曳体的浮心后移且浮心移动量远大于重心移动量，浮心在重心之后且浮力约等于重力，力矩诱导下拖曳体艏部下沉。如此，本发明的水下拖曳体便可动态调节纵倾角使拖曳体稳定或实现特定纵摇动作。

[0070] (6)拖航时在本发明的水下拖曳体横倾控制中：当拖曳体需要向右侧倾斜时，高速双向泵7-8正转，压载水快速将压载水从左侧压载舱往右侧压载舱输送，使得拖曳体右侧增重、左侧减轻，力矩诱导下拖曳体向右侧倾斜；相反地，当拖曳体需要向左侧倾斜时，高速双向泵7-8反转，压载水快速将压载水从右侧压载舱往左侧压载舱输送，使得拖曳体左侧增重、右侧减轻，力矩诱导下拖曳体向左侧倾斜。如此，本发明的水下拖曳体便可动态调节横倾角使拖曳体稳定或实现特定横摇动作。

[0071] (7)在本发明的水下拖曳体拖航过程的转艏控制由转艏控制机构3设置在左右两个浮筒状舱室结构的后端的左右导管螺旋桨3-1正反转或转速差控制。当水下拖曳体需要逆时针转艏时，左浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1正转、右浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1反转或左浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1转速大于右浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨，左右两个导管螺旋桨3-1产生推力的总效果是在水平面内产生一个作用在拖曳体的逆时针的力矩，此力矩诱导拖曳体逆时针转艏；相反地，当水下拖曳体需要顺时针转艏时，左浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1反转、右浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1正转或左浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨3-1转速小于右浮筒状舱室结构后端的导管螺旋桨，左右两个导管螺旋桨3-1产生推力的总效果是在水平面内产生一个作用在拖曳体的顺时针的力矩，此力矩诱导拖曳体顺时针转艏。如此，本发明的水下拖曳体便可控制航向是拖曳体稳定或实现特定的水平面运动动作。

[0072] (8)在拖航的过程中，升沉控制机构2和转艏控制机构3以及拖曳缆绳协同作用，使得本发明的水下拖曳体完成指定的运动动作。

[0073] 本发明不受上述实施例约束，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。

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