一种可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统

本技术涉及可潜浮海洋航行器，具体地，涉及一种可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统。

背景技术：

1、可潜浮航行器在水下航行时，由于艇体的上下不对称性带来了直行时上下动压力差进而产生了上浮力，并且航速越高，上浮力越大，上浮力的存在，会使可潜伏航行器无法稳定的在水下潜航，易产生“跳跃”现象，不利于可潜伏航行器的稳定性控制。

2、当可潜伏航行器在水面以下航行时，水流过可潜伏航行器上下部分时会产生压力差，该过程产生的原理和机翼产生升力的原理基本一致，从结构上讲，可潜伏航行器上下外壳形状不对称是根本原因，这种形状上的差异是导致可潜伏航行器产生自升力的根本原因，自升力的大小会随着可潜伏航行器航速的变化而变化。此外，可潜伏航行器在水下航行时，受到水下暗流的影响，其航行状态并不是一直保持水平的，因此自升力的大小和方向都会发生变化。自升力在水平方向上的分力会向前或者向后，从而出现纵摇，可潜浮航行器在水下的纵摇运动，会使得运动方向不断发生变化，使得航行器的运动出现“跳跃”的现象。

3、现有的技术手段主要是利用减摇水舱来平衡力矩，起到减摇的目的，分为被动式减摇水舱和主动式减摇水舱，其中被动式减摇水舱通过将靠近船舯部的水舱在底部用管道连接起来，舱内注入适量的水，利用船本身的纵摇运动而引起水舱内水的物理运动来产生稳定力矩，此种方式不需要任何动力，所以称为被动式减摇水舱。然而，被动式减摇水舱的缺点在于：被动式减摇水舱是利用压载水舱里的水的转移来形成稳定力矩，当纵摇发生后，总是需要回复力矩形成以后对抑制纵摇才会有反应，这样使得响应的速度很慢；另外，被动式减摇水舱形成的回复力矩总是落后于纵摇发生的时刻，利用被动减摇水舱去平衡纵摇力矩会有较大的延迟，二者之间存在相位差。

4、主动式减摇水舱的原理是依靠角速度陀螺感应船的纵摇角速度信号，控制阀伺服机构，控制阀张开的大小，由泵将水从一个水舱打到另一个水舱的水量建立稳定力矩。主动式减摇水舱所需设备很多，主要包括控制系统、伺服系统、测水舱内水头或压力、水流速传感器、大功率的泵和原动机等。然而，主动式减摇水舱的缺点在于结构复杂，且涉及到的设备较多，费用昂贵，不适合生产中大规模应用。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、响应速度快的可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统。

2、为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

3、一种可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，包括一对首水平舵、感知模块以及与感知模块电性连接的控制模块，所述首水平舵固定在可潜伏航行器的头部，所述感知模块和控制模块固定在可潜伏航行器上，所述感知模块用于感知可潜浮航行器在水下航行时的角度数据，并将角度数据传输到所述控制模块，所述控制模块根据所述角度数据判定可潜浮航行器的姿态，控制模块通过控制所述首水平舵的舵机，产生可平衡可潜浮海洋航行器自升力的下压力。

4、可选地，所述首水平舵包括安定面和可转动角度的翼板，通过舵机控制翼板的转动角度提供可平衡可潜浮海洋航行器自升力的下压力。

5、可选地，所述减纵摇系统还包括一对尾水平舵，所述尾水平舵固定在可潜伏航行器的尾部，不可活动，用于配合所述首水平舵抵抗自升力。

6、可选地，所述感知模块包括一台惯性导航机。

7、可选地，所述感知模块可时刻读取可潜浮航行器水下航行时的俯仰角度、角速度和角加速度数据，并将数据传送到所述控制模块。

8、与现有技术相比，本实用新型结构简单，无需额外添加设备，费用相对较低。同时本实用新型响应速度快，当首水平舵的舵机接收到控制模块的指令后，可迅速完成操舵，将舵角调整到合适的角度，并且可以持续调整，直到潜航器的姿态稳定下来。

技术特征：

1.一种可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，其特征在于，所述减纵摇系统包括一对首水平舵、感知模块以及与感知模块电性连接的控制模块，所述首水平舵固定在可潜伏航行器的头部，所述感知模块和控制模块固定在可潜伏航行器上，所述感知模块用于感知可潜浮航行器在水下航行时的角度数据，并将角度数据传输到所述控制模块，所述控制模块根据所述角度数据判定可潜浮航行器的姿态，控制模块通过控制所述首水平舵的舵机，产生可平衡可潜浮海洋航行器自升力的下压力。

2.根据权利要求1所述的可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，其特征在于，所述首水平舵包括安定面和可转动角度的翼板，通过舵机控制翼板的转动角度提供可平衡可潜浮海洋航行器自升力的下压力。

3.根据权利要求1所述的可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，其特征在于，所述减纵摇系统还包括一对尾水平舵，所述尾水平舵固定在可潜伏航行器的尾部，不可活动，用于配合所述首水平舵抵抗自升力。

4.根据权利要求1所述的可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，其特征在于，所述感知模块包括一台惯性导航机。

5.根据权利要求4所述的可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，其特征在于，所述感知模块可时刻读取可潜浮航行器水下航行时的俯仰角度、角速度和角加速度数据，并将数据传送到所述控制模块。

技术总结本技术提供了一种可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统，所述减纵摇系统包括一对首水平舵、感知模块以及与感知模块电性连接的控制模块，所述首水平舵固定在可潜伏航行器的头部，所述感知模块和控制模块固定在可潜伏航行器上，所述感知模块用于感知可潜浮航行器在水下航行时的角度数据，并将角度数据传输到所述控制模块，所述控制模块根据所述角度数据判定可潜浮航行器的姿态，控制模块通过控制所述首水平舵的舵机，产生可平衡可潜浮海洋航行器自升力的下压力。本技术可潜浮海洋航行器用的减纵摇系统结构简单、响应速度快。技术研发人员：王健,王夏爽,柳俊杰,梁晓锋受保护的技术使用者：上海交通大学技术研发日：20231101技术公布日：2024/5/16