一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器的制作方法

本发明涉及无人航行器，尤其涉及一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器。

背景技术：

1、无人水翼航行器是指使用水翼作为升力来源的无人航行器，其水平动力来自推进器，其重力由水翼升力抵消。当无人水翼航行器前进的速度足够大时，无人水翼航行器的浮体部分将脱离水面，如需控制无人水翼航行器，则必须获取浮体部分的出水高度。

2、作为无人水面航行器的一种，可以采用各种传感器获取水翼的姿态。现有无人水面航行器中，不涉及对航行器出水高度的获取；现有无人机如多旋翼、无人直升机等飞行航行器中，采用气压表进行高度获取；现有无人潜航器中，则采用深度表进行高度获取。

3、使用气压表或深度表获取高度/深度时，基本采用压力传感器，这类传感器性能可靠，但对于近水面航行的无人水翼航行器而言，出入水时的压力系数不一致，难以良好的识别出入水状态，同时难以消除波动水面的影响，会造成无人水翼航行器姿态测量错误，无法进行控制。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述问题，提出了一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器，通过在浮体安装编码器以及一端为设有浮力块的测量杆，计算测量杆的转动角度，从而换算编码器距离水面的位置，最终获取无人水翼航行器的出水高度。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

3、一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器，其特征在于，包括浮体、水翼、推进器、连接竖杆以及角位移编码器；

4、所述角位移编码器安装在所述浮体上，所述角位移编码器有一个旋转轴，所述旋转轴上安装有垂直于所述旋转轴的测量杆，所述测量杆的第一端安装在所述旋转轴上，第二端设有一个浮力块；所述测量杆绕所述角位移编码器自由转动，所述测量杆绕所述角位移编码器的转动角度可由所述角位移编码器识别获取，以所述测量杆铅直向下为所述转动角度的零点；

5、所述浮体下方通过所述连接竖杆连接所述水翼，所述水翼通过连接件连接所述推进器；

6、当所述推进器不工作时，所述浮体漂浮在水面上，所述测量杆的所述第二端受所述浮力块作用漂浮在水面上，所述角位移编码器识别获取所述测量杆绕所述旋转轴的第一转动角度；

7、当所述推进器工作时，所述水翼提供升力使所述浮体脱离水面，所述角位移编码器也随所述浮体脱离水面，所述测量杆的所述第一端随所述角位移编码器脱离水面，所述测量杆的所述第二端随所述浮力块漂浮在水面上，所述角位移编码器识别获取所述测量杆绕所述旋转轴的第二转动角度；

8、根据所述第一转动角度和所述第二转动角度，以及所述测量杆的所述第一端和所述第二端间的直线距离，计算所述旋转轴与所述水面的距离；

9、根据所述距离和所述旋转轴与所述浮体质心的位置关系，计算所述无人水翼航行器的出水高度。

10、进一步地，所述水翼包括前水翼、后水翼以及连接所述前水翼和所述后水翼的水翼横梁；所述前水翼和所述前水翼固定在所述水翼横梁的前端，所述后水翼固定安装在所述水翼横梁的后端；

11、所述前水翼包括左前水翼和右前水翼，所述左前水翼和所述右前水翼关于对称平面对称，所述后水翼关于所述对称平面对称；

12、所述浮体关于所述对称平面对称。

13、进一步地，所述测量杆为1个，所述角位移编码器的数量为1个，所述测量杆为对称结构，所述测量杆的对称面与所述对称平面重合。

14、进一步地，所述测量杆为2个，所述角位移编码器的数量为2个，所述两个测量杆关于所述对称平面对称分布，所述两个角位移编码器关于所述对称平面对称分布。

15、进一步地，浮体中设有容纳所述测量杆的沟槽，当所述浮体漂浮在水面上时，所述测量杆可在所述沟槽内绕所述旋转轴自由转动，不被所述浮体遮挡；所述沟槽的数量与所述测量杆的数量相同。

16、进一步地，所述旋转轴垂直于所述对称平面。

17、进一步地，所述浮体内还设有水密舱，所述水密舱内安装供能系统和控制器。

18、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

19、通过安装浮力块，可以利用浮力使测量杆始终位于水面以上，使用角位移编码器可以读取测量杆的旋转角度，进而换算出编码器距离水面的位置，最终获取无人水翼航行器的出水高度。这种结构不使用压力传感器，减少了水面波动的影响，也避免了出入水时压力波动的影响。

技术特征：

1.一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器，其特征在于，包括浮体、水翼、推进器、连接竖杆以及角位移编码器；

2.根据权利要求1所述的无人水翼航行器，其特征在于，所述水翼包括前水翼、后水翼以及连接所述前水翼和所述后水翼的水翼横梁；所述前水翼和所述前水翼固定在所述水翼横梁的前端，所述后水翼固定安装在所述水翼横梁的后端；

3.根据权利要求2所述的无人水翼航行器，其特征在于，所述测量杆为1个，所述角位移编码器的数量为1个，所述测量杆为对称结构，所述测量杆的对称面与所述对称平面重合。

4.根据权利要求2所述的无人水翼航行器，其特征在于，所述测量杆为2个，所述角位移编码器的数量为2个，所述两个测量杆关于所述对称平面对称分布，所述两个角位移编码器关于所述对称平面对称分布。

5.根据权利要求3或4所述的无人水翼航行器，其特征在于，浮体中设有容纳所述测量杆的沟槽，当所述浮体漂浮在水面上时，所述测量杆可在所述沟槽内绕所述旋转轴自由转动，不被所述浮体遮挡；所述沟槽的数量与所述测量杆的数量相同。

6.根据权利要求5所述的无人水翼航行器，其特征在于，所述旋转轴垂直于所述对称平面。

7.根据权利要求2所述的无人水翼航行器，其特征在于，所述浮体内还设有水密舱，所述水密舱内安装供能系统和控制器。

技术总结本发明公开了一种使用编码器测量出水高度的无人水翼航行器。通过安装浮力块，可以利用浮力使测量杆始终位于水面以上，使用角位移编码器可以读取测量杆的旋转角度，进而换算出编码器距离水面的位置，最终获取无人水翼航行器的出水高度。这种结构不使用压力传感器，减少了水面波动的影响，也避免了出入水时压力波动的影响。技术研发人员：毛翎,王勇,连梓翔受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七六O研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18