一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置

本技术属于水陆两栖无人机设备制造，具体涉及一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置。

背景技术：

1、海空跨介质两栖无人机是一种能同时拥有水中、空中运动能力，依靠自身能量多次跨越水、空两种介质，并通过搭载相应的传感器完成水中、空中作业任务的无人航行器。该航行器综合了水下机器人的隐蔽性、灵活性以及空中飞行器的快速性优势，可用于海洋环境常规监测和应急监测、海上救援等方面。

2、变浮力调节装置可主动或者被动的调节浮力大小，在不依赖推进器的情况下低功耗实现精确复杂的水下深度控制，也因此被广泛应用到各种类型水下机器人。由于跨海空介质无人机能源容量有限，为了实现空中和水下长时间续航需要在优化机体结构的同时配合小型化轻量化的浮力调节系统，以减少水下能源消耗和控制空气飞行中的总重。

3、现有技术中一般通过油囊实现变体积的方式，基于气囊并配备高压气瓶的方式可在降低结构复杂度的同时尽量减轻重量，然而这种方式需要频繁对气瓶进行补气，进而影响了两栖无人机的工作连续性，因此需要设计一种可长期连续循环使用的小型化轻量化变浮力调节装置。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型目的在于提供一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置，能够适应两栖无人机的小型化和模块化设计使用要求，无需更换气瓶或者充气，两栖无人机长时间运行时水下深度与姿态控制操作方便，安全冗余度高。

2、本实用新型所采用的技术方案为：

3、一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,包括有密封舱，所述密封舱的外部设置有多个气囊，所述密封舱的内腔设置有气压调节机构和电气控制机构，所述气压调节机构通过气体导管贯穿连通至每个气囊；

4、所述密封舱外部还设置有防水声呐模块和深度传感器；

5、所述电气控制机构用于根据防水声呐模块和深度传感器的探测数据驱动气压调节机构通过气囊调节浮力。

6、进一步地，所述气压调节机构包括有耐压储气罐和隔膜真空气泵，耐压储气罐经隔膜真空气泵连接至气囊；所述隔膜真空气泵用于将耐压储气罐内的气体输送至气囊内，或者将气囊内的气体抽吸回输至耐压储气罐内。

7、进一步地，所述电气控制机构包括有推进器控制模块，所述推进器控制模块连接至隔膜真空气泵、防水声呐模块和深度传感器，所述推进器控制模块用于根据防水声呐模块和深度传感器的探测数据驱动控制隔膜真空气泵运行状态。

8、进一步地，所述密封舱包括有圆筒形结构的舱体，舱体上下两端分别设置有上密封盖和下密封座，沿着上密封盖外围的圆周方向均匀设置有四个气囊；所述防水声呐模块固定设置于下密封座的底面中部，所述深度传感器固定设置于上密封盖的顶面上；

9、所述舱体的内腔设置有支撑架，所述支撑架包括有多根竖向支撑柱和多层水平方向的支撑板，多根支撑柱沿着圆周方向设置于舱体内腔靠近内壁的位置上，每根支撑柱的下端分别固定支撑连接于下密封座上，多层支撑板固定连接于支撑柱上；

10、所述气压调节机构和电气控制机构通过多层支撑板支撑设置于舱体的内腔；

11、所述上密封盖的顶面上设置有第一穿线螺栓和第二穿线螺栓；第一穿线螺栓用于供防水声呐模块通过电气导线连接至电气控制机构，第二穿线螺栓用于供四个气囊通过气体导管连接至气压调节机构。

12、进一步地，所述耐压储气罐通过第一支撑板固定支撑设置于支撑架上靠近底端的位置；

13、所述隔膜真空气泵通过第三支撑板固定支撑设置于支撑架的中部；

14、所述推进器控制模块通过第四支撑板固定支撑设置于支撑架上靠近上端的位置。

15、再进一步地，所述气压调节机构还包括有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和高压气管；所述耐压储气罐通过高压气管经第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连通至隔膜真空气泵的进气口，隔膜真空气泵的出气口通过第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀经气体导管连接至气囊。

16、再进一步地，所述气压调节机构还包括有应急气体小钢瓶、气瓶接口件和减压阀，所述应急气体小钢瓶依次经气瓶接口件、减压阀和第五电磁阀也连接至气体导管，从而通过气体导管也连接至气囊。

17、再进一步地，所述电气控制机构还包括有微型计算机、分压分电板、电源模块、漏水检测传感器、电磁继电器和遥控器模块；所述分压分电板和电源模块通过电磁继电器连接至隔膜真空气泵和各电磁阀；

18、所述漏水检测传感器用于检测密封舱是否发生泄露的数据，并传输至推进器控制模块；

19、所述电源模块用于提供电源并管理控制电源；

20、所述分压分电板用于将电池管理模块输出的电能分压输送至各用电模块；

21、所述遥控器模块用于接收并反馈远程遥控信号；

22、所述微型计算机用于接收各检测反馈信号并进行逻辑运算后，输出控制信号至控制推进器控制模块、分压分电板、电源模块。

23、再进一步地，所述电气控制机构还包括有一个或者多个电源控制防水开关，每个所述电源控制防水开关均包裹设置于气囊内部。

24、最后，所述上密封盖和下密封座均为圆盘形结构，上密封盖与下密封座分别通过两个o形密封圈密封连接在舱体的上下两端。

25、本实用新型的有益效果为：

26、一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置，在密封舱的外部设置有多个气囊、防水声呐模块和深度传感器，在密封舱体的内腔设置气压调节机构和电气控制机构，气压调节机构通过气体导管贯穿连通至每个气囊；电气控制机构用于根据防水声呐模块和深度传感器的探测数据驱动气压调节机构通过气囊调节浮力；能够适应两栖无人机的小型化和模块化设计使用要求，无需更换气瓶或者充气，两栖无人机长时间运行时水下深度与姿态控制操作方便，安全冗余度高；结构简单紧凑，体积小重量轻，占用空间少，能够适应两栖无人机的小型化和模块化设计使用要求。

技术特征：

1.一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置，其特征在于：包括有密封舱，所述密封舱的外部设置有多个气囊，所述密封舱的内腔设置有气压调节机构和电气控制机构，所述气压调节机构通过气体导管贯穿连通至每个气囊；

2.根据权利要求1所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述气压调节机构包括有耐压储气罐和隔膜真空气泵，耐压储气罐经隔膜真空气泵连接至气囊；所述隔膜真空气泵用于将耐压储气罐内的气体输送至气囊内，或者将气囊内的气体抽吸回输至耐压储气罐内。

3.根据权利要求2所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述电气控制机构包括有推进器控制模块，所述推进器控制模块连接至隔膜真空气泵、防水声呐模块和深度传感器，所述推进器控制模块用于根据防水声呐模块和深度传感器的探测数据驱动控制隔膜真空气泵运行状态。

4.根据权利要求3所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述密封舱包括有圆筒形结构的舱体，舱体上下两端分别设置有上密封盖和下密封座，沿着上密封盖外围的圆周方向均匀设置有四个气囊；所述防水声呐模块固定设置于下密封座的底面中部，所述深度传感器固定设置于上密封盖的顶面上；

5.根据权利要求4所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述耐压储气罐通过第一支撑板固定支撑设置于支撑架上靠近底端的位置；

6.根据权利要求2所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述气压调节机构还包括有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和高压气管；所述耐压储气罐通过高压气管经第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀连通至隔膜真空气泵的进气口，隔膜真空气泵的出气口通过第一电磁阀、第四电磁阀和第五电磁阀经气体导管连接至气囊。

7.根据权利要求6所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述气压调节机构还包括有应急气体小钢瓶、气瓶接口件和减压阀，所述应急气体小钢瓶依次经气瓶接口件、减压阀和第五电磁阀也连接至气体导管，从而通过气体导管也连接至气囊。

8.根据权利要求7所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述电气控制机构还包括有微型计算机、分压分电板、电源模块、漏水检测传感器、电磁继电器和遥控器模块；所述分压分电板和电源模块通过电磁继电器连接至隔膜真空气泵和各电磁阀；

9.根据权利要求1所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述电气控制机构还包括有一个或者多个电源控制防水开关，每个所述电源控制防水开关均包裹设置于气囊内部。

10.根据权利要求4所述适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置,其特征在于：所述上密封盖和下密封座均为圆盘形结构，上密封盖与下密封座分别通过两个o形密封圈密封连接在舱体的上下两端。

技术总结本技术公开了一种适用于跨海空介质两栖无人机的变浮力调节装置，在密封舱的外部设置有多个气囊、防水声呐模块和深度传感器，在密封舱体的内腔设置气压调节机构和电气控制机构，气压调节机构通过气体导管贯穿连通至每个气囊；电气控制机构用于根据防水声呐模块和深度传感器的探测数据驱动气压调节机构通过气囊调节浮力；能够适应两栖无人机的小型化和模块化设计使用要求，无需更换气瓶或者充气，两栖无人机长时间运行时水下深度与姿态控制操作方便，安全冗余度高；结构简单紧凑，体积小重量轻，占用空间少，能够适应两栖无人机的小型化和模块化设计使用要求。技术研发人员：胡水波,邬国锋,刘帅伟受保护的技术使用者：深圳大学技术研发日：20230822技术公布日：2024/6/20