一种水底巡航系统及可水底巡航水下滑翔机

本发明涉及新型海洋无人航行器，具体涉及一种水底巡航系统及可水底巡航水下滑翔机。

背景技术：

1、为了更好的开发和利用海洋资源，需要对海洋立体空间及海底环境进行长时间的探测。水下滑翔机可利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只有在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，具有效率高、续航力大的特点，适用于开展大范围、长时序的三维立体空间连续海洋观测活动，在海洋观测领域具有广阔的应用前景。

2、但传统的水下滑翔机无法实现对海底环境进行长时间、大范围的探测，即使是安装多个推进器的混合驱动水下滑翔机，依靠多个推进器的控制可实现临时的定点探测，但其为动态平衡状态，需要消耗大量的能量，达不到长时间探测的目的，实用性不强。可着陆水下滑翔机能够驻留海底，其不需要消耗能量来实现定点控制，可实现长期定点探测的任务，但是其不能海底巡航，无法实现大范围的海底环境探测，应用范围受限。

技术实现思路

1、发明目的：本发明目的是提供一种应用范围广、实用性强、可靠性高的水底巡航系统及可水底巡航水下滑翔机。

2、技术方案：本发明所述的水底巡航系统，包括支架、行驶系统、控制行驶系统旋出与收回的收放系统；其中，所述行驶系统包括悬挂系统和行走部，所述悬挂系统包括顺次铰接的摇杆、连杆、支撑杆，且所述摇杆顶端与所述支架铰接，摇杆侧壁与所述收放系统的输出端铰接，摇杆底部与所述连杆铰接，所述支撑杆顶端与所述支架铰接，支撑杆侧壁与所述连杆铰接；所述行走部固定于支撑杆底端；收放系统驱动时，所述摇杆自摇杆与支架铰接处转动，并带动连杆转动，连杆进而带动行走部以支撑杆与支架铰接处为轴相对支架转出或收回。

3、进一步的，所述行走部包括螺旋轮、设于螺旋轮内部的轮毂电机、连接轮毂电机和螺旋轮的轮辋；轮毂电机运行时，通过轮辋带动螺旋轮转动。

4、进一步的，所述摇杆在顶端设置两个铰接头与所述支架铰接，且两个铰接头的铰接轴在同一条直线上；所述支撑杆在顶端设置两个铰接头与所述支架铰接，且两个铰接头的铰接轴在同一条直线上。

5、进一步的，所述支撑杆、所述摇杆均为y形结构。

6、进一步的，所述收放系统采用液压机构，所述液压机构包括液压动力系统和液压执行机构，所述液压动力系统包括液压电机、液压泵、油箱、液压回路，所述液压执行机构为液压缸；其中，所述液压缸远离输出端的一端固定于所述支架，所述液压缸输出端为与该液压缸缸筒同轴连接的活塞杆，所述活塞杆底部与所述摇杆铰接，所述活塞杆顶部设有活塞且沿液压缸长度延伸方向伸缩；所述液压回路包括若干个引导液压油流向的软管、阀块、单向阀、电磁换向阀、溢流阀、管接头；所述液压电机、液压泵提供动力将液压油通过所述液压回路注入或抽出所述液压缸。

7、进一步的，所述活塞将液压缸分隔为互不连通的有杆腔和无杆腔，且设置第一油口与所述无杆腔连通，设置第二油口与所述有杆腔连通；通过第一油口将所述液压油自无杆腔注入或抽出，同时，通过第二油口将所述液压油自有杆腔抽出或注入，以驱动所述活塞杆的伸或缩，进而带动悬挂系统的转动；所述活塞杆伸长时，带动行走部收回至支架；所述活塞杆收缩时，带动行走部旋转出支架。

8、本发明所述的可水底巡航水下滑翔机，包括壳体、尾翼、设置于壳体内的水底巡航系统、浮力调节系统、控制系统、探测系统、动力推进系统、姿态调节系统、耐压舱，所述可水底巡航水下滑翔机基于所述水底巡航系统、浮力调节系统、姿态调节系统在水底巡航状态与水下滑翔状态之间自由切换；水底巡航状态时，所述收放系统控制行走部向壳体外转出，并由行走部带动壳体进行可控的水底巡航；水下滑翔状态时，所述收放系统控制行走部收回至壳体内，并通过所述姿态调节系统及浮力调节系统进行姿态变换。

9、进一步的，所述行驶系统两两一组，在壳体底部对称设置两组行驶系统；水底巡航状态时，所述行走部同时向下伸出，通过支撑杆支撑壳体，所述控制系统分别控制各行走部的轮毂电机转速以控制滑翔机水底巡航的速度及方向。

10、进一步的，所述支撑杆与支架的铰接轴中心线垂直于滑翔机纵向对称面；所述摇杆与支架的铰接轴中心线垂直于滑翔机纵向对称面。

11、进一步的，行走部转出且支撑杆垂直于滑翔机壳体上下对称面时，所述摇杆和连杆在同一条直线上，形成自锁。

12、有益效果：本发明具有如下显著效果：1、本发明应用范围广：本发明的可水底巡航水下滑翔机具有水下滑翔与水底巡航两种工作模式，水下滑翔模式可以完成大范围、长时序的三维连续海洋观测活动，水底巡航模式可以实现海底定点及设定目标区域的长时间探测活动，满足了水底探测和立体海洋环境观测的多种任务需求，应用范围广；2、本发明实用性强：本发明的行驶系统可由收放系统调节转动，可水底巡航水下滑翔机在水下滑翔模式时，水底巡航系统完全在滑翔机壳体内部，没有改变水下滑翔机的外形，保证了水下滑翔模式时优良的流体性能；本发明的水底巡航系统设计时收放系统、行走部等考虑了密封性要求，能够适应水底高压潮湿的环境；本发明的行走部采用螺旋轮形式，具有抓地力强、不易陷入泥土等优势，足以应对水底恶劣崎岖环境，提高滑翔机水底巡航时环境适应能力及探测性能；行走部的动力系统为轮毂电机，具有传动效率高、结构紧凑、安装方便、独立控制的优点，安装有水底巡航系统的水下滑翔机包含四组轮毂电机，四组轮毂电机单独控制，通过协调控制各轮毂电机的速度以控制整个滑翔机的速度和方向，且四驱方式具有环境适应性强的优点，本发明有很强的实用性；3、可靠性强：悬挂系统中的支撑杆及摇杆采用y型结构，能够增加悬挂系统的抗弯刚度，提高螺旋轮在受到横向冲击力时悬挂系统的结构强度；在行驶系统转出且支撑杆垂直于滑翔机壳体上下对称面时，摇杆和连杆在同一条直线上，形成自锁，能够消除行驶系统纵向的冲击力对液压机构的影响，能够增强水底巡航时的结构强度及稳定性；收放系统中执行机构采用液压缸的形式，具有收缩力大、控制方便、自锁的优点，能够安全可靠的控制行驶系统的旋转，本发明结构安全性及可靠性高。

技术特征：

1.一种水底巡航系统，其特征在于，所述水底巡航系统包括支架、行驶系统、控制行驶系统旋出与收回的收放系统；

2.根据权利要求1所述的水底巡航系统，其特征在于，所述行走部包括螺旋轮、设于螺旋轮内部的轮毂电机、连接轮毂电机和螺旋轮的轮辋；轮毂电机运行时，通过轮辋带动螺旋轮转动。

3.根据权利要求1所述的水底巡航系统，其特征在于，所述摇杆在顶端设置两个铰接头与所述支架铰接，且两个铰接头的铰接轴在同一条直线上；所述支撑杆在顶端设置两个铰接头与所述支架铰接，且两个铰接头的铰接轴在同一条直线上。

4.根据权利要求1所述的水底巡航系统，其特征在于，所述支撑杆、所述摇杆均为y形结构。

5.根据权利要求1所述的水底巡航系统，其特征在于，所述收放系统采用液压机构，所述液压机构包括液压动力系统和液压执行机构，所述液压动力系统包括液压电机、液压泵、油箱、液压回路，所述液压执行机构为液压缸；

6.根据权利要求5所述的水底巡航系统，其特征在于，所述活塞将液压缸分隔为互不连通的有杆腔和无杆腔，且设置第一油口与所述无杆腔连通，设置第二油口与所述有杆腔连通；通过第一油口将所述液压油自无杆腔注入或抽出，同时，通过第二油口将所述液压油自有杆腔抽出或注入，以驱动所述活塞杆的伸或缩，进而带动悬挂系统的转动；所述活塞杆伸长时，带动行走部收回至支架；所述活塞杆收缩时，带动行走部旋转出支架。

7.一种具有权利要求2至6其中任一项所述的水底巡航系统的可水底巡航水下滑翔机，其特征在于，可水底巡航水下滑翔机包括壳体、尾翼、设置于壳体内的水底巡航系统、浮力调节系统、控制系统、探测系统、动力推进系统、姿态调节系统、耐压舱，所述可水底巡航水下滑翔机基于所述水底巡航系统、浮力调节系统、姿态调节系统在水底巡航状态与水下滑翔状态之间自由切换；

8.根据权利要求7所述的可水底巡航水下滑翔机，其特征在于，所述行驶系统两两一组，在壳体底部对称设置两组行驶系统；水底巡航状态时，所述行走部同时向下伸出，通过支撑杆支撑壳体，所述控制系统分别控制各行走部的轮毂电机转速以控制滑翔机水底巡航的速度及方向。

9.根据权利要求7所述的可水底巡航水下滑翔机，其特征在于，所述支撑杆与支架的铰接轴中心线垂直于滑翔机纵向对称面；所述摇杆与支架的铰接轴中心线垂直于滑翔机纵向对称面。

10.根据权利要求7所述的可水底巡航水下滑翔机，其特征在于，行走部转出且支撑杆垂直于滑翔机壳体上下对称面时，所述摇杆和连杆在同一条直线上，形成自锁。

技术总结本发明公开了一种水底巡航系统及可水底巡航水下滑翔机。其中，水底巡航系统包括支架、行驶系统、控制行驶系统旋出与收回的收放系统；其中，行驶系统包括悬挂系统和行走部，悬挂系统包括顺次铰接的摇杆、连杆、支撑杆；行走部包括螺旋轮、轮毂电机、轮辋；行走部固定于支撑杆底端；收放系统采用液压机构，包括液压动力系统和液压执行机构；收放系统驱动时，能带动行走部以支撑杆与支架铰接处相对支架转出或收回。所述可水底巡航水下滑翔机可在水底巡航状态与水下滑翔状态之间自由切换，滑翔工作模式时能保持良好的流体性能，水底巡航工作模式时具有抓地力强、不易陷入泥土、方向控制良好等优点。本发明具有应用范围广、实用性强、可靠性高的特点。技术研发人员：韩月,朱信尧,刘承雨,柯维顺,张代雨,王树齐,朱仁庆受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9