一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台制造技术

本实用新型专利技术公开一种水下机器人工程领域中的蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台，上壳体上表面上装有太阳能板，壳体外的尾部固定连接舵机系统，舵机系统尾部固定连接GPS和铱星通信模块；下壳体外部的左右两侧各设一个内部充有油液的外皮囊；内部充有油液的一个内皮囊经内皮囊油管连接双向齿轮泵一端，双向齿轮泵另一端经电磁阀连接油路分配器一端，油路分配器另一端分别通过左路油管和右路油管各连接同侧的一个外皮囊，两个外皮囊由连通油管连通；线性模组下方固定连接蓄电池组，带动蓄电池组前后移动；在蹼翼轴的左、右段上各连接一个橡胶蹼翼；具有水面航行和垂直滑翔两种运动模式。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于水下机器人工程领域，具体地说是一种水下滑翔测量平台，可用于海洋水体有关参数的监测以及海洋气象的观测等。
技术介绍
水下机器人作为一种重要的海洋作业已经在海洋科学研究、海洋资源开发、海洋大气物理、海洋生态等方面得到广泛应用。然而海洋是个广阔的水域，要想进行以上的任务并不容易，主要问题是由于水下机器人自身体积的制约，决定了其所带的能源很有限，其续航能力受到能源的极大限制。目前，太阳能、温差能、波浪能等新式能源已经在水下机器人领域得到一定的应用，现已开发并利用的有浮力驱动的水下滑翔机和利用波浪能的波浪滑翔机，然而，水下滑翔机采用的是圆筒和滑翔翼结构，采用单个外皮囊结构，传感器搭载空间很有限，而且其驱动原理决定了其只能用于水下海洋垂直面的数据测量，限制了在海洋工程的进一步应用。而波浪滑翔机采用的是三体结构，由浮体、系缆和水下滑翔体组成，结构比较分散，容易和海洋中的其余物体发生缠绕，而且其只能用于水面的数据测量。因此，考虑到海洋科学研究的复杂性，解决能源在海洋观测平台中制约问题，开发出一款能同时进行水面和水下垂直剖面的水下机器人测量平台是本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有水下滑翔机和波浪滑翔机的测量能力单一的问题，提供一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台及测量方法，能根据不同的洋研究的需要进行水面和水下垂直剖面海洋监测，同时还能有很大的空间供各种传感器安装，搭载能力更强，应用更加广泛。为实现上述目的，本技术一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台采用的技术方案是：包括一个壳体，该壳体由密封连接的上壳体和下壳体组成，在下壳体正下方的前后方各连接一个垂直的连接件，连接件下端共同连接前后水平布置的左侧板和右侧板，上壳体上表面上装有太阳能板，太阳能板连接位于壳体内部的蓄电池组；壳体外的尾部固定连接舵机系统，舵机系统尾部固定连接GPS和铱星通信模块；下壳体外部的左右两侧各设一个内部充有油液的外皮囊；壳体内部设有内皮囊、双向齿轮泵、伺服电机、控制系统、线性模组和驱动电机；伺服电机驱动双向齿轮泵工作，内部充有油液的一个内皮囊经内皮囊油管连接双向齿轮泵一端，双向齿轮泵另一端经电磁阀连接油路分配器一端，油路分配器另一端分别通过左路油管和右路油管各连接同侧的一个外皮囊，两个外皮囊由连通油管连通；在下壳体中央位置设置线性模组，线性模组连接驱动电机，线性模组下方固定连接蓄电池组，带动蓄电池组前后移动；左侧板和右侧板均垂直连接左右水平布置的蹼翼轴，在蹼翼轴的左、右段上各连接一个橡胶蹼翼，橡胶蹼翼在波浪的作用下向上或向下弯曲；所述GPS和铱星通信模块与岸上工作站实现通讯，控制系统分别连接太阳能板、驱动电机、电磁阀、伺服电机和舵机系统。本技术具有水面和垂直滑翔两种运动模式，可以根据不同的海洋研究需要实时进行切换，同时，波浪能、太阳能等海洋新能源的利用使得该平台具有超强的续航力，完全解决其能源供给问题，能实现大尺度和长期的海洋数据监测，其主要优点与有益效果具体是：1、本技术和传统的水下滑翔机的区别主要表现在：①本技术采用扁平的壳体结构，上表面有很大的面积以供太阳能板的安装，壳体不仅用于储存各个功能部件，而且其产生升力，使平台在水下滑翔时转化为驱动力；②本技术采用双外皮囊的结构，用一个油管连接构成连通器结构，增加系统的稳定性；③本技术俯仰调节系统采用线性模组，减少摩擦，增加其调节电能消耗；④本技术采用舵机系统用于方向控制。2、本技术和传统的波浪滑翔机的区别主要表现在：本技术的平台设计成单体结构，传统的波浪滑翔机采用刚性翼板在水动力作用下上下翻转的方式来进行波浪能的转化，而本技术采用橡胶蹼翼的方式，利用橡胶蹼翼的自身弹性变形获得驱动力，而且没有蹼翼轴和水下滑翔体壳体之间的相对运动，减少了摩擦，提高转化效率，此外，传统的波浪滑翔机只能利用波浪的上下震动获得驱动力，而本技术可以综合利用波浪上下震动以及平台的纵倾运动，这些运动对其驱动力的产生均有贡献，增加了波浪能的利用率。3、本技术续航力强：本技术在水面航行时利用波浪能来驱动，而水下滑翔则是利用通过改变浮力实现其下潜或上浮，进而获得前进的驱动力。同时，其电能由太阳能板源源不断的提供或补充，能源获取方式与传统水下机器人相比发生了根本变化，所以其续航力也是传统水下机器人无法比拟的。4、本技术操作简单：本技术作为海洋观测平台，没有推进器，通过通信系统对其发送指令和接收数据，实现自主作业，海洋观测数据在岸上即可定时获得，不需要人为干预。5、本技术安全可靠：本技术根据海洋观测任务可以自主作业，实现海洋水面或垂直面参数的监测，当有恶劣的海况（如台风等）出现时，可以切换到水下滑翔运动模式，基本上不会受此影响，保证了平台的稳定和安全。6.本技术成本低：本技术与传统海洋观测工具调查船、浮标等相比，不需要母船和人工干预，尤其是在大尺度的海洋观测中节省了大量的成本，如人力成本，母船燃料费用等。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详述。图1为本技术一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台的主视图；图2为图1的俯视图；图3为图2去掉上壳体、太阳能板、水下滑翔体等部件后的结构装配图；图4为图2中水下滑翔体的结构图；图5为图4中橡胶蹼翼及轴的左视装配图；图6为本技术一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台的控制框图。图中：1.GPS和铱星通信模块，2.舵机系统，3.上壳体，4.下壳体，5.翼板，6.连接件，7.左侧板，8.蹼翼轴，9.太阳能板，10.橡胶密封圈，11.控制系统，12.模组压片，13.连通油管，14.线性模组，15.蓄电池组，16.外皮囊，17.左路油管，18.右路油管，19.模组驱动电机，20.油路分配器，21.电磁阀，22.双向齿轮泵，23.伺服电机，24.内皮囊油管，25.内皮囊，26.橡胶蹼翼，27.蹼翼压片，28.右侧板。具体实施方式如图1、图2和图3所示，本技术蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台包括一个壳体，该壳体由上壳体3和下壳体4上下扣合在一起组成，上壳体3和下壳体4通过螺钉连接，二者之间用橡胶密封圈10密封。上壳体3和下壳体4的重合面外形类似于镜像梯形，横截面和纵切面形状为一曲率在0.15到3之间变化曲线。本专利技术还包括太阳能供电系统、舵机系统2、GPS和铱星通信模块1、浮力调节系统、姿态调节系统以及水下滑翔体。在壳体外部的左右两侧各安装一个翼板5。在壳体的正下方的前后方各连接一个垂直的连接件6，连接件6上端连接于下壳体4底部，连接件6下端共同连接左侧板7和右侧板28，左侧板7和右侧板28分别位于左、右侧，前后水平布置。在测量平台不工作时，左侧板7和右侧板28为前后布置的水平状态，与连接件6相垂直。太阳能供电系统由太阳能板9和蓄电池组15组成，太阳能板9安装在上壳体3的上表面上。安装时在上壳体3上表面上开凹槽，将太阳能板9放入凹槽以便固定，并与上壳体3通过螺钉连接。蓄电池组1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台，包括一个壳体，该壳体由密封连接的上壳体（3）和下壳体（4）组成，在下壳体（4）正下方的前后方各连接一个垂直的连接件（6），连接件（6）下端共同连接前后水平布置的左侧板（7）和右侧板（28），其特征是：上壳体（3）上表面上装有太阳能板（9），太阳能板（9）连接位于壳体内部的蓄电池组（15）；壳体外的尾部固定连接舵机系统（2），舵机系统（2）尾部固定连接GPS和铱星通信模块（1）；下壳体（4）外部的左右两侧各设一个内部充有油液的外皮囊（16）；壳体内部设有内皮囊（25）、双向齿轮泵（22）、伺服电机（23）、控制系统（11）、线性模组（14）和驱动电机（19）；伺服电机（23）驱动双向齿轮泵（22）工作，内部充有油液的一个内皮囊（25）经内皮囊油管（24）连接双向齿轮泵（22）一端，双向齿轮泵（22）另一端经电磁阀（21）连接油路分配器（20）一端，油路分配器（20）另一端分别通过左路油管（17）和右路油管（18）各连接同侧的一个外皮囊（16），两个外皮囊（16）由连通油管（13）连通；在下壳体（4）中央位置设置线性模组（14），线性模组（14）连接驱动电机（19），线性模组（14）下方固定连接蓄电池组（15），带动蓄电池组（15）前后移动；左侧板（7）和右侧板（28）均垂直连接左右水平布置的蹼翼轴（8），在蹼翼轴（8）的左、右段上各连接一个橡胶蹼翼（26），橡胶蹼翼（26）在波浪的作用下向上或向下弯曲；所述GPS和铱星通信模块（1）与岸上工作站实现通讯，控制系统（11）分别连接太阳能板（9）、驱动电机（19）、电磁阀（21）、伺服电机（23）和舵机系统（2）。...

【技术特征摘要】
1.一种蹼翼型波浪能水下滑翔测量平台，包括一个壳体，该壳体由密封连接的上壳体（3）和下壳体（4）组成，在下壳体（4）正下方的前后方各连接一个垂直的连接件（6），连接件（6）下端共同连接前后水平布置的左侧板（7）和右侧板（28），其特征是：上壳体（3）上表面上装有太阳能板（9），太阳能板（9）连接位于壳体内部的蓄电池组（15）；壳体外的尾部固定连接舵机系统（2），舵机系统（2）尾部固定连接GPS和铱星通信模块（1）；下壳体（4）外部的左右两侧各设一个内部充有油液的外皮囊（16）；壳体内部设有内皮囊（25）、双向齿轮泵（22）、伺服电机（23）、控制系统（11）、线性模组（14）和驱动电机（19）；伺服电机（23）驱动双向齿轮泵（22）工作，内部充有油液的一个内皮囊（25）经内皮囊油管（24）连接双向齿轮泵（22）一端，双向齿轮泵（22）另一端经电磁阀（21）连接油路分配器（20）一端，油路分配器（20）另一端分别通过左路油管（17）和右路油管（18）各连接同侧的一个外皮囊（16），两个外皮囊（16）由连通油管（13）连通；在下壳体（4）中央位置设置线性模组（14），线性模组（14）连接驱动电机（19），线性模组（14）下方固定连接蓄电池组（15），带动蓄电池组（15）前后移动；左侧板（7）和右侧板（28）均垂直连接左右水平布置的蹼翼轴（8），在蹼翼轴（8）的左、右段上各连接一个橡胶蹼翼（26），橡胶蹼翼（26）在波浪的作用下向上或向下弯曲；所述GPS和铱星通信模块（1）与岸上工...

【专利技术属性】
技术研发人员：田宝强，
申请(专利权)人：江苏科技大学，江苏科技大学海洋装备研究院，
类型：新型
国别省市：江苏;32