一种基于麦克斯韦效应的水下航行器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，包括机体、浮力调节系统、导航与控制系统、测量与通讯系统、供电系统和驱动系统；其中浮力调节系统包括第一水箱、第二水箱、第一转换器、第二转换器和永磁铁；本发明专利技术提供的基于麦克斯韦效应的水下航行器，利用麦克斯韦效应中的电磁感应效应进行浮力调节，仅通过电磁感应效应作为动力输出，来灵活调节机体内部的水箱的进水和排水，即可实现调节航行器的航行状态，结构简单，突破了传统航行器浮力调节装置的复杂性；同时还提高了航行器的灵活性，降低耗能，能够实现长时间的水下勘测作业。 1

An underwater vehicle based on Maxwell's effect

The invention discloses an underwater vehicle based on the Maxwell effect, including the body, the buoyancy regulation system, the navigation and control system, the measurement and communication system, the power supply system and the driving system. The buoyancy regulation system includes the first water tank, the second water tank, the first converter, the second converter and the permanent magnet. The underwater vehicle based on the Maxwell effect is provided by Ming Dynasty, which can adjust the buoyancy by using the electromagnetic induction effect of Maxwell's effect, only through the electromagnetic induction effect as the power output, to adjust the water and drainage of the tank inside the body flexibly, so as to adjust the navigation state of the navigator, the structure is simple and the breakthrough can be achieved. The complexity of the buoyancy adjustment device of the traditional aircraft is made. At the same time, the flexibility of the vehicle is improved, the energy consumption is reduced, and the long time underwater survey can be realized. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于麦克斯韦效应的水下航行器
本专利技术涉及水下航行器
，特别是涉及一种基于麦克斯韦效应的水下航行器。
技术介绍
麦克斯韦电磁理论(Maxwell'stheoryofelectromagnetism)是由麦克斯韦基于电学和磁学的经验定律(包括：库仑定律，安培定律，毕-沙定律，法拉第电磁感应定律)总结分析得到的方程。该方程进一步对安培定律进行分析总结：提出磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流激发，形成的磁场都是涡旋场，磁感应线是闭合线。近些年，随着海洋资源开发的推进及各国对海洋权益的重视，水下航行器AUV(Autonomousunderwatervehicle)具有非凡的意义。虽然现有的部分航行器能够完成大潜深，长距离航行，但是普遍存在耗能高、定位精度差、续航时间短及事故率高等问题。我国在AUV升沉系统领域的研究比较落后，大多采用国外基于柱塞泵等液压系统改变压力的方式实现升沉过程，常用的有美国海军研制的海水泵式浮力调节系统和日本研制的油囊式浮力调整系统。同时，目前研制的水下航行器普遍具有装置结构复杂，耗能较多，精度控制差，数据传输困难等缺点；因此，AUV在开展大潜深、低功耗、高可靠性、可重复提供高精度浮力等方面还有极大的研究空间。综上，现有的水下航行器，存在装置结构复杂、耗能高、控制精度低的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，以解决上述现有技术存在的问题，具有结构简单，耗能低，控制精度和灵活性高的优点。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，包括机体、浮力调节系统、导航与控制系统、测量与通讯系统、供电系统和驱动系统；所述浮力调节系统包括第一水箱、第二水箱、第一转换器、第二转换器和永磁铁，所述第一水箱和所述第二水箱分别设置于所述机体内部的首端和尾端，所述第一转换器设置于所述第一水箱的尾端，所述第二转换器设置于所述第二水箱的首端，所述第一转换器和所述第二转换器内部均设置有电磁线圈，所述永磁铁设置于所述第一转换器和所述第二转换器之间，所述第一水箱通过第一进水口与所述机体外部连通，所述第一水箱内部设置有第一活塞，所述第一活塞通过第一连杆机构与所述第一转换器连接，所述第一转换器能够通过所述第一连杆机构带动所述第一活塞移动，所述第一活塞的移动能够改变所述第一水箱内部的储水量；所述第二水箱通过第二进水口与所述机体外部连通，所述第二水箱内部设置有第二活塞，所述第二活塞通过第二连杆机构与所述第二转换器连接，所述第二转换器能够通过所述第二连杆机构带动所述第二活塞移动，所述第二活塞移动能够改变所述第二水箱内部的储水量；所述导航与控制系统用于对航行器进行水下导航和行为控制，所述测量与通讯系统用于海水信息收集和人机交互，所述供电系统用于给整个航行器提供能源，所述驱动系统用于驱动航行器移动。优选地，所述第一水箱设置有两个，两个所述第一水箱对称设置于所述机体首端两侧，两个所述第一水箱的外侧壁首端均设置有一个所述第一进水口，两个所述第一水箱内部的所述第一活塞均通过一个所述第一连杆机构与所述第一转换器连接；所述第二水箱设置有两个，两个所述第二水箱称设置于所述机体尾端两侧，两个所述第二水箱的外侧壁尾端均设置有一个所述第二进水口，两个所述第二水箱内部的所述第二活塞均通过所述第二连杆机构与第二所述转换器连接。优选地，所述第一转换器设置于一带有转换器滑道的第一转换器支架内，所述第一转换器支架首端设置有一与所述第一转换器首端连接的一转动电机；所述第一转换器为一空心圆柱体，所述第一转换器的侧壁上周向均匀设置有四个圆柱形第一滑槽，其中三个所述第一滑槽设置于所述第一转换器首端，剩余一个所述第一滑槽设置于所述第一转换器尾端，四个所述第一滑槽之间均连接有两条并列设置的转换滑槽。优选地，所述第一连杆机构包括第一活塞杆和第一伸缩杆，其中，所述第一活塞杆一端与所述第一活塞连接，所述第一活塞杆另一端与所述第一伸缩杆一端铰接，所述第一伸缩杆另一端活动连接有第一滚动球，所述第一滚动球设置于其中一个所述第一滑槽内，所述第一伸缩杆中部设置有一支点。优选地，所述第二转换器设置于一带有转换器滑道的第二转换器支架内，所述第二转换器为一空心圆柱体，所述第二转换器的侧壁上周向均匀设置有两个圆柱形第二滑槽。优选地，所述第二连杆机构包括第二活塞杆和第二伸缩杆，其中，所述第二活塞杆一端与所述第二活塞连接，所述第二活塞杆另一端与所述第二伸缩杆一端铰接，所述第二伸缩杆另一端活动连接有第二滚动球，所述第二滚动球设置于其中一个所述第二滑槽内，所述第二伸缩杆中部设置有另一支点。优选地，所述第一活塞与所述第一水箱过渡配合，所述第二活塞与所述第二水箱过渡配合，所述第一活塞上和所述第二活塞上均套设有防水橡胶活塞套环，所述第一水箱和所述第二水箱为内部设置有橡胶套的不锈钢水箱。优选地，所述永磁铁设置于所述机体的中心处，所述第一转换器和所述第二转换器关于所述永磁铁对称设置，所述永磁铁为一块带有Ni-P合金镀层的圆柱形钕铁硼永磁铁，所述电磁线圈为设置于所述第一转换器的空心内部和所述第二转换器的空心内部的带有铁氧体磁芯的HS-04电磁空心线圈。优选地，所述导航与控制系统设置于所述机体内部首端，所述导航与控制系统包括导航系统和控制系统，所述导航系统设置为惯性导航系统，所述控制系统为单片机，所述控制系统分别与所述导航系统、所述浮力调节系统、所述测量与通讯系统、所述供电系统和所述驱动系统通过导线连接；所述测量与通讯系统设置于导航与控制系统首端，所述测量与通讯系统包括传感器和水声通信系统，其中，所述传感器裸露于所述机体外部，所述水声通信系统包括核心处理器和与所述核心处理器相互连接的水声Modem模块、VHF模块、人机交互模块、SD卡存储模块和GPS定位模块。优选地，所述供电系统包括内部设置有电池的两个电池箱，两个所述电池箱设置于所述永磁铁两侧，所述电池为氢氧燃料电池；所述驱动系统设置于所述机体尾部，所述驱动系统包括依次连接的电动机、减速器和螺旋桨。本专利技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：本专利技术提供的基于麦克斯韦效应的水下航行器，利用麦克斯韦效应中的电磁感应效应进行浮力调节，仅通过电磁感应效应作为动力输出，来灵活调节机体内部的水箱的进水和排水，即可实现调节航行器的航行状态，结构简单，突破了传统航行器浮力调节装置的复杂性；同时还提高了航行器的灵活性，降低耗能，能够实现长时间的水下勘测作业。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中基于麦克斯韦效应的水下航行器的结构示意图；图2为本专利技术中浮力调节系统的结构示意图；图3为本专利技术中第一转换器的圆柱侧面展开结构示意图；图4为本专利技术中第二转换器的圆柱侧面展开结构示意图；图中：1-机体、2-浮力调节系统、3-导航与控制系统、4-测量与通讯系统、5-供电系统、6-驱动系统、7-第一水箱、8-第二水箱、9-第一转换器、10-第二转换器、11-永磁铁、12-第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，其特征在于：包括机体、浮力调节系统、导航

【技术特征摘要】
1.一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，其特征在于：包括机体、浮力调节系统、导航与控制系统、测量与通讯系统、供电系统和驱动系统；所述浮力调节系统包括第一水箱、第二水箱、第一转换器、第二转换器和永磁铁，所述第一水箱和所述第二水箱分别设置于所述机体内部的首端和尾端，所述第一转换器设置于所述第一水箱的尾端，所述第二转换器设置于所述第二水箱的首端，所述第一转换器和所述第二转换器内部均设置有电磁线圈，所述永磁铁设置于所述第一转换器和所述第二转换器之间，所述第一水箱通过第一进水口与所述机体外部连通，所述第一水箱内部设置有第一活塞，所述第一活塞通过第一连杆机构与所述第一转换器连接，所述第一转换器能够通过所述第一连杆机构带动所述第一活塞移动，所述第一活塞的移动能够改变所述第一水箱内部的储水量；所述第二水箱通过第二进水口与所述机体外部连通，所述第二水箱内部设置有第二活塞，所述第二活塞通过第二连杆机构与所述第二转换器连接，所述第二转换器能够通过所述第二连杆机构带动所述第二活塞移动，所述第二活塞移动能够改变所述第二水箱内部的储水量；所述导航与控制系统用于对航行器进行水下导航和行为控制，所述测量与通讯系统用于海水信息收集和人机交互，所述供电系统用于给整个航行器提供能源，所述驱动系统用于驱动航行器移动。2.根据权利要求1所述的基于麦克斯韦效应的水下航行器，其特征在于：所述第一水箱设置有两个，两个所述第一水箱对称设置于所述机体首端两侧，两个所述第一水箱的外侧壁首端均设置有一个所述第一进水口，两个所述第一水箱内部的所述第一活塞均通过一个所述第一连杆机构与所述第一转换器连接；所述第二水箱设置有两个，两个所述第二水箱称设置于所述机体尾端两侧，两个所述第二水箱的外侧壁尾端均设置有一个所述第二进水口，两个所述第二水箱内部的所述第二活塞均通过所述第二连杆机构与第二所述转换器连接。3.根据权利要求2所述的基于麦克斯韦效应的水下航行器，其特征在于：所述第一转换器设置于一带有转换器滑道的第一转换器支架内，所述第一转换器支架首端设置有一与所述第一转换器首端连接的一转动电机；所述第一转换器为一空心圆柱体，所述第一转换器的侧壁上周向均匀设置有四个圆柱形第一滑槽，其中三个所述第一滑槽设置于所述第一转换器首端，剩余一个所述第一滑槽设置于所述第一转换器尾端，四个所述第一滑槽之间均连接有两条并列设置的转换滑槽。4.根据权利要求3所述的基于麦克斯韦效应的水下航行器，其特征在于：所述第一连杆机构包括第一活塞杆和第一伸缩杆，其中，所述第一活塞杆一...

【专利技术属性】
技术研发人员：羊秋玲，李洋，黄向党，
申请(专利权)人：海南大学，
类型：发明
国别省市：海南,46