一种具备自弃式机翼的大型水下航行器制造技术

本发明专利技术公开一种具备自弃式机翼的大型水下航行器，包括艏部总成、中部总成、尾部总成和机翼单元，艏部总成包括抛缆模块、艏部外壳、艏部连接环和前玻璃钢外壳；抛缆模块与艏部外壳前端通过环向的螺栓固定连接；艏部外壳与前玻璃钢外壳通过艏部连接环连接；前玻璃钢外壳内部通过前连接固定块连接有前浮力调节模块；中部总成包括中舱前连接环、中舱外壳和中舱后连接环，中舱外壳内设有电源模块、姿态调节模块和控制模块；尾部总成包括后玻璃钢壳体、后连接固定块、后浮力调节模块、机翼固定条、通讯模块、抛载、十字舵和推进器；机翼单元包含机翼加紧释放机构和机翼本体，所述机翼加紧释放机构包括电机、联轴器、限位杆、丝母和丝杠。

A large underwater vehicle with self discarding wing

【技术实现步骤摘要】
一种具备自弃式机翼的大型水下航行器
本专利技术属于新型海洋航行器领域，涉及带翼水下航行器，具体的说是一种采用一种具备自弃式机翼的大型水下航行器。
技术介绍
随着“海洋强国”战略的提出，发展海洋、认识海洋、经略海洋已经变得越来越重要，海洋科学研究对于正好的认识海洋自然现象具有重要的现实意义。水下航行器平台技术作为搭载海洋物理信息传感器的重要工具得到了快速的发展，其续航能力强、航程远、隐蔽性强的特点使得其非常适合海洋生、化、物等参数的测量工作，是最常用的水下移动观测平台之一，而单独依靠螺旋桨推进的水下航行器的续航能力较为有限，集合浮力驱动和螺旋桨驱动的混合驱动水下航行器应运而生。国际上，较为成熟的混合驱动水下滑翔机主要有美国Webb公司研发的SlocumG3Glider、美国佛罗里达理工学院的AUV-Glider、西班牙地中海研究中心的Fòlaga系列以及加拿大蒙特利海洋研究所的Tethys。Webb公司研发的SlocumG3Glider最大潜深1000m，螺旋桨最大推进速度1m/s，混合驱动模式下最大续航里程为13000km(未见纯螺旋桨模式下航程数据)，最大运行时间为18个月。美国佛罗里达理工学院的AUV-Glider在尾部安装有两个螺旋桨推进器，其最大宽度为1.59m，最大长度为1.93m，最大高度为0.58m，最大设计深度为6000m，实际测试下潜深度达到4000m，螺旋桨最大设计速度为2m/s，实测最大推进速度1m/s，未对外公布其续航能力数据。西班牙地中海研究中心的Fòlaga系列目前已研制出三代产品，螺旋桨最大推进速度1.01m/s，该状态下的续航里程为57.6km，最大潜深100m。相关海试已证实加拿大蒙特利海洋研究所的Tethys系列混合驱动水下滑翔机，在1m/s航行速度下续航里程可达1800km，在节能模式下，预计可以突破3000km。Z-ray是X-ray的下一代产品，由Scripps海洋研究所、华盛顿大学物理实验室和美国海军太空和海军战争系统中心共同研制而成，升阻比为35/1，设计最大深度为300m，具有更好的水动力性能，在空气中的重量为680kg。Z-ray负载能力突出，负载包括安装在滑翔机前部的27单元水听器阵列，位于鼻子和尾部的超宽带声学传感器，其能够航行1000公里，续航能力为1个月。当前国内外海洋探测领域，轻便型滑翔机技术已经非常成熟，但其搭载能力较小，不适合搭载多种探测传感器，无法对多种海洋生化参数进行同步测量。因此，具有多种传感器搭载能力的大型重载水下航行器技术成为目前的研究热点之一。近年来，国内一些科研单位已经开始了大型重载水下滑翔的研发工作，但相关产品存在着阻力大、高能耗等不足，例如2018年公开的“一种大型重载混合驱动水下滑翔机”专利号为201810508824.8，该专利技术公开了一种大型重载混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机机身、浮力调节装置、姿态调节装置、折叠翼装置、能源模块等，该技术解决了当前轻便型水下滑翔机搭载探测设备少的缺点，但是其采用了单个浮力调节装置，位于机身的前部，这样在进行浮力调节时势必会影响到水下滑翔机的俯仰姿态，且其影响必须由姿态调节装置来进行补偿，造成了能源的浪费。除此之外，该重载滑翔机所采用的姿态调节装置安装在机身外部，增大了阻力，不利于降耗节能。带翼水下航行器在螺旋桨推进状态下，由于机翼升力的作用，难以保证高精度的定深航行，机翼会增加额外的附件质量，使得整机机动能力减弱。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种具备自弃式机翼的大型水下航行器，该航行器可以有效提高整机搭载能力，双浮力驱动系统可以有效补偿但浮力驱动系统对整机姿态的影响，大大提升整机的搭载能力，适用于搭载多种传感器进行水下生化参数观测，机翼能够在特定场景下抛弃，提升螺旋桨推进下定深推进精度和航行机动能力。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种具备自弃式机翼的大型水下航行器，包括艏部总成、中部总成、尾部总成和机翼单元，艏部总成、中部总成、尾部总成从前向后依次连接，所述的艏部总成包括从前向后依次连接的抛缆模块、艏部外壳、艏部连接环和前玻璃钢外壳；所述的抛缆模块与艏部外壳前端通过环向的螺栓固定连接；所述的艏部外壳与前玻璃钢外壳通过艏部连接环连接；所述前玻璃钢外壳内部通过前连接固定块连接有前浮力调节模块；所述抛缆模块内设有缆绳；所述前浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与后浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够辅助调整水下航行器的俯仰姿态；所述的中部总成包括从前向后依次设置的中舱前连接环、中舱外壳和中舱后连接环，所述中舱外壳内设有电源模块、姿态调节模块和控制模块；其中电源模块给水下航行器提供能源，姿态调节模块能够调节水下航行器的俯仰姿态，控制模块的作用是控制整个水下航行器的运行以及处理和存储传感器探测到的信息；所述的尾部总成包括后玻璃钢壳体、后连接固定块、机翼、后浮力调节模块、通讯模块、抛载、十字舵和推进器；所述后玻璃钢壳体内通过所述后连接固定块连接有所述后浮力调节模块；所述的通讯模块与后玻璃钢壳体固定连接；所述抛载模块安装于后玻璃钢壳体内的底部；所述后玻璃钢壳体的尾部安装有所述十字舵，用于调整水下航行器的航向；所述推进器安装于尾部总成的尾端，用于向前推进水下航行器；所述后浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与前浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够调整水下航行器的俯仰姿态；所述的机翼单元包含机翼加紧释放机构和机翼本体，所述机翼加紧释放机构包括电机、联轴器、限位杆、丝母和丝杠；所述电机通过电机法兰安装在后玻璃钢壳体内部，电机输出轴与联轴器一端固联，联轴器的另一端与丝杠输入端固联，丝杠另一端通过转动副连接在后玻璃钢壳体内部，丝母安装于丝杠上，丝母的圆柱状凸起与限位杆的通槽连接，限位杆通过转动副安装在后玻璃钢壳体内部，限位杆上设有凸起结构，机翼本体包含内伸部分和外延部分，内伸部分设有与丝母接触的斜面，所述外延部分上设有与所述凸起结构卡接的凹槽。进一步的，所述十字舵由水平舵、舵架、垂直舵、活动舵面、弓字连接轴、舵机、舵机固定架、活动舵面连接轴和补偿器组成；所述舵机固定架设置于舵架内并用于固定所述舵机，所述舵机输出轴与弓字连接轴连接，所述水平舵分别连接于舵架水平方向的两侧；所述垂直舵分别连接于舵架垂直方向的两侧；每个所述垂直舵上通过活动舵面连接轴活动连接有活动舵面，每个所述活动舵面连接轴穿过舵架上的轴孔并分别与弓字连接轴的两端相连；所述补偿器通过一根油管与舵机的进油口连接，用于使舵机内部和外部的压力平衡；当舵机旋转时，带动弓字连接轴旋转，弓字连接轴带动两端的活动面连接轴旋转，活动面连接轴带动两个活动舵面旋转；所述十字舵通过调整两个垂直的活动舵面的旋转角度以控制水下航行器的航向。进一步的，所述前浮力调节模块和后浮力调节模块能够同时调节或单独调节，并且能够单独设置浮力调节速度，当两个浮力调节模块调节速度相同时，调节过程不影响水下航行器的姿态，当两个浮力调节模块调节速度不同时，能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备自弃式机翼的大型水下航行器，包括艏部总成、中部总成、尾部总成和机翼单元，艏部总成、中部总成、尾部总成从前向后依次连接，其特征在于，所述的艏部总成包括从前向后依次连接的抛缆模块、艏部外壳、艏部连接环和前玻璃钢外壳；所述的抛缆模块与艏部外壳前端通过环向的螺栓固定连接；所述的艏部外壳与前玻璃钢外壳通过艏部连接环连接；所述前玻璃钢外壳内部通过前连接固定块连接有前浮力调节模块；所述抛缆模块内设有缆绳；所述前浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与后浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够辅助调整水下航行器的俯仰姿态；/n所述的中部总成包括从前向后依次设置的中舱前连接环、中舱外壳和中舱后连接环，所述中舱外壳内设有电源模块、姿态调节模块和控制模块；其中电源模块给水下航行器提供能源，姿态调节模块能够调节水下航行器的俯仰姿态，控制模块的作用是控制整个水下航行器的运行以及处理和存储传感器探测到的信息；/n所述的尾部总成包括后玻璃钢壳体、后连接固定块、机翼、后浮力调节模块、通讯模块、抛载、十字舵和推进器；所述后玻璃钢壳体内通过所述后连接固定块连接有所述后浮力调节模块；所述的通讯模块与后玻璃钢壳体固定连接；所述抛载模块安装于后玻璃钢壳体内的底部；所述后玻璃钢壳体的尾部安装有所述十字舵，用于调整水下航行器的航向；所述推进器安装于尾部总成的尾端，用于向前推进水下航行器；所述后浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与前浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够调整水下航行器的俯仰姿态；/n所述的机翼单元包含机翼加紧释放机构和机翼本体，所述机翼加紧释放机构包括电机、联轴器、限位杆、丝母和丝杠；所述电机通过电机法兰安装在后玻璃钢壳体内部，电机输出轴与联轴器一端固联，联轴器的另一端与丝杠输入端固联，丝杠另一端通过转动副连接在后玻璃钢壳体内部，丝母安装于丝杠上，丝母的圆柱状凸起与限位杆的通槽连接，限位杆通过转动副安装在后玻璃钢壳体内部，限位杆上设有凸起结构，机翼本体包含内伸部分和外延部分，内伸部分设有与丝母接触的斜面，所述外延部分上设有与所述凸起结构卡接的凹槽。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具备自弃式机翼的大型水下航行器，包括艏部总成、中部总成、尾部总成和机翼单元，艏部总成、中部总成、尾部总成从前向后依次连接，其特征在于，所述的艏部总成包括从前向后依次连接的抛缆模块、艏部外壳、艏部连接环和前玻璃钢外壳；所述的抛缆模块与艏部外壳前端通过环向的螺栓固定连接；所述的艏部外壳与前玻璃钢外壳通过艏部连接环连接；所述前玻璃钢外壳内部通过前连接固定块连接有前浮力调节模块；所述抛缆模块内设有缆绳；所述前浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与后浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够辅助调整水下航行器的俯仰姿态；
所述的中部总成包括从前向后依次设置的中舱前连接环、中舱外壳和中舱后连接环，所述中舱外壳内设有电源模块、姿态调节模块和控制模块；其中电源模块给水下航行器提供能源，姿态调节模块能够调节水下航行器的俯仰姿态，控制模块的作用是控制整个水下航行器的运行以及处理和存储传感器探测到的信息；
所述的尾部总成包括后玻璃钢壳体、后连接固定块、机翼、后浮力调节模块、通讯模块、抛载、十字舵和推进器；所述后玻璃钢壳体内通过所述后连接固定块连接有所述后浮力调节模块；所述的通讯模块与后玻璃钢壳体固定连接；所述抛载模块安装于后玻璃钢壳体内的底部；所述后玻璃钢壳体的尾部安装有所述十字舵，用于调整水下航行器的航向；所述推进器安装于尾部总成的尾端，用于向前推进水下航行器；所述后浮力调节模块能够调节水下航行器的浮力大小，通过与前浮力调节模块协同作业可实现水下航行器的上浮和下潜，并能够调整水下航行器的俯仰姿态；
所述的机翼单元包含机翼加紧释放机构和机翼本体，所述机翼加紧释放机构包括电机、联...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树新，王延辉，张宏伟，杨绍琼，张连洪，刘玉红，马伟，杨亚楠，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12