一种海空两栖无人航行器及布放回收方法技术

本发明专利技术属于新型海洋无人航行器技术领域，公开了一种海空两栖无人航行器及布放回收方法，包括舱体组件和设置在舱体组件上的翼组件和桨组件，述舱体组件包括主舱体和一对对称设置在主舱体两侧的副舱体，主舱体下方活动连接有自稳系统，主舱体内设有与自稳系统连接的控制模块，控制模块连接有执行模块、导航通信模块、传感器模块、能源供给模块和浮力调节模块，主舱体上方活动连接风能利用模块，主舱体上还设有收纳风能利用模块和自稳系统的凹槽；本发明专利技术解决了现有海洋无人航行器续航能力弱、避险能力和稳定性差的问题。能力和稳定性差的问题。能力和稳定性差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种海空两栖无人航行器及布放回收方法


[0001]本专利技术涉及新型海洋无人航行器
，具体涉及一种海空两栖无人航行器及布放回收方法。

技术介绍

[0002]海空两栖航行器是一种新型的跨介质运载平台，是一种可同时进行空中、水面、水下探测等任务的高机动性运载平台，可以通过船载、岸基等形式进行布放与回收，能够进行远程遥控航行与自动航行，具备指定空域定位、定点航行、指定水域降落、自主水面航行和飞行返航的功能，在海空立体观测、海洋环境调查、执行持久的情报收集和战场监视领域具备广泛的应用前景。
[0003]但是，纵观现有的观海洋无人航行器，不难发现其有着如下缺点：1.在单一介质中运动时稳定性较好，但是在两个介质之间进行切换时其切换过程极不稳定，稳定性较差，难以满足在多种不同的工作环境中稳定工作的需求；2.现有的航行器往往通过采用化石燃料或者电池进行供能，化石燃料补充时需要航行器返航，而仅用电池供能其续航能力较差，无法满足长时间、上距离、跨领域执行探测任务的需要。3.在复杂的海洋环境中，无人航行器面临着诸多危险，如搁浅、遭到敌人水面无人系统围捕等，而现有的海上航行器缺少主动避险的手段。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种续航能力强、航行模式多、生存能力和稳定性强的海空两栖无人航行器及布放回收方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种海空两栖无人航行器，包括舱体组件和设置在舱体组件上的翼组件和桨组件，舱体组件包括主舱体和一对对称设置在主舱体两侧的副舱体，主舱体为水平设置的圆柱状结构，主舱体靠近艇艏段为弧形结构，主舱体下方活动连接有自稳系统，主舱体内设有与自稳系统连接的控制模块，控制模块连接有执行模块、导航通信模块、传感器模块、能源供给模块和浮力调节模块，主舱体上方活动连接风能利用模块，主舱体上还设有收纳风能利用模块和自稳系统的凹槽，两个凹槽位于同一竖直面内。
[0006]进一步地，风能利用模块包括竖直设置的桅杆，桅杆通过联动装置与主舱体在竖直面内转动连接；桅杆一侧还设有可折叠的风帆，风帆包括与桅杆转动连接的主帆板，主帆板一侧通过带传动装置转动连接有阻力板，主帆板、阻力板均与桅杆同向设置。
[0007]进一步地，带传动装置包括一对在水平方向平行设置的连接板，两个连接板两端通过一对竖直设置的传动轴转动连接有两个支架，两个传动轴与连接板垂直设置，两个支架分别固定在主帆板和阻力板上，两个传动轴通过带传动连接；桅杆上套设有驱动带传动装置的过渡带轮，过渡带轮包括圆筒形的套筒，套筒两端均设有带轮，其中一个带轮连接有调节电机，另一个带轮与带传动装置连接。
[0008]进一步地，联动装置包括中空的机壳，机壳通过翻转机构与主舱体在竖直面内转动连接，机壳内还设有控制桅杆绕其轴线旋转的旋转机构。
[0009]进一步地，翻转机构包括沿主舱体宽度方向固定在机壳上的翻转轴，翻转轴连接有翻转电机，翻转电机固定在主舱体上的凹糟内；旋转机构包括与桅杆配合的旋转轴，旋转轴与桅杆同轴设置，旋转轴连接有旋转电机，旋转电机和调节电机均固定在机壳内。
[0010]进一步地，浮力调节模块包括气体压载装置和液体压载装置，气体压载装置设有一套，液体压载装置设有两套，两套液体压载装置对称设置在主舱体内腔两侧；气体压载装置包括靠近艇艏设置在主舱体内的储气罐和气泵，还包括设置在副舱体中的气囊，储气罐和气囊通过橡胶软管连接；液体压载装置包括设置在主舱体内的压载泵和设置在副舱体中的蓄水罐，蓄水罐和压载泵通过软管连接，压载泵的进水管和出水管均穿过主舱体底部与外界连通。
[0011]进一步地，自稳系统包括与主舱体在竖直面内转动连接的稳向板，稳向板远离主舱体的一端设有可调节的水滴状的配重；主舱体内设有控制稳向板旋转的电机，稳向板与电机配合的一端的环形面上设有外齿，电机与控制模块连接，主舱体底部还设有收纳稳向板的凹槽。
[0012]进一步地，翼组件包括一对倾斜设置的连接翼，任一连接翼的两端均贯穿主舱体与两个副舱体固定连接，翼组件还包括设置在副舱体两侧的一对风翼。
[0013]进一步地，桨组件包括两对控制航行器垂直升降的辅助螺旋桨，两对辅助螺旋桨对称设置在副舱体上；桨组件还包括推进航行器前进的航空螺旋桨，航空螺旋桨设在主舱体靠近艇艉的一端。
[0014]进一步地，能源供给模块包括设置在主舱体内的蓄电池组，还包括设置在主舱体上的太阳能板，太阳能板与蓄电池组连接；传感器模块至少包括ka波段雷达、海事雷达、多普勒海流传感器和风速传感器，风速传感器设置在桅杆远离主舱体的一端；执行模块包括设置在主舱体底部的一对舵面，两个舵面呈八字形布置。
[0015]一种海空两栖无人航行器布放回收方法，采用了上述的海空两栖无人航行器，包括布放和回收两个步骤，航行器布放的步骤为：S101、控制模块通过桨组件控制航行器飞行至指定海域，并垂直降落至指定海域的海面上；S102、通过浮力调节模块调节航行器吃水深度，使航行器稳定漂浮在海面上；S103、展开风能利用模块和自稳系统；S104、风能利用模块展开并自调节迎风角度，提供一种装置前进的动力；自稳系统时刻调整装置的稳定性；S105、当风力不足以驱动航行器航行时，桨组件为装置前进提供动力，完成无人航行器的布放；航行器回收的步骤为：S201、控制模块控制风能利用模块和自稳系统收纳至主舱体上部和下部的两个凹槽中；S202、控制模块控制桨组件旋转，控制航行器先垂直升至指定高度，然后横向移动至回收点上方；
S203、到达回收点上方，控制模块通过桨组件控制航行器垂直降落，完成无人航行器的回收。
[0016]进一步地，风能利用模块展开或收纳的过程为：通过联动装置控制桅杆在竖直面内旋转，同时，桅杆上的主帆板和阻力板随桅杆旋转，完成风能利用模块的位置变换；主帆板与阻力板之间通过带传动装置转动连接，通过联动装置内的调节电机调整阻力板与主帆板之间的角度，完成阻力板与主帆板的展开或折叠；同时，通过联动装置内的旋转电机驱动桅杆绕其轴线自旋转，从而调整主帆板和阻力板迎风角度，完成风能利用模块的角度变换；从而完成风能利用模块的完全展开或收纳。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：（1）本专利技术的海空两栖无人航行器可实现两种航行模式，包括水面航行模式和水上飞行模式，水面航向模式主要通过浮力调节模块调节航行器的吃水深度、航空螺旋桨的推进提供其中一种前进的动力、执行模块控制前进方向以及自稳系统来保证装置运动过程中的稳定性；水上飞行模式则主要通过两对辅助螺旋桨提供航行器上升的动力，并通过辅助螺旋桨的差速旋转推进装置前进；两种航行状态之间可进行自由切换，相对于传统的单一航行模式的航行器，本专利技术提升了航行器对于未知区域的探索能力，为进步的海洋资源勘探和开发提供了可能。
[0018]（2）本专利技术在航行器上设置了风能利用模块，风能利用模块可以利用海洋环境中的风能作为一种驱动航行器前进的动力，并且可利用太阳能对蓄电池进行充电，从而极大地提高了海空两栖无人航行器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海空两栖无人航行器，包括舱体组件和设置在舱体组件上的翼组件和桨组件，其特征在于，所述舱体组件包括主舱体和一对对称设置在主舱体两侧的副舱体，主舱体下方活动连接有自稳系统，主舱体内设有与自稳系统连接的控制模块，控制模块连接有执行模块、导航通信模块、传感器模块、能源供给模块和浮力调节模块，主舱体上方活动连接风能利用模块，主舱体上还设有收纳风能利用模块和自稳系统的凹槽。2.根据权利要求1所述的海空两栖无人航行器，其特征在于，所述风能利用模块包括桅杆，桅杆通过联动装置与主舱体在竖直面内转动连接；所述桅杆上设有可折叠的风帆，风帆包括与桅杆连接的主帆板，主帆板一侧通过带传动装置转动连接有阻力板，主帆板、阻力板均与桅杆同向设置。3.根据权利要求2所述的海空两栖无人航行器，其特征在于，所述带传动装置包括一对平行设置的连接板，连接板两端均通过传动轴转动连接有支架，两个传动轴与连接板垂直设置，两个传动轴通过带传动连接，两个支架分别固定在主帆板和阻力板上；所述桅杆上套设有驱动带传动装置的过渡带轮，过渡带轮包括圆筒形的套筒，套筒两端均设有带轮，其中一个带轮连接有调节电机，另一个带轮与带传动装置连接。4.根据权利要求3所述的海空两栖无人航行器，其特征在于，所述联动装置包括中空的机壳，机壳通过翻转机构与主舱体在竖直面内转动连接，机壳内还设有控制桅杆绕其轴线旋转的旋转机构。5.根据权利要求4所述的海空两栖无人航行器，其特征在于，所述翻转机构包括沿主舱体宽度方向固定在机壳上的翻转轴，翻转轴连接有翻转电机，翻转电机固定在主舱体上的凹糟内；所述旋转机构包括与桅杆配合的旋转轴，旋转轴与桅杆同轴设置，旋转轴连接有旋转电机，旋转电机和调节电机均固定在机壳内。6.根据权利要求5所述的海空两栖无人航行器，其特征在于，所述浮力调节模块包括气体压载装置和液体压载装置；所述气体压载装置包括靠近艇艏设置在主舱体内的储气罐和气泵，还包括设置在副舱体中的气囊，储气罐和气囊通过橡胶软管连接；所述液体压载装置包括设置在主舱体内的压载泵和设置在副舱体中的蓄水罐，蓄水罐和压载泵通过软管连接，压载泵的进水管和出水管均...

【专利技术属性】
技术研发人员：王曰英，董佳煜，周卫祥，成敏，吴乃龙，路楠，
申请(专利权)人：王曰英，
类型：发明
国别省市：