一种具有深潜功能的海洋环境探测平台及其探测方法技术

本发明专利技术公开了一种具有深潜功能的海洋环境探测平台及其探测方法，具有深潜功能的海洋环境探测平台包括控制仓、四组旋翼机构、漂浮气囊、设备安装框架、传感机构安装盒、居中夹紧机构、降落支撑机构以及配重调整机构.该具有深潜功能的海洋环境探测平台利用气泵为漂浮气囊充放气，使下潜过程中漂浮气囊体积减小浮力大于重力，实现下潜；利用配重调整机构在数据采集完成后释放配重，使重力大于浮力，实现上浮；利用居中夹紧机构便于安装传感机构安装盒，便于更换携带不同传感器的传感机构安装盒。利用降落支撑机构与配重调整机构联动，保证降落支撑机构在数据采集完成之前不影响各个传感器，同时防止回收降落时磕碰仪器。同时防止回收降落时磕碰仪器。同时防止回收降落时磕碰仪器。

【技术实现步骤摘要】
一种具有深潜功能的海洋环境探测平台及其探测方法


[0001]本专利技术涉及一种环境探测平台，尤其是一种具有深潜功能的海洋环境探测平台。

技术介绍

[0002]跨介质海洋探测设备最早可追溯到1934年提出的潜空两栖跨介质飞机概念。然而，由于水环境和空气环境之间的显著差异，航行器要同时满足两种介质的要求并不是一件容易的事。尽管美国等一些国家提出了许多载人两栖飞机设计方案，但最终都没有真正地实现海空两栖航行。近几十年，随着无人系统技术的发展，跨介质探测装备的研究取得较大进展，产生了很多的概念和变体，与有人航行器相比，这种系统的复杂度和技术难度有所降低。但是，总体来看这些跨介质探测设备仅能进行浅海航行，难以满足深海探测需求。
[0003]具有深潜功能的跨介质海洋环境探测平台还存在许多技术难题需要克服。如，探测平台空中飞行和深潜对重量需求的矛盾、介质之间模态过渡的实现、满足要求的多种介质推进系统设计、姿态稳定性等。为了解决这些问题，本专利技术提出了一种具有深潜功能的海洋环境探测平台。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：提供一种具有深潜功能的海洋环境探测平台，能够实现探测较深海域环境的需要。
[0005]技术方案：本专利技术所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台，包括控制仓、四组旋翼机构、漂浮气囊、设备安装框架、传感机构安装盒、居中夹紧机构、降落支撑机构以及配重调整机构；四组旋翼机构均安装在控制仓上；设备安装框架为U形框架；设备安装框架的两侧上边缘均固定在控制仓的下侧面上；漂浮气囊环绕式安装在设备安装框架的上部；在设备安装框架上安装有一个用于为漂浮气囊充放气的气泵；配重调整机构安装在设备安装框架的下部，用于调整设备整体的重量；居中夹紧机构安装在设备安装框架上，用于夹紧安装传感机构安装盒；降落支撑机构折叠安装在设备安装框架上，并与配重调整机构联动，用于在配重调整机构释放配重时联动展开支撑；在传感机构安装盒的外侧壁上设置有水深传感器、温度传感器以及盐度传感器；在设备安装框架的下侧面上安装有一个声呐；在控制仓的外侧壁上设置有气压传感器；在控制仓内设置有GPS模块、陀螺仪、控制器、气泵驱动电路、存储器以及无线通信模块，声呐、气泵驱动电路、气压传感器、无线通信模块、存储器、水深传感器、温度传感器以及盐度传感器均与控制器电连接；控制器通过气泵驱动电路驱动气泵充放气；配重调整机构以及四组旋翼机构均由控制器驱动。
[0006]进一步的，每组旋翼机构均包括旋翼悬臂、旋翼、旋翼驱动电机以及圆筒形涵道；四个旋翼悬臂的一端分别安装在控制仓的前后左右四个侧面上，且四个旋翼悬臂呈十字形分布；旋翼驱动电机安装在旋翼悬臂的另一端上，且旋翼驱动电机的输出轴竖直向上；旋翼
安装在旋翼驱动电机的输出轴上；圆筒形涵道固定在旋翼悬臂上，且圆筒形涵道的中心线与旋翼驱动电机的输出轴的轴线重合；旋翼的叶片尖端贴近圆筒形涵道的内侧壁；四个圆筒形涵道通过连接板连接；在连接板的中心处且位于控制仓上方设置有一个通气口；在控制仓内设置有旋翼电机驱动电路，旋翼电机驱动电路与控制器电连接，控制器通过旋翼电机驱动电路协调控制四个旋翼驱动电机。
[0007]进一步的，在每个旋翼驱动电机的下方均安装有一个浮力罐；浮力罐为双层结构，外层为炭纤维外壳，内部为充满高压气体的不锈钢储气罐。
[0008]进一步的，配重调整机构包括两个配重盒、配重盒驱动电机、两个配重块、两块配重块挡板以及一个主动齿轮；两个配重盒分别固定在设备安装框架左右两侧面的下部；两个配重块设置在两个配重盒内；在两个配重盒的下侧面上均设置有一个用于配重块滑出的开口；在设备安装框架内水平间隔设置有两块隔板，两块隔板将设备安装框架内空间分隔为上层空间、中层空间以及下层空间；传感机构安装盒位于上层空间；配重盒驱动电机安装在下层空间内，且配重盒驱动电机的输出轴端部贯穿隔板后伸入中层空间；主动齿轮安装在配重盒驱动电机输出轴的贯穿端上；在设备安装框架的左右两侧壁上分别纵向设置有一个长条孔，且两个长条孔均与中层空间连通；两块配重块挡板分别通过两个长条孔伸出设备安装框架外，且两块配重块挡板的伸出侧分别延伸至对应侧的配重盒下方；在左侧的配重块挡板的后侧边缘上以及右侧的配重块挡板的前侧边缘上均固定有齿条，且两个齿条均与主动齿轮相啮合；在两块配重块挡板的上侧面上均固定有一块定位板，用于按压在设备安装框架对应侧的内侧面上；在下侧的隔板上侧面上固定有两个用于对两块配重块挡板进行纵向限位的限位板；在两块限位板上均固定有一个按压在对应侧的配重块挡板上侧面上的按压翻边；在控制仓内设置有配重电机驱动电路，配重电机驱动电路与控制器电连接，控制器通过配重电机驱动电路驱动配重盒驱动电机旋转。
[0009]进一步的，居中夹紧机构由手拧螺栓以及压板组成；在设备安装框架内且位于上侧的隔板上方横向固定有一块固定板；在上侧的隔板中心处设置有一个螺纹孔，手拧螺栓螺纹旋合在螺纹孔上，且手拧螺栓的上端向上穿过上侧的隔板后旋转式安装在压板的下侧面上；在手拧螺栓上螺纹旋合安装有一个用于并紧的夹紧螺母；压板的上侧面紧压在传感机构安装盒的下侧面上，传感机构安装盒的上侧面紧压在固定板的下侧面上。
[0010]进一步的，在压板的上侧面上设置有橡胶垫。
[0011]进一步的，降落支撑机构包括四个支撑杆、四个弹簧卡扣、以及四个连动杆；在两个配重块的前后两侧面上均设置有一个圆槽，且每个圆槽的下部均位于配重盒外；在每个圆槽的下方均设置有一个与圆槽连通的竖向槽；四个支撑杆两两分别铰接式安装在设备安装框架的左右两侧面上，右侧的两个支撑杆分别位于右侧的配重盒的前后两侧，左侧的两个支撑杆分别位于左侧的配重盒的前后两侧；四个连动杆分别固定在四个支撑杆上，且四个连动杆的端部分别伸入对应侧配重盒外的圆槽内；四个弹簧卡扣均安装在设备安装框架上，且四个弹簧卡扣分别位于四个支撑杆的下方，用卡扣支撑杆。
[0012]进一步的，弹簧卡扣为U形弹性卡扣，在弹簧卡扣的两侧边缘上均设置有向外的卡扣翻边；在每个弹簧卡扣的两个内侧边缘上均设置有一个卡扣条；在每个支撑杆上均设置有一个用于与卡扣条配合的卡扣平面。
[0013]本专利技术还提供了一种具有深潜功能的海洋环境探测平台的探测方法，包括如下步骤：参数设定步骤：预先设定需要探测位置的坐标以及需要测量的各个深度，并储存在存储器中；下潜探测步骤：步骤一，控制器协调控制四组旋翼机构起飞，并通过GPS模块实时比对坐标信息，使探测平台飞行至设定的坐标位置处，之后控制器通过气压传感器以及陀螺仪协调控制该探测平台平稳降落于水面；步骤二，控制器通过气泵驱动电路控制气泵为漂浮气囊放气，使该多旋翼跨介质海洋环境探测平台的重力大于浮力下潜；步骤三，水深传感器实时检测水深数据并向控制器反馈，由控制器判断是否到达设定深度，当控制器判断探测平台到达设定深度时，控制器协调控制四组旋翼机构运动产生推力，使探测平台悬浮在设定深度，同时控制器控制温度传感器、盐度传感器以及水深传感器采集该指定深度的温度、盐度以及水深数据并存入存储器中，该深度数据采集完成后控制器控制四组旋翼机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有深潜功能的海洋环境探测平台，其特征在于：包括控制仓（7）、四组旋翼机构、漂浮气囊（6）、设备安装框架（13）、传感机构安装盒（28）、居中夹紧机构、降落支撑机构以及配重调整机构；四组旋翼机构均安装在控制仓（7）上；设备安装框架（13）为U形框架；设备安装框架（13）的两侧上边缘均固定在控制仓（7）的下侧面上；漂浮气囊（6）环绕式安装在设备安装框架（13）的上部；在设备安装框架（13）上安装有一个用于为漂浮气囊（6）充放气的气泵（9）；配重调整机构安装在设备安装框架（13）的下部，用于调整设备整体的重量；居中夹紧机构安装在设备安装框架（13）上，用于夹紧安装传感机构安装盒（28）；降落支撑机构折叠安装在设备安装框架（13）上，并与配重调整机构联动，用于在配重调整机构释放配重时联动展开支撑；在传感机构安装盒（28）的外侧壁上设置有水深传感器、温度传感器以及盐度传感器；在设备安装框架（13）的下侧面上安装有一个声呐（8）；在控制仓（7）的外侧壁上设置有气压传感器；在控制仓（7）内设置有GPS模块、陀螺仪、控制器、气泵驱动电路、存储器以及无线通信模块，GPS模块、陀螺仪、声呐（8）、气泵驱动电路、气压传感器、无线通信模块、存储器、水深传感器、温度传感器以及盐度传感器均与控制器电连接；控制器通过气泵驱动电路驱动气泵（9）充放气；配重调整机构以及四组旋翼机构均由控制器驱动。2.根据权利要求1所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台，其特征在于：每组旋翼机构均包括旋翼悬臂（5）、旋翼（3）、旋翼驱动电机（4）以及圆筒形涵道（1）；四个旋翼悬臂（5）的一端分别安装在控制仓（7）的前后左右四个侧面上，且四个旋翼悬臂（5）呈十字形分布；旋翼驱动电机（4）安装在旋翼悬臂（5）的另一端上，且旋翼驱动电机（4）的输出轴竖直向上；旋翼（3）安装在旋翼驱动电机（4）的输出轴上；圆筒形涵道（1）固定在旋翼悬臂（5）上，且圆筒形涵道（1）的中心线与旋翼驱动电机（4）的输出轴的轴线重合；旋翼（3）的叶片尖端贴近圆筒形涵道（1）的内侧壁；四个圆筒形涵道（1）通过连接板（18）连接；在连接板（18）的中心处且位于控制仓（7）上方设置有一个通气口（32）；在控制仓（7）内设置有旋翼电机驱动电路，旋翼电机驱动电路与控制器电连接，控制器通过旋翼电机驱动电路协调控制四个旋翼驱动电机（4）。3.根据权利要求2所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台，其特征在于：在每个旋翼驱动电机（4）的下方均安装有一个浮力罐（2）；浮力罐（2）为双层结构，外层为炭纤维外壳，内部为充满高压气体的不锈钢储气罐。4.根据权利要求1所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台，其特征在于：配重调整机构包括两个配重盒（12）、配重盒驱动电机（10）、两个配重块（11）、两块配重块挡板（17）以及一个主动齿轮（22）；两个配重盒（12）分别固定在设备安装框架（13）左右两侧面的下部；两个配重块（11）设置在两个配重盒（12）内；在两个配重盒（12）的下侧面上均设置有一个用于配重块（11）滑出的开口；在设备安装框架（13）内水平间隔设置有两块隔板（15），两块隔板（15）将设备安装框架（13）内空间分隔为上层空间、中层空间以及下层空间；传感机构安装盒（28）位于上层空间；配重盒驱动电机（10）安装在下层空间内，且配重盒驱动电机（10）的输出轴端部贯穿隔板（15）后伸入中层空间；主动齿轮（22）安装在配重盒驱动电机（10）输出轴的贯穿端上；在设备安装框架（13）的左右两侧壁上分别纵向设置有一个长条孔，且两个长条孔均与中层
空间连通；两块配重块挡板（17）分别通过两个长条孔伸出设备安装框架（13）外，且两块配重块挡板（17）的伸出侧分别延伸至对应侧的配重盒（12）下方；在左侧的配重块挡板（17）的后侧边缘上以及右侧的配重块挡板（17）的前侧边缘上均固定有齿条，且两个齿条均与主动齿轮（22）相啮合；在两块配重块挡板（17）的上侧面上均固定有一块定位板（23），用于按压在设备安装框架（13）对应侧的内侧面上；在下侧的隔板（15）上侧面上固定有两个用于对两块配重块挡板（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈希，刘强，刘科峰，毛科峰，王晓，王在福，陈丽，李妍，吴海龙，卢辰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
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