一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器制造技术

本发明专利技术提供一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器，包括海豚型壳体、两个水下推进器、两个浮潜调节器和探测与控制装置，海豚型壳体尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；两个水下推进器分别设置于海豚型壳体外的两翼下方，为航行器航行提供驱动力；两个浮潜调节器设置于海豚型壳体内部，且两个浮潜调节器分别靠近头部、尾部设置；通过两个浮潜调节器调节海豚型壳体内部的比重和重心位置，驱动航行器进行下潜、水下巡航、上浮或水上巡航，及悬停；探测与控制装置用于远程显示所述航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的实时情况和控制航行器的运动；本发明专利技术能够自由地在水面和水下进行水平前进、后退、转弯、垂直下潜、垂直上浮、斜向下潜和斜向上浮等不同姿态的航行。态的航行。态的航行。

【技术实现步骤摘要】
一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器


[0001]本专利技术涉及水下航行器领域，具体地，涉及一种调节重心和比重的浮潜调节器及远程操控的水中机敏遨游航行器。

技术介绍

[0002]水域的防灾及开发利用，尤其是海洋的开发，离不开水上和水下均可航行的、可远程操控的设备。经检索，迄今为止，水上航行舰船和水下航行器的技术产品多，但兼备水上、水下航行需求的先进航行器仍有待进一步研发。
[0003]经检索发现，
[0004]申请公布号为CN112224368A的中国专利，提出一种用于水下航行器的重心调节机构及应用该机构的仿生鱼，该重心调节机构包括轴承支撑机架、滑动导轨一和二、电机固定机架、电机、重物框、重物、丝杠、摇臂一、舵机一、丝杠运动平台、舵机二、摇臂二、滚动轴承。该水下航行器的重心虽然通过一个非常复杂的调节机构能够实现，但航行器的比重没有变化。为便于水中航行，该航行器的比重必须调试得与水相等或略小于水的比重(否则，水下航行的阻力太大)，但这样做使得航行器在水面航行时露出水面的部分非常少，甚至无法在水面上看不到船。因此，航行器要实现水中悬停和水面航行困难。另外，仿生机器鱼通过电机驱动尾鳍、左右胸鳍来驱动航行，这三者的姿态是相互影响的，通过遥控是非常难以实现水下机敏航行的，尤其是尾鳍的姿态变化应该至少是二维的，但上述专利的尾鳍的姿态只是一维的，只能做两个自由度的变化。
[0005]申请公布号为CN110641665A，提出一种分级式浮力驱动的重载水下航行器，包括从前向后依次设置的抛缆、艏部外壳、前舱段、中舱段、后舱段、天线舱段、尾舵段和尾部推进器；前舱段内部设有前浮力调节模块和横向推进器。该专利采用两个与水下航行器轴线方向垂直的横向推进器来实现航行器的左右运动，采用一个与水下航行器轴线方向相同的尾部推进器来实现航行器的前进；而航行器的上浮或下潜是通过两个特殊设计的浮力调节模块来实现。尾舵段内设有十字舵机构，因此，尾鳍姿态变化同样是一维的，只有两个自由度。前、后安装的浮力调节模块均包括外油馕总成、浮力舱壳体、内油箱总成和两路完全独立的液压回路；当需要把内油箱的油排向外油馕时，通过油泵将内油箱的油吸出来，经过滤器进入油泵，再通过油泵进入单向阀，最后进入外油馕；当需要把外油馕的油回到内油箱时，油泵关闭，打开电磁阀，由于浮力舱壳体内部具有负压，外部压力大于内部压力，外油馕的油通过电磁阀流向内油箱。由此可见，浮力调节模块是将油在油馕和油箱之间进行分配而改变航行器的重心，从而改变航行器在水中的倾角，通过尾舵推进而实现上浮或下潜。该专利的浮力调节模块在工作过程中航行器的水下重量并没有任何改变，比重并没有任何改变。正因如此，其重载水下航行器布放到海面时重载水下航行器呈中性浮力状态而漂浮在海面上。无疑，这种设计的航行器一样遇到前述专利技术所遇到的同样问题：如果航行器处于严格的中性浮力状态，则航行器在水面难以观察，不利于水面航行的遥控操作；依据静水力学，漂浮露出水面的排空体积对应的水重就是航行器水下的有效浮力，该有效浮力是航行
器除上浮外必须克服的阻力，因此有效浮力又必须尽可能地小。
[0006]申请公布号为CN111824377A的中国专利，提出一种水下航行器安静浮力调节装置，该专利的水下航行器采用装有相变蜡的金属球体作为浮力调节装置，众所周知，相变石蜡是在一定的温度条件下由固体变为液体时要吸收能量。而在由液体变为固体的过程中要释放能量，是一种可以在不同温度下可用做储能的相变材料。该专利利用相变蜡的热胀冷缩来调节水下航行器的浮力，但相变蜡的相变温度在20
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80℃，对其加温虽然容易实现，但要快速冷却可不容易。另外，相变蜡的温度必须维持在某个值以控制活塞上的膨胀压力，否则浮力将不断变化。但由于不同水深的海水温度不同，因此要控制好温度不是一件容易的事。
[0007]综上，上述专利的设备存在如下几点缺陷：
[0008]1)尾部最多只能是实现两个自由度的运动姿态，姿态无法自动调整，且难以实现尾部的迎流面积最小，航行阻力仍然较大。
[0009]2)尾部姿态无法自动调整者，缺乏尾涡消除功能，尾涡造成的航行阻力大。
[0010]3)航行器布放到海面时必须满足中性浮力状态要求，给航行器的加工、调试带来繁杂工作。
[0011]4)航行器不具备比重调节功能，更不具备重心和比重同时调节功能，在水中难以实现机敏的遨游。

技术实现思路

[0012]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种调节重心和比重的浮潜调节器及水中机敏遨游航行器。
[0013]根据本专利技术第一个方面提供一种调节重心和比重的浮潜调节器，
[0014]密闭腔室；
[0015]设置于所述密闭腔室外的第一膜袋，所述第一膜袋设有第一出流口；
[0016]设置于所述密闭腔室内的第二膜袋，所述第二膜袋设有第二出流口；
[0017]双向泵，所述双向泵设有第三出流口和第四出流口，所述双向泵的第三出流口与所述第一膜袋的第一出流口相连，所述双向泵的第四出流口与所述第二膜袋的第二出流口相连；
[0018]通过所述双向泵能使所述第一膜袋内的水体泵入至所述密闭腔室内的第二膜袋内，或者使所述密闭腔室内的第二膜袋内的水体泵入到所述密闭腔室外的第一膜袋内，使位于所述密封腔室内的第二膜袋形成一流动的蓄水空间，通过调节所述密闭腔室内第二膜袋中水体重量以改变航行器的比重和重心位置。
[0019]优选地，所述密闭腔室的顶部、底部分别设有出流嘴。
[0020]优选地，所述密闭腔室为刚性不变形的封闭柱状罐体。
[0021]优选地，所述第一膜袋、所述第二膜袋由耐腐蚀、抗拉强度高的柔软材料制成囊状结构。
[0022]上述调节重心和比重的浮潜调节器的用于调节航行器比重调节机制如下：
[0023]通过调节航行器的比重而实现上浮、下潜和减阻功能，具体地，当航行器漂浮在水面时将浮潜调节器体外的水体吸入到安装在浮潜调节器体内的一个密闭腔室的皮囊(第二
膜袋)内，以增加体内安装该浮潜调节器的航行器的重量，直到航行器的比重等于水的比重时，由于航行器重力等于其在水中的浮力，航行器可悬浮在静水中任何位置；继续将浮潜调节器体外的水体吸入到该皮囊内，当航行器的比重大于水的比重时，由于航行器重力大于其浮力，浮潜调节器则会自动下潜；当航行器下潜到指定高度以后，开始将浮该皮囊内的水体排放到浮潜调节器外，航行器的比重逐步减小，当等于水的比重时，航行器可做滑翔运动；当继续将浮该皮囊内的水体排放到潜器体外，航行器的比重则小于水的比重，航行器会自动上浮。
[0024]用于调节航行器重心调节机制如下：
[0025]将两个相同的浮潜调节器分别等距安装在航行器重心沿龙骨线的头侧或尾侧，通过设置两个浮潜调节器中皮囊内水体重量的不同来改变航行器的重心位置，从而改变航行器头部是朝上倾斜还是朝下倾斜。具体地，当航行器漂浮在水面、且头侧的浮潜调节器皮囊内和尾侧的浮潜调节器皮囊内无水时，通过航行器内部重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，密闭腔室；设置于所述密闭腔室外的第一膜袋，所述第一膜袋设有第一出流口；设置于所述密闭腔室内的第二膜袋，所述第二膜袋设有第二出流口；双向泵，所述双向泵设有第三出流口和第四出流口，所述双向泵的第三出流口与所述第一膜袋的第一出流口相连，所述双向泵的第四出流口与所述第二膜袋的第二出流口相连；通过所述双向泵能使所述第一膜袋内的水泵入至所述密闭腔室内的第二膜袋内，或者使所述密闭腔室内的第二膜袋内的水泵入到所述密闭腔室外的第一膜袋内，使位于所述密封腔室内的第二膜袋形成一流动的蓄水空间，通过调节所述密闭腔室内第二膜袋中水体重量以改变航行器的比重和重心位置。2.根据权利要求1所述的调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，所述密闭腔室的顶部、底部分别设有出流嘴。3.根据权利要求1所述的调节重心和比重的浮潜调节器，其特征在于，所述密闭腔室为刚性不变形的封闭柱状罐体。4.根据权利要求3所述的远程操控的水中机敏遨游航行器，其特征在于，所述第一膜袋、所述第二膜袋由耐腐蚀、抗拉强度高的柔软材料制成囊状结构。5.一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，包括设置权利要求1
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4任一项所述的调节重心和比重的浮潜调节器。6.根据权利要求5所述的一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，包括：两个所述浮潜调节器，两个所述浮潜调节分别等距设置于在航行器内部重心沿龙骨线的头侧或尾侧。7.根据权利要求6所述的一种水中机敏遨游航行器，其特征在于，还包括：海豚型壳体，所述海豚型壳体的尾部与身躯采用铰接连接，使所述尾部在航行过程中能自动调整尾部姿态；两个水下推进器，所述两个水下推进器分别设置于所述海豚型壳体外的两翼下方，所述两个水下推进器的驱动轴线与所述海豚型壳体纵轴线平行，为所述航行器水下航行提供驱动力；探测与控制装置，用于远程显示所述航行器实时所在空间位置，并监测周围环境的...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻昕蕾，
申请(专利权)人：喻昕蕾，
类型：发明
国别省市：