一种自适应可变翼水下滑翔机制造技术

本发明专利技术属于水下航行器技术领域，尤其涉及一种自适应可变翼水下滑翔机，在滑翔阶段可根据海水水文环境变化自适应调整左机翼

【技术实现步骤摘要】
一种自适应可变翼水下滑翔机


[0001]本专利技术属于水下航行器
，尤其涉及一种自适应可变翼水下滑翔机
。

技术介绍

[0002]水下滑翔机依靠调节浮力实现升沉，配合机翼的升力将垂直运动转换为水平运动，采用内置的姿态调整机构改变姿态以实现滑翔运动，可对复杂海洋环境进行长时序
、
大范围的观测与探测，在全球海洋观测与探测系统中发挥着重要作用，具有长航程
、
长航时
、
隐蔽性好等优点
。
[0003]当前水下滑翔机常用的转向方式主要分为两种，（1）利用尾舵转向；（2）横滚调节机构驱动偏心质量块的周向转动，进而实现转向
。
但尾舵的转向效率低，同时尾舵改变了水下滑翔机的低阻力外形，增大了航行阻力；横滚调节机构的驱动系统占用水下滑翔机耐压舱内部空间，质量块必须设计成偏心结构，降低了耐压舱内部空间使用率
。
[0004]机翼作为水下滑翔机关键部件，为水下滑翔机提供前进动力，保证水下滑翔机稳定滑翔
。
为了提高其航行性能，研究人员将刚性机翼改进为可变机翼，通过改变机翼的展弦比
、
后掠角使得水下滑翔机可以适应不同的海洋环境
。
中国专利
CN 201820093528.1
提出一种柔性变后缘水下滑翔机机翼，通过改变后缘的弯折方向和角度实现翼型的改变
,
有效提高水下滑翔机的航行经济性和航行机动性
。
中国专利
CN201510884311.3
利用平面连杆机构实现机翼展弦比
、
后掠角
、
翻转角改变，进而提高水下滑翔机的运动性能
。
但是，上述变翼机构的机械传动机构复杂，且需依赖姿态控制系统实现水下滑翔机的转向机动
。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种自适应可变翼水下滑翔机，创新性地设计了液动肌腱驱动的可变翼机构，水下滑翔机可独立调节机翼的弯度，实现水下滑翔机稳态滑翔和机动转向两种工作模式，并且机翼结构简单可靠，不占用水下滑翔机耐压舱内部空间，内部空间利用率高
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种自适应可变翼水下滑翔机，包括水下滑翔机主体，所述水下滑翔机主体包括耐压壳体，所述耐压壳体由前向后包括密封连接的前壳体
、
前肋环
、
中壳体
、
后肋环和后壳体，所述耐压壳体的前
、
后两端分别密封连接有前端盖和后端盖；所述前端盖连接前导流罩，所述后端盖连接有后导流罩；所述耐压壳体的左
、
右两侧分别安装有可变弯度机翼，所述可变弯度机翼包括柔性蒙皮，所述柔性蒙皮内设有多组用于带动所述柔性蒙皮弯曲的液动组件
、
机翼支撑，液动组件与机翼支撑固定连接，紧贴所述柔性蒙皮，所述机翼支撑前端固定在所述耐压壳体上；所述液动组件中的液动肌腱上设有进水孔，通过进水孔连通对应的海水泵；耐压壳体内设有姿态控制装置
、
浮力驱动装置和主控装置
。
[0008]优选的，所述姿态控制装置包括可动重物组件和俯仰控制组件，所述俯仰控制组件驱动所述可动重物组件沿所述耐压壳体的中心线前后移动；所述俯仰控制组件包括俯仰
电机固定架
、
俯仰电机座
、
俯仰电机
、
丝杠螺母
、
丝杠保护罩
、
丝杠保护罩固定螺母
、
丝杠保护罩固定连接块；所述俯仰电机通过所述俯仰电机座
、
所述俯仰电机固定架固定在所述可动重物组件上端，所述俯仰电机的输出轴与所述丝杠螺母内螺纹连接，所述丝杠螺母位于所述丝杠保护罩内部的后端，所述丝杠保护罩固定螺母与所述丝杠螺母外螺纹连接，所述丝杠保护罩前端通过所述丝杠保护罩固定连接块固定在所述前肋环上
。
[0009]优选的，所述可动重物组件包括可动重物
、
可动重物支撑管
、
轴承
D、
轴承
E、
轴承
D
端盖
、
轴承
E
端盖；所述可动重物支撑管沿所述耐压壳体的中心线穿过所述可动重物，所述可动重物支撑管前端通过所述轴承
D、
所述轴承
D
端盖固定在所述后肋环上，所述可动重物支撑管后端通过所述轴承
E、
所述轴承
E
端盖固定在所述前肋环上
。
[0010]优选的，所述液动肌腱两端固定在立柱上，所述立柱与机翼支撑固定连接，海水泵通过液动肌腱的排水孔控制液动肌腱内部压力实现可变弯度机翼弯度的改变
。
[0011]优选的，所述浮力驱动装置包括内部盛装有油的内油箱
、
体积可膨胀的外油囊
、
用于将所述内油箱内的油泵入所述外油囊的油泵和连接于所述油泵的驱动电机，所述外油囊设置于所述后导流罩内，并与所述后端盖密封连接，所述油泵的入口端和出口端分别通过输油油路连接于所述内油箱和外油囊，所述输油油路设有单向阀，所述内油箱和外油囊之间还连通有回油油路，所述回油油路设有电磁阀
。
[0012]优选的，所述水下滑翔机主体内设有任务载荷
、
抛载装置和天线，所述任务载荷设置于所述前导流罩内并从所述前导流罩的顶部露出，所述抛载装置设置于所述前导流罩内并从所述前导流罩的底部露出，所述天线连接于所述后导流罩并从所述后导流罩的后部伸出
。
[0013]优选的，滑翔阶段，俯仰电机驱动丝杠螺母正向旋转或者反向旋转，丝杠螺母与俯仰电机相向运动或者背向运动，带动可动重物组件在耐压壳体内向前或者向后移动，以平衡水下滑翔机俯仰力矩，将水下滑翔机保持在稳定的滑翔角度
。
[0014]优选的，水下滑翔机滑翔状态：左机翼和右机翼保持相同的弯度；水下滑翔机右转：左机翼向上弯曲，保持正弯度，右机翼向下弯曲，保持负弯度；由于左机翼升力大于右机翼升力，水下滑翔机向右侧滚转，实现水下滑翔机右转；
[0015]水下滑翔机左转：左机翼向下弯曲，保持负弯度，右机翼向上弯曲，保持左弯度，由于左机翼升力小于右机翼升力，水下滑翔机向左侧滚转，实现水下滑翔机左转
。
[0016]与现有技术相比，本申请有益效果如下：
1、
本专利技术提供的自适应可变翼水下滑翔机，在滑翔阶段可根据海水水文环境变化自适应调整左机翼
、
右机翼的弯度，主动将水下滑翔机的升阻比与海水水文环境相适应，有利于提高水下滑翔机的滑翔经济性；
2、
本专利技术提供的自适应可变翼水下滑翔机，通过差动变机翼弯度，实现水下滑翔机转向，可替代传统的尾舵转向
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自适应可变翼水下滑翔机，其特征在于，包括水下滑翔机主体，所述水下滑翔机主体包括耐压壳体，所述耐压壳体由前向后包括密封连接的前壳体
、
前肋环
、
中壳体
、
后肋环和后壳体，所述耐压壳体的前
、
后两端分别密封连接有前端盖和后端盖；所述前端盖连接前导流罩，所述后端盖连接有后导流罩；所述耐压壳体的左
、
右两侧分别安装有可变弯度机翼，所述可变弯度机翼包括柔性蒙皮，所述柔性蒙皮内设有多组用于带动所述柔性蒙皮弯曲的液动组件
、
机翼支撑，液动组件与机翼支撑固定连接，紧贴所述柔性蒙皮，所述机翼支撑前端固定在所述耐压壳体上；所述液动组件中的液动肌腱上设有进水孔，通过进水孔连通对应的海水泵；耐压壳体内设有姿态控制装置
、
浮力驱动装置和主控装置
。2.
根据权利要求1所述的一种自适应可变翼水下滑翔机，其特征在于，所述姿态控制装置包括可动重物组件和俯仰控制组件，所述俯仰控制组件驱动所述可动重物组件沿所述耐压壳体的中心线前后移动；所述俯仰控制组件包括俯仰电机固定架
、
俯仰电机座
、
俯仰电机
、
丝杠螺母
、
丝杠保护罩
、
丝杠保护罩固定螺母
、
丝杠保护罩固定连接块；所述俯仰电机通过所述俯仰电机座
、
所述俯仰电机固定架固定在所述可动重物组件上端，所述俯仰电机的输出轴与所述丝杠螺母内螺纹连接，所述丝杠螺母位于所述丝杠保护罩内部的后端，所述丝杠保护罩固定螺母与所述丝杠螺母外螺纹连接，所述丝杠保护罩前端通过所述丝杠保护罩固定连接块固定在所述前肋环上
。3.
根据权利要求2所述的一种自适应可变翼水下滑翔机，其特征在于，所述可动重物组件包括可动重物
、
可动重物支撑管
、
轴承
D、
轴承
E、
轴承
D
端盖
、
轴承
E
端盖；所述可动重物支撑管沿所述耐压壳体的中心线穿过所述可动重物，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王言哲，张永波，王健，马哲，张丛，常琳，李振，王继业，
申请(专利权)人：山东省海洋科学研究院青岛国家海洋科学研究中心，
类型：发明
国别省市：