【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于海洋和空中装备领域，涉及一种航行器，具体是一种跨介质无人航行器。
技术介绍
1、跨介质航行器是一种从水上或水下发射，既能在空中航行也能在水下航行的新型跨介质武器。跨介质航行器具有军民两用特性，其特点在于水下航行时可以规避敌舰的侦查，具有较好的隐蔽性；在敌舰的侦查范围外空中航行时具有较高的航速和效率。一般地，传统水下航行器由于航行阻力大、平台空间小以及重量限制等原因，需要航行器具有更大的动力以及操纵能力来确保水下航行器的安全和稳定性。另外，目前已经装备的各类型助飞航行器，利用空中运行的运载器如火箭、滑翔机等为传统航行器助飞，由水面平台发射，远距离空中助飞后入水实现水下精确打击。但助飞航行器受平台限制无法水下发射，只能单向由空入水进行单模式跨介质工作，导致发射隐蔽性差、突防手段欠缺等缺陷，直接影响其工作效能。然而一般的空中飞行器不具备水下以及陆地作业的能力，也不能完成多次出入水作业。现有的飞行器或潜艇类的航行器，也只能完成单一的水中或空中任务，当存在水中、水面与空中、地面任务同时需要执行时，飞行器或航行器便不能满足需求。
2、中国专利申请号为cn202021712073.0的文献中公开了一种变阻力跨介质航行器，通过水翼和主翼实现变阻力跨介质航行，在航行器前部增设可收放水翼，为起飞过程提供足够的升力，而在稳定运行工况中水翼收起以减小航行阻力。当航行器进行水中攻击时，抛弃主翼，减小航行阻力，增加航速。其航行器的设计以及制造较为复杂，且该航行器在稳定运行过程中水翼的收起虽然减少了一定的航行阻力，但同时也会影响到航
3、中国专利申请号为cn202222895471.6的文献中一种水空两栖跨介质飞行器，该飞行器可完成水下任务、水面任务以及空中任务，在空中具有气象监测、农业植保等功能，水下具有侦察敌情、水下作战和水底勘测功能，水面用于海面突发事件搜救等能力。但该飞行器无法满足陆地作业的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有航行器的不足，提供一种三体四栖跨介质无人航行器及其四种航行模式，能够实现空中飞行、陆地行驶、水面航行以及水下潜航。
2、本专利技术一种三体四栖跨介质的无人航行器采用以下技术方案：具有一个主体，在主体的左右两侧各通过一个连接翼固定连接一个附体，两个附体结构相同，相对于主体对称，主体的中部上面设有一个能开合舱盖，舱盖的正下方设置螺旋桨一，螺旋桨一下端同轴固定连接垂直布置的电动伸缩杆一的伸缩端；每个附体外侧分别固定连接两个左右水平的电动伸缩杆二，同一个附体外侧的两个电动伸缩杆二一前一后平行布置，所有电动伸缩杆二的中心轴均左右水平，每个电动伸缩杆二的伸缩端活动连接一个电动万向轮，电动万向轮外侧固定连接于一个轮毂电机驱动式车轮的中心内端，轮毂电机驱动式车轮中心外侧经电动伸缩杆三连接螺旋桨二，主体内部设有工控机、主体压载水舱和主体电机，每个附体内部设有附体压载水舱和附体电机，工控机分别经相应的控制电路连接舱盖、主体电机、附体电机、主体压载水舱和附体压载水舱，主体电机经相应的控制路分别连接螺旋桨一和电动伸缩杆一，附体电机经相应的控制电路分别连接电动伸缩杆二、电动万向轮、轮毂电机驱动式车轮、螺旋桨二以及电动伸缩杆三。
3、所述的三体四栖跨介质的无人航行器的航行模式的技术方案是：
4、地面行驶模式：舱盖闭合，所有的电动伸缩杆二在收缩状态，轮毂电机驱动式车轮的中心轴左右水平且与水平地面接触，工控机控制附体电机工作，控制轮毂电机驱动式车轮行驶，所有的电动伸缩杆三、螺旋桨二均收缩于相应的轮毂电机驱动式车轮内部且随着相应的轮毂电机驱动式车轮共同旋转；
5、空中飞行模式：工控机控制舱盖先打开，然后主体电机控制电动伸缩杆一向上伸出至最长后停止，螺旋桨一伸出舱盖，螺旋桨一旋转；工控机控制附体电机工作，带动所有的电动伸缩杆二同时向侧体的外侧伸出，附体电机控制电动万向轮带动轮毂电机驱动式车轮向上翻转90°整体脱离地面，轮毂电机驱动式车轮中心轴垂直于地面，附体电机控制所有的电动伸缩杆三同时垂直向上伸出，带动螺旋桨二伸出在轮毂电机驱动车轮正上方，螺旋桨二旋转；
6、水平船行模式：舱盖闭合，螺旋桨一与电动伸缩杆一收缩于主体内部上方，电动伸缩杆二、电动万向轮以及轮毂电机驱动式车轮的中心轴均平行于水平地面，轮毂电机驱动式车轮的中心轴左右水平；工控机控制电动万向轮向船尾的后下方翻转，使轮毂电机驱动式车轮的中心前后水平布置且位于水面下方，控制所有的电动伸缩杆三同时向轮毂电机驱动式车轮的正后方伸出，所有的螺旋桨二旋转。
7、水下潜航模式：舱盖闭合，螺旋桨一与电动伸缩杆一收缩于主体内部上方，轮毂电机驱动式车轮的中心轴前后水平布置，螺旋桨二旋转；工控机控制主体压载水舱和附体压载水舱进水下潜。
8、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
9、(1)本专利技术弥补了传统跨介质航行器的不足，采用一个主体和两个附体这种三体船的结构形式，大大减少了航行时的阻力，有效提高航行器的稳定性、增大载重能力以及提升操纵性能。
10、(2)该航行器的变形功能不仅满足了航行器复杂的四栖作业需求，还为其提供了更广阔的应用空间和灵活性。通过可变形的设计，航行器能够适应不同环境和任务需求，从而在水上、陆地和空中展现出多样化的功能和性能。
11、(3)主体与附体之间的连接翼不仅作为连接结构，还提供了航行器增强应用场景的功能。使得航行器能够进行数据通信、传输和接收，提供了相关任务所需的信号支持。
12、(4)采用螺旋桨一作为航行器飞行状态的主要动力系统，两侧附体对称布置的四套动力系统，能针对对应的工况进行调整，提供航行器行驶动力。
13、(5)在附体下方安有轮毂电机驱动式车轮和螺旋桨一体式的结构，其升降能力以及变形能力允许航行器在不同环境中进行适应性飞行或行驶，从而实现多用途任务。用螺旋桨二可提供多种动力，航行和潜航状态下提供推进力，同时也可在飞行状态下的螺旋升力。采用电动万向轮用于操控一体式结构方向。这些部件通过精确的连接方式实现协调工作。
14、(6)轮毂电机驱动式车轮结构的外端通过在轮毂结构的中心孔处安装传动轴和轴承与螺旋桨连接，从而确保有效的推进力传递；轮毂电机驱动式车轮内端则通过传动轴以及万向轮、电动伸缩杆与附体相连接，以实现灵活的操控和方向调整。使得该三体四栖跨介质无人航行器能够在不同的介质中自如运动，具备卓越的多功能性和适应性，可用于各种不同的应用场景，包括水上和陆地上的任务执行。
15、(7)在航行器两侧附体外侧的前后各布置轮毂电机驱动式车轮和螺旋桨一体式结构，主要通过独立或组合使用实现无人航行器的跨介质动作，由工控机发送控制信号通过电路传输至一体式结构衔接的驱动器来控制其姿态的变化以及转速达到改变推力的大小。
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1.一种三体四栖跨介质的无人航行器，其特征是：具有一个主体(1)，在主体(1)的左右两侧各通过一个连接翼(3)固定连接一个附体(2)，两个附体(2)结构相同，相对于主体(1)对称，主体(1)的中部上面设有一个能开合舱盖(6)，舱盖(6)的正下方设置螺旋桨一(4)，螺旋桨一(4)下端同轴固定连接垂直布置的电动伸缩杆一(5)的伸缩端；每个附体(2)外侧分别固定连接两个左右水平的电动伸缩杆二(7)，同一个附体(2)外侧的两个电动伸缩杆二(7)一前一后平行布置，所有电动伸缩杆二(7)的中心轴均左右水平，每个电动伸缩杆二(7)的伸缩端活动连接一个电动万向轮(8)，电动万向轮(8)外侧固定连接于一个轮毂电机驱动式车轮(9)的中心内端，轮毂电机驱动式车轮(9)中心外侧经电动伸缩杆三(20)连接螺旋桨二(10)，主体(1)内部设有工控机(17)、主体压载水舱(11)和主体电机(23)，每个附体(2)内部设有附体压载水舱(12)和附体电机(24)，工控机(17)分别经相应的控制电路连接舱盖(6)、主体电机(23)、附体电机(24)、主体压载水舱(11)和附体压载水舱(12)，主体电机(23)经相应
2.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：主体(1)的前部上面设有一个传感器及激光雷达(22)，传感器及激光雷达(22)经信号线连接所述的工控机(17)。
3.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：电动伸缩杆二(7)在靠近附体(2)的内段粗，外段较细。
4.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：电动伸缩杆三(20)收缩至最短时，螺旋桨二(10)外侧面不突出于轮毂电机驱动式车轮(9)外侧面。
5.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：主体压载水舱(11)设在主体(1)内部后段中，螺旋桨一(4)设置在主体压载水舱(11)内部的前段，主体压载水舱(11)内部的后段中安装主体机舱(13)，所述的主体电机(23)装在主体机舱(13)中。
6.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：附体压载水舱(12)的前方和后方两侧各配置一个电池组(15)，附体机舱(14)位于后方的电池组(15)的后侧。
7.一种如权利要求1所述的无人航行器的航行模式，其特征是：
8.根据权利要求1所述的无人航行器的航行模式，其特征是：静止状态时，舱盖(6)闭合，螺旋桨一(4)与电动伸缩杆一(5)均收缩于主体(1)内部上方，所有的电动伸缩杆二(7)收缩于最短状态，所有的电动伸缩杆二(7)、电动万向轮(8)以及轮毂电机驱动式车轮(9)的中心轴均平行于地面，轮毂电机驱动式车轮(9)的中心轴左右水平，所有的电动伸缩杆三(20)、螺旋桨二(10)收缩于相应的轮毂电机驱动式车轮(9)的内部。
...【技术特征摘要】
1.一种三体四栖跨介质的无人航行器，其特征是：具有一个主体(1)，在主体(1)的左右两侧各通过一个连接翼(3)固定连接一个附体(2)，两个附体(2)结构相同，相对于主体(1)对称，主体(1)的中部上面设有一个能开合舱盖(6)，舱盖(6)的正下方设置螺旋桨一(4)，螺旋桨一(4)下端同轴固定连接垂直布置的电动伸缩杆一(5)的伸缩端；每个附体(2)外侧分别固定连接两个左右水平的电动伸缩杆二(7)，同一个附体(2)外侧的两个电动伸缩杆二(7)一前一后平行布置，所有电动伸缩杆二(7)的中心轴均左右水平，每个电动伸缩杆二(7)的伸缩端活动连接一个电动万向轮(8)，电动万向轮(8)外侧固定连接于一个轮毂电机驱动式车轮(9)的中心内端，轮毂电机驱动式车轮(9)中心外侧经电动伸缩杆三(20)连接螺旋桨二(10)，主体(1)内部设有工控机(17)、主体压载水舱(11)和主体电机(23)，每个附体(2)内部设有附体压载水舱(12)和附体电机(24)，工控机(17)分别经相应的控制电路连接舱盖(6)、主体电机(23)、附体电机(24)、主体压载水舱(11)和附体压载水舱(12)，主体电机(23)经相应的控制路分别连接螺旋桨一(4)和电动伸缩杆一(5)，附体电机(24)经相应的控制电路分别连接电动伸缩杆二(7)、电动万向轮(8)、轮毂电机驱动式车轮(9)、螺旋桨二(10)以及电动伸缩杆三(20)。
2.根据权利要求1所述的无人航行器，其特征是：主体(1)的前部上面设有一...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵东，王蕊，何世全，田鑫，葛程鹏，梅建宇，吴楚，孟勋，徐蒋桐，何建军，李萼祥，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：
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