[發明專利]一種基于噴氣轉向的無人水下航行器及方法

有效

• 申請號: 201410236299.0
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN103979091B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 唐建中;謝凱源;盧石松
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63G8/16
• 分類號: B63G8/16
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

1.一種基于噴氣轉向的無人水下航行器；其特征是：在航行器外殼內設置噴氣系統、控制系統、浮力控制系統和電源模塊；

噴氣系統包括帶充氣口的儲氣罐，該儲氣罐通過輸氣管路貫穿航行器外殼后，在航行器外殼表面形成提供航行器轉向動力的噴嘴；

所述的浮力控制系統包括帶進水管的水倉，該進水管貫穿航行器外殼后，形成水倉和航行器殼體外部之間的水流通道；

所述的控制系統包括控制噴射氣體流量的氣閥、控制水流進出的水閥、獲取航行器運行數據的傳感器組以及控制主板；

所述的噴嘴上設置氣閥，所述的進水管設置水閥，所述的傳感器組、氣閥和水閥均與控制主板信號連接；

所述傳感器組、氣閥、水閥以及控制主板均與電源模塊電連接。

2.根據權利要求1所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述航行器的尾端設置有提供驅動動力的推進器和尾噴管Ⅰ、尾噴管Ⅱ；

該推進器為正反轉推進器；

所述推進器與控制主板信號連接，與電源模塊電連接；

所述尾噴管Ⅰ和尾噴管Ⅱ分別在航行器尾端的兩側從頭到尾的軸向設置；

所述尾噴管Ⅰ和尾噴管Ⅱ分別通過輸氣管路與儲氣罐相連通；所述尾噴管Ⅰ和尾噴管Ⅱ上分別設置有尾噴管閥Ⅰ和尾噴管閥Ⅱ；

所述尾噴管閥Ⅰ和尾噴管閥Ⅱ分別與控制主板信號連接，與電源模塊電連接。

3.根據權利要求2所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述充氣口貫穿航行器外殼；

所述充氣口上設置有由單向閥和過濾器組成的充氣口控制機構。

4.根據權利要求3所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述航行器外殼的前端為透光材料加工制作的半球形；

所述航行器外殼的其余部分為耐腐抗壓合金材料加工制作的圓柱形；

所述噴嘴分別位于圓柱形外殼前側的上、下、左、右側壁。

5.根據權利要求4所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述傳感器組包括九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器；

所述水倉水位傳感器位于水倉內；所述儲氣罐壓力傳感器位于儲氣罐內；所述深度傳感器位于航行器殼體外表面；所述九軸傳感器和濕度傳感器均位于航行器外殼內；

所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均通過信號處理模塊與控制主板信號連接；

所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均與電源模塊電連接。

6.根據權利要求5所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述控制主板通過轉接板設置有模組化接口，所述模組化接口上外接通信模塊、光學模塊或者聲學模塊。

7.根據權利要求6所述的基于噴氣轉向的無人水下航行器，其特征是：所述的尾噴管閥Ⅰ、尾噴管閥Ⅱ、氣閥和水閥均為二位二通比例電磁閥。

8.一種基于噴氣系統控制水下航行器的方法，其特征是：通過儲氣罐從噴嘴或者尾噴管Ⅰ和尾噴管Ⅱ噴射氣流形成轉向的動力；

通過控制主板控制氣閥噴射的氣體流量，實現噴嘴的定量氣體噴射，進而在噴嘴處形成反沖作用力，驅動該航行器進行相應的轉向；

所述儲氣罐內的氣體噴射后造成的航行器整體質量下降，再通過航行器內的水倉進水使得航行器的重力和浮力保持平衡。

9.根據權利要求8所述的基于噴氣系統控制水下航行器的方法，其特征是：向左轉向步驟如下：控制主板通過控制右氣閥完成對右噴嘴噴射的氣體流量的控制，右噴嘴處的反沖作用力驅動航行器左轉；

向右轉向步驟如下：控制主板通過控制左氣閥完成對左噴嘴噴射的氣體流量的控制，左噴嘴處的反沖作用力驅動航行器右轉；

向上轉向步驟如下：控制主板通過控制下氣閥完成對下噴嘴噴射的氣體流量的控制，下噴嘴處的反沖作用力驅動航行器向上轉向；

向下轉向步驟如下：控制主板通過控制上氣閥完成對上噴嘴噴射的氣體流量的控制，上噴嘴處的反沖作用力驅動航行器向下轉向。

10.根據權利要求8所述的基于噴氣系統控制水下航行器的方法，其特征是：向左轉向步驟如下：控制主板通過控制尾噴管閥Ⅰ完成對尾噴管Ⅰ的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥Ⅱ完成對尾噴管Ⅱ的體流量的控制；通過控制位于右側的尾噴管Ⅱ噴射比位于左側的尾噴管Ⅰ更大的氣體流量完成航行器向左轉向；

向右轉向步驟如下：控制主板通過控制尾噴管閥Ⅰ完成對尾噴管Ⅰ的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥Ⅱ完成對尾噴管Ⅱ的體流量的控制；通過控制位于左側的尾噴管Ⅰ噴射比位于右側的尾噴管Ⅱ更大的氣體流量完成航行器向右轉向。