[發明專利]水下航行器

在審

• 申請號: 201580070865.8
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN107428401A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 瓦倫丁·科拉多希門尼斯;瓦萊麗·奧弗雷;吉恩·巴普蒂斯特·伊扎德;洛特菲·奇赫
• 申請（專利權）人: 泰克納里阿研究與創新基金
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 黃霖,王艷江

技術領域

本發明涉及水下航行器領域，具體地涉及通常用于海底任務比如對位于水下的設備進行檢查、清潔或修理的航行器。

背景技術

當前的遠程操作式水下航行器(也稱為ROV)通過控制船或平臺經由臍帶纜進行電力供電，該臍帶纜向位于ROV處的多個推進器供電。推進器通常呈構造成沿正向方向和反向方向操作的葉輪的形式。美國專利申請US2007/0283871A1描述了一種具有四個推進器的ROV，這四個推進器樞轉地安裝在航行器上。

國際專利申請WO2013/060693A2公開了一種外骨骼裝置的不同構型。這些構型中的一個構型具有六個推進器，這六個推進器分為兩組，每組包括三個推進器。

其他常規的ROV通常使用不同構型的4個、5個或6個推進器——比如由SeaBotix(www.seabotix.com)商品化的推進器——來實現4個或5個自由度(三個線性運動和一個或兩個定向)。傳統的ROV設計將浮力材料放置在航行器和位于底部處的壓載件的頂部處，以建立自然穩定的平臺。這是容易的解決方案，但在現實世界的操作情景中會導致許多缺點，其中環境力、栓系阻力和有限的機動性會使操作在一般條件下變得困難甚至是不可能的。

還存在一種使用8個推進器來實現6個自由度(能夠沿任意方向和任意角度的移動)的ROV。這種航行器的示例是由Ocean Modules Sweden AB(www.ocean-modules.com)提供的V8ROV模型。使用用于實現6個空間自由度的8個推進器意味著值為2的致動冗余。這意味著該系統包括數目比在6個自由度上控制系統時在理論上所需的數目更高的推進器。

因此，需要改進的遠程操作式水下航行器，該改進的遠程操作式水下航行器能夠在6個自由度上被控制，同時將推進器的數目減少至6個，從而實現不太復雜且更緊湊且輕量的平臺。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種可以使用6個推進器在6個自由度上控制的遠程操作式水下航行器。

根據本發明的一方面，提供了一種水下航行器，該水下航行器包括保持有六個推進器的結構體，每個推進器限定推力向量。所述六個推進器中的每個推進器的推力向量如下述方式定向：第一推力向量和第二推力向量布置在相應的第一平面和第二平面上，所述第一平面和所述第二平面彼此平行；第三推力向量和第四推力向量布置在相應的第三平面和第四平面上，所述第三平面和所述第四平面彼此平行且垂直于所述第一平面和所述第二平面；并且第五推力向量和第六推力向量布置在相應的第五平面和第六平面上，所述第五平面和所述第六平面彼此平行且垂直于所述第一平面、所述第二平面、所述第三平面和所述第四平面，使得航行器能夠以在其6個空間自由度上受控的方式移動。

在特別的實施方式中，所述推力向量中的每個推力向量相對于在對應的推力向量所處的平面中限定的參考向量形成相應的角度α。用于所述第一推力向量和所述第二推力向量的參考向量平行于Y軸，用于所述第三推力向量和所述第四推力向量的參考向量平行于Z軸，并且用于所述第五推力向量和所述第六推力向量的參考向量平行于X軸，所述X軸、所述Y軸和所述Z軸限定笛卡爾坐標系。

更特別地，六個所述相應的角度α的值大致相等。

替代性地，所述相應的角度α中的至少一個角度與其他角度不同。

在特別的實施方式中，所述第一平面、所述第二平面、所述第三平面、所述第四平面、所述第五平面和所述第六平面對應于長方體的六個面或立方體的六個面。

更特別地，所述推力向量經過所述推力向量分別所處的對應面的幾何中心。

在特別的實施方式中，為了使來自推進器的射流的碰撞最小化，推進器中的至少一個推進器的推力向量被相對于其原始位置平行地移位，使得若干個流在單個點的會聚被避免。

在特別的實施方式中，為了使來自推進器的射流的碰撞最小化，推進器中的至少一個推進器被旋轉一定角度，使得若干個流在單個點的會聚被避免。

航行器優選地包括至少一個有效載荷或任務傳感器。所述傳感器更優選地為攝像機。

在特別的實施方式中，保持有六個推進器的結構體是包括多個桿的框架。

在特別的實施方式中，航行器包括多個浮動結構體。

在特別的實施方式中，推進器是雙向的。

在特別的實施方式中，航行器包括多個蓋，所述多個蓋位于該航行器的內部體積處以將不同的推力流會聚的點彼此隔離。