[發明專利]一種混合驅動水下滑翔機

在審

• 申請號: 201710363443.0
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107336817A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 唐智杰
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/14;B63G8/22;B63H21/17;F03B13/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及一種水下滑翔機，特別是涉及一種應用于長時間長航程水域監測測試的混合驅動水下滑翔機。

背景技術

洋流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質過程，以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化，都有影響和制約的作用。故了解和掌握海流的規律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化，對漁業、航運、排污和軍事等都有重要意義。

大洋環境中洋流的水資源信息是一種直接關系到國家資源利用和國家發展的重要資源信息。如何獲得足夠豐富的洋流資源信息是一個現實難題，同時考慮到海洋中存在有渦流等擾動環境，解決問題的關鍵在于滑翔機具有長航程、應急主動驅動的環境適應性和自身能源的獲取方式等指標。

目前，國內對洋流監測開展了一定研究，但在機器人的能源獲取和低溫保護等方面存在不足。

中國發明專利ZL 201210487518.3公開了“便攜式水下海洋環境監測滑翔機”，該發明實現了一種水下滑翔機應用于水下海洋環境監測，采用單一的滑翔驅動，沒有考慮到能源的供給問題和緊急制動轉向等功能。

中國實用新型專利ZL201620489688.9公開了一種“非固定翼及其水下滑翔機”，該滑翔機采用非固定翼方式實現水下滑翔機驅動和轉向，但是該滑翔機沒有考慮長航程需求、能源的供給問題、應急驅動和遠程控制的需要。

現有滑翔機均采用單一電池供電，沒有考慮自身能源獲取，無法實現長航程大規模海洋資源探測和應急情況下自動多模式主動運動。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術存在的問題，提供一種實現長航程大規模范圍內海洋資源探測的混合驅動水下滑翔機，可以實現自主能源獲取已達到長時間運行的目的，以滿足海洋資源探測需要。

為達到上述目的，本發明的構思是：本發明采用具有大型側翼和倒流穩定翼的潛水艇機體，能夠比較好的實現水下滑翔的功能，采用兩個高效直流無刷電機作為翼載螺旋槳的驅動，配合兩套獨立的具有電機驅動和逆變功能的電路系統，可以實現水下滑翔機在滑翔過程中洋流驅動電機進行逆變發電，同時配合主推螺旋槳系統實現應急和遠程控制情況下水下滑翔機的前后驅動、差動轉向和制動等主動控制，采用沉浮調整機構和姿態調整機構控制調整水下滑翔機的浮力和重心位置，已獲得滑翔姿態驅動力，來實現水下滑翔機滑翔功能，最終完成水下滑翔機滑翔功能、滑翔過程中洋流發電儲能功能和綜合多模式主動驅動的功能。

所采用兩套直流電機驅動逆變系統獨立工作，可以根據環境和控制需要，分別獨立工作在驅動和逆變等不同組合狀態，完成靈活的水下滑翔機驅動和洋流驅動發電控制的有效配合，實現能源利用最大化和滿足長航程大規模海洋資源探測的需要。

根據上述發明構思，本發明采用下述技術方案：

一種混合驅動水下滑翔機，它包括：一個潛水艇機體、一個主控制系統、一個沉浮調整機構、一個姿態調整機構、一個主推螺旋槳、兩個翼載螺旋槳、一個電源管理系統、一個姿態傳感系統、一個高性能蓄電池、一套任務傳感系統和一套衛星定位通訊系統。所述潛水艇機體內安裝有所述沉浮調整機構、姿態調整機構、主控制系統、主推螺旋槳、兩個翼載螺旋槳、電源管理系統、姿態傳感系統、高性能蓄電池、一套任務傳感系統和衛星定位通訊系統，所述主控制系統與所述電源管理系統相連，完成系統供電和洋流驅動發電管理功能，所述主控制系統與所述姿態傳感系統相連，獲得機器人的當前姿態信息，所述主控制系統與所述任務傳感系統相連，獲得當前洋流的水質情況信息和滑翔機所處水深信息等，所述主控制系統與所述衛星定位通訊系統相連，實現全球衛星定位信息獲取和衛星遠程數據通訊和遠程控制等功能，所述主控制系統與所述沉浮系統相連，實現滑翔機凈浮力控制，已獲得滑翔機上浮和下潛的動力，所述主控制系統與所述姿態調整機構用于調整滑翔機重心以改變滑翔機的姿態，以產生向前驅動動力，所述主推螺旋槳與所述主控制系統以實現滑翔機的應急進退驅動，所述翼載螺旋槳分別與所述主控制系統和所述電源管理系統相連，實現在滑翔過程中的洋流驅動發電和應急情況下的螺旋槳驅動，完成雙向全驅和雙向差動驅動的主動驅動能力，所述電源管理系統與所述高性能蓄電池相連實現系統電能存儲與供給管理。

上述潛水艇機體采用潛水艇對稱結構配合主推螺旋槳機構和翼載螺旋槳機構實現，完成滑翔機支架和本體外殼保護功能，內部安裝和固定各種系統，該機構包機外殼、側翼和導流翼，所述機外殼與所述側翼和導流翼固定連接在一起，所述翼載螺旋槳安裝固定于所述側翼上。