[發明專利]一種四螺旋槳水下航行器及其控制方法

在審

• 申請號: 201810518216.5
• 申請日: 2018-05-27
• 公開（公告）號: CN108674614A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張一軍
• 申請（專利權）人: 張一軍
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H5/07;B63G8/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種四螺旋槳水下航行器及其控制方法，航行器的艙體采用流體動力外形，并在艙體四周以“正方形”布置的方式固定安裝有四個電動螺旋槳推進器。可以利用艙體四周的四個螺旋槳產生向上或向下的推力，利用四個螺旋槳不同轉速和旋轉方向產生的推力差和扭力差形成控制力矩，進行航行器整體的姿態控制，實現航行器在水中的垂直升降和自由航行以及在航行過程中在任意位置的定點懸停；并能有效克服水流與水密度改變對航行器的影響。該航行器無需使用任何其它輔助航行的壓載、浮力、翼面、舵面和動力裝置，大幅提高航行器的有效載荷水平、航行速度和靈活穩定性并減小航行器的體積、重量、航行阻力、制造和使用成本。

技術領域

本發明涉及船舶與海洋工程技術裝備領域，特別是涉及一種四螺旋槳水下航行器及其控制方法。

背景技術

隨著人類漁業、水產養殖的發展以及人類對于開發、探索水下資源需求的增長，水下航行器具有巨大的應用前景。現有的水下航行器有多種形式：一是采用壓水艙實現垂直升降，這種方式存在體積重量龐大，載荷水平低，航行不穩定且升降緩慢等問題：二是采用翼面、舵面和航行器本身外形在水平航行時實現垂直升降，這種方式存在結構復雜，操縱控制繁瑣，不能在水中懸停等缺陷：三是采用垂直方向的推進器控制垂直升降，采用水平方向的的推進器控制水平航行，這種方式存在需要浮體或壓載輔助平衡自身及載荷重量，外形結構復雜，航行阻力大，抗水流擾動能力差等缺點。因此，突破現有水下航行器的技術限制，創新發展適合于水下航行器的航行控制方式是實現水下航行技術獲得突破的關鍵。

發明內容

為了克服現有水下航行器中普遍存在的外形結構復雜、體積重量龐大、航行緩慢、靈活穩定性差、水動效率低、制造和使用成本高昂等問題，本發明首次提出一種四螺旋槳水下航行器及其控制方法。

航行器的艙體采用流體動力外形，并在艙體四周以“正方形”布置的方式固定安裝有四個電動螺旋槳推進器。可以利用艙體四周的四個螺旋槳產生向上或向下的推力，利用四個螺旋槳不同轉速和旋轉方向產生的推力差和扭力差形成控制力矩，實行航行器整體的姿態控制，實現航行器在水中的垂直升降和自由航行以及在航行過程中在任意位置的定點懸停；并能有效克服水流與水密度改變對航行器的影響。該航行器無需使用任何其它輔助航行的壓載、浮力、翼面、舵面和動力裝置，大幅提高航行器的有效載荷水平、航行速度和靈活穩定性并減小航行器的體積、重量、航行阻力、制造和使用成本。

本發明的技術方案為：

所述一種四螺旋槳水下航行器，包括左前側螺旋槳推進器（1）、右前側螺旋槳推進器（2）、右后側螺旋槳推進器（3）、左后側螺旋槳推進器（4）、左前側支架（5）、右前側支架（6）、右后側支架（7）、左后側支架（8）和航行器艙體(9)，所述左前側螺旋槳推進器（1）垂直固定安裝在左前側支架（5）的外端，右前側螺旋槳推進器（2）垂直固定安裝在右前側支架（6）的外端，右后側螺旋槳推進器（3）垂直固定安裝在右后側支架（7）的外端，左后側螺旋槳推進器（4）垂直固定安裝在左后側支架（8）的外端；所述左前側支架（5）固定安裝在航行器艙體(9)中部左前側，右前側支架（6）固定安裝在航行器艙體(9)中部右前側，右后側支架（7）固定安裝在航行器艙體(9)中部右后側，左后側支架（8）固定安裝在航行器艙體(9)中部左后側；左前側螺旋槳推進器（1）、右前側螺旋槳推進器（2）、右后側螺旋槳推進器（3）、左后側螺旋槳推進器（4）分別位于一個以航行器艙體(9)的重心為中心的虛擬“正方形”的4個頂點位置。

進一步的優選方案，所述的四螺旋槳水下航行器，其特征在于：所述左前側螺旋槳推進器（1）、右前側螺旋槳推進器（2）、右后側螺旋槳推進器（3）、左后側螺旋槳推進器（4）為電力驅動水下螺旋槳推進器。

進一步的優選方案，所述的四螺旋槳水下航行器，其特征在于：所述左前側螺旋槳推進器（1）、右前側螺旋槳推進器（2）、右后側螺旋槳推進器（3）、左后側螺旋槳推進器（4）均可以向正反兩個方向以各種速度旋轉。