[發明專利]基于矢量推進的水下直升機

在審

• 申請號: 201810935264.4
• 申請日: 2018-08-16
• 公開（公告）號: CN109050838A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 司玉林;王英強;毛江銘;馮仁棟;孫吉莉;劉勛;王智鯤;陳鷹;黃豪彩
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H5/08;B63H21/17
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種基于矢量推進的水下直升機。上殼體和下殼體固定在中間殼體的上下兩端形成主體外殼，主體外殼為扁平狀的圓盤結構，主體外殼的周圍安裝有四組矢量推進組件，四組矢量推進組件沿主體外殼周向間隔均布，每個矢量推進組件中，舵機機體固定于中間殼體外周面，舵機的轉動軸沿中間殼體徑向朝外并固定連接電機機體側部，電機輸出軸和螺旋槳固定連接；四個舵機均水平布置且轉動軸的軸心線水平共面驅動轉向。本發明機體采用了碟形外殼，特別適合水下直升機零回轉半徑的全周轉向等相應工作模式；通過四組矢量推進組件提供了5個水下自由度，有效提高了水下直升機的機動性并降低了推進器數量。

技術領域

本發明涉及機動性強、往返于海底工作站點間作業的新概念潛水器，具體是涉及了一種基于矢量推進的水下直升機。

背景技術

從20年代至今，人類從來沒有停止過對現代潛水器的研制。1934年，人類第一次到達深海914m深度對生物進行觀察；1960年，人類下潛到海洋最深處的太平洋馬里亞納海溝，深度可達10913m。60年代，以美國“阿爾文”號為代表的第二代潛水器在原有的觀測功能上，還具備了執行一些簡單作業和海洋資源調查任務等功能。到20世紀中后期，受兩次石油危機的影響，近海石油開采技術得到大力推進，具有作業能力的新一代無人遙控潛水器ROV使潛水器發展到達了又一高峰。進入21世紀，各類新型潛水器得到了進一步發展，水下滑翔機(Glider)以及各類無纜自治潛水器(AUV)逐步在海洋探測與調查中得到了廣泛應用。

直到目前，國際上出現的眾多潛水器雖然種類繁多，但在日常應用過程中仍然缺乏高機動性與高效性。例如有纜潛水器(ROV)、無纜自治潛水器(AUV)、載人潛器(HOV)以及水下滑翔機(Glider)等等，不管對于哪種類型的潛水器而言，其在水下運動的高機動性始終是該潛水器高效運作的保障，而源于自身結構設計或是外界環境變化的影響，如何提高潛水器運行中的機動性仍是目前亟待思考與解決的問題之一。

此外，就現階段的水下潛水器技術而言，還很難具備較高的全方位抗流能力。在目前的潛器結構設計中，為提高其航行速度與提供其左右轉向的動力，前進方向一般需配置兩個槳，而側向一般配置一個，這樣潛水器側向抗流能力較小。而在實際應用環境中，海流是多向的，這就要求潛水器具有良好的全方位抗流能力，以應對來自于各個方向的來流沖擊。

基于以上問題與挑戰，現提出的一種新型自主水下機器人，要求其具有高機動性、高自主性運行能力，以實現水下的高效工作，從而為未來水下直升機設計優化提供寶貴思路。

水下直升機適用于海底觀測網、深海空間站等海底作業或觀測系統的各種工作站點之間的能源與信息中轉工作，同時也可完成淺水環境下的探測工作。

而針對提高潛水器的機動性能這一關鍵問題，現有技術中缺少了需反應靈敏、速度快的水下直升機，能同時在水下實現豎直浮沉、直線前進(定深)、全周轉向、定角度俯沖(爬升)、水平俯沖(爬升)等眾多功能的水下直升機，前進速度以及轉向速度在不影響精準性的同時無法做到快速、高效、穩定。

發明內容

為彌補現有無纜自治潛水器(AUV)在機動性上的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提出了一種基于矢量推進的水下直升機，該直升機樣機反應靈敏、速度快，可在水下實現高機動性、高自主性運行，機動性強，能往返于海底工作站點間作業。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明包括上殼體、下殼體、舵機、電機、螺旋槳和中間殼體，所述上殼體和下殼體固定在中間殼體的上下兩端形成主體外殼，主體外殼為扁平狀的圓盤結構，主體外殼的周圍安裝有四組矢量推進組件，四組矢量推進組件沿主體外殼周向間隔均布，每個矢量推進組件包括舵機、電機、螺旋槳，舵機機體固定于中間殼體外周面，舵機的轉動軸沿中間殼體徑向朝外并固定連接電機機體側部，電機輸出軸和螺旋槳固定連接；所述的四組矢量推進組件的四個舵機均水平布置且轉動軸的軸心線水平共面，驅動各自的電機輸出軸實現0～180°的轉向。