[發(fā)明專利]一種仿海豹水下滑翔機

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010333605.8
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111516838A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹新;劉玉紅;劉書赫;鄧仕晗;張宏偉;王延輝;楊亞楠
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14;B63G8/22;B63B3/13
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉子文

本發(fā)明公開一種仿海豹水下滑翔機，滑翔機包括前后導流罩、剛性內(nèi)殼體、柔性外殼體、浮力調(diào)節(jié)單元、姿態(tài)調(diào)節(jié)單元、仿生機翼單元、仿生尾部單元、能源單元、主控制單元、導航通訊單元、航向調(diào)節(jié)單元。本發(fā)明給出通過硅橡膠柔性外殼體解決水下滑翔機浮力補償問題以及安全性較低的問題，通過橫向布置排水螺旋槳解決水下滑翔機機動性較差的問題，同時具有低水阻，高空間利用率的特性，且解決方案簡單且易于實現(xiàn)，具有較強的可應(yīng)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下航行器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有高機動性與高安全性的仿海豹水下滑翔機。

背景技術(shù)

水下生物經(jīng)過上億年進化，在推進效率、推進方式、機動性等方面具有超越任何人造水面和水下運載器的優(yōu)越性。海豹作為生活在兩極海域的生物，經(jīng)進化，海豹具有較強的機動性以及防護性，其身體呈流線紡錘型，頭部為橢圓形，四肢變?yōu)轹挔睿谒驴梢詫崿F(xiàn)靈活游動。身體外部有一層厚的皮下脂肪，用于取暖與緩沖撞擊。

隨著海洋科學的研究越來越深入，水下滑翔機作為一種新型的無人水下航行器，具有噪聲小、體積小、質(zhì)量輕、續(xù)航時間長等特點，在全世界范圍內(nèi)得到了廣泛的重視。傳統(tǒng)水下滑翔機由于多采用基于移動艙內(nèi)電池包等重物的橫滾調(diào)節(jié)方式來進行航向調(diào)節(jié)，導致滑翔機轉(zhuǎn)彎半徑較大，機動性與靈活性較差。同時，傳統(tǒng)水下滑翔機機身、機翼、尾舵通常為碳纖維材質(zhì)的剛性結(jié)構(gòu)，并且在艙外也設(shè)有如高度計、拋載等相關(guān)設(shè)備，在布放回收過程中或在惡劣航行條件下易收到損傷，安全性較差。另外，由于傳統(tǒng)水下滑翔機的剛性耐壓殼體的體積壓縮率與海水的體積壓縮率不匹配，導致水下滑翔機在下潛與上浮過程中產(chǎn)生較大的浮力損失。仿海豹水下滑翔機通過模仿海洋生物海豹，具有與海豹相近的優(yōu)良水動力外形，通過柔性硅橡膠外殼體可以實現(xiàn)工作中的撞擊緩沖以及下潛時的浮力補償功能，同時采用橫向排水的航向調(diào)節(jié)方式，提高了水下滑翔機的經(jīng)濟性、安全性以及機動性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，解決目前水下滑翔機安全性較低，機動性較差以及存在浮力損失等缺點，提供一種具有剛?cè)犭p層殼體的仿海豹水下滑翔機。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種仿海豹水下滑翔機，包括由硅橡膠制成的具有海豹外形的柔性外殼體，所述柔性外殼體內(nèi)從前向后依次設(shè)有前導流罩、剛性內(nèi)殼體、后導流罩和仿生尾部單元。所述剛性內(nèi)殼體從前向后依次由前端蓋、前耐壓艙殼體、肋環(huán)、后耐壓艙殼體和后端蓋組成；前耐壓艙殼體和后耐壓艙殼體共同組成耐壓艙，所述耐壓艙內(nèi)安裝有浮力調(diào)節(jié)單元、姿態(tài)調(diào)節(jié)單元、能源單元和主控制單元；所述浮力調(diào)節(jié)單元位于姿態(tài)調(diào)節(jié)單元上方；所述剛性內(nèi)殼體的外側(cè)設(shè)有仿生機翼單元；所述仿生尾部單元和所述后導流罩內(nèi)分別安裝有導航通訊單元和航向調(diào)節(jié)單元。

進一步的，所述前導流罩和后導流罩采用ABS材質(zhì)，為流線型設(shè)計；所述的柔性外殼體內(nèi)部設(shè)有充油管路，用于通過充油實現(xiàn)輔助性浮力調(diào)節(jié)，外形仿照海豹的體型特征灌注成型。

進一步的，所述浮力調(diào)節(jié)單元包括排氣嘴、前油囊、電磁閥、單向閥、齒輪泵、齒輪泵驅(qū)動電機、三通管接頭、液壓油路、油箱和油位拉線傳感器。排氣嘴設(shè)置于前油囊末端；前油囊位于前導流罩內(nèi)部，安裝于前端蓋外側(cè)，經(jīng)前端蓋接通液壓油路連接于串聯(lián)的電磁閥及齒輪泵，在齒輪泵另一端由液壓油路連接于三通管接頭，通過三通管接頭分別連接于油箱以及單向閥。油位拉線傳感器固連于油箱末端。

進一步的，所述的姿態(tài)調(diào)節(jié)單元包括絲杠導軌、絲杠驅(qū)動電機、絲杠電機減速器、滑塊。

進一步的，所述的仿生機翼單元，包括兩個對稱布置的機翼；位于剛性內(nèi)殼體內(nèi)部的機翼為碳纖維材質(zhì)的可動梯形平板機翼，位于剛性內(nèi)殼體外部的機翼根據(jù)NACA0012翼型標準通過硅橡膠灌注成型。

進一步的，所述的仿生尾部單元，包括兩個對稱布置的由碳纖維材質(zhì)構(gòu)成的雙關(guān)節(jié)可動尾鰭，所述導航通訊單元包括銥星天線與無線天線，分別布置于兩個可動尾鰭骨架之上。