[發(fā)明專利]舵控操縱裝置及方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111110991.5
• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113734392A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設計）人: 左啟陽;謝鋒然;何凱
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳先進技術(shù)研究院;中國科學院深圳理工大學（籌）
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14;B63G8/18;B63G8/20
• 代理公司: 深圳中一聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44414
• 代理人: 梁河

本發(fā)明涉及水下航行器技術(shù)領域，提供一種舵控操縱裝置及方法，該裝置包括推進器、第一舵翼、第二舵翼和第三舵翼，第一舵翼可繞第一扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作，第二舵翼可繞第二扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作、且可繞第一撲翼舵軸上下擺動，第三舵翼可繞第三扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作、且可繞第二撲翼舵軸上下擺動。本發(fā)明提供的舵控操縱裝置及方法的有益效果是：水下航行器在中高航速行駛時，通過第一舵翼繞第一扭轉(zhuǎn)舵軸扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)左右航向控制，在低航速行駛時，通過第二舵翼或第三舵翼撲翼動作，實現(xiàn)左右航向控制，解決了現(xiàn)有的舵槳聯(lián)合操縱機動性差的技術(shù)問題，提高水下航行器的機動性。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及水下機器人技術(shù)領域，尤其是涉及一種舵控操縱裝置及方法。

背景技術(shù)

作為海洋高端智能裝備的重要成員，自主水下機器人(Autonomous UnderwaterVehicle，簡稱AUV)應用越來越廣泛，無論是在民用還是在軍用上都扮演著極為重要的角色。AUV執(zhí)行任務時，其主要作業(yè)類型是大范圍巡航和局部精細觀察，包括中高速巡航、低速位姿調(diào)整和水下懸停三種工作模式，因此涉及高、中、低甚至零航速(即懸停)的運動狀態(tài)。隨著作業(yè)任務的日益多元化和復雜化，AUV很可能會面臨在頻繁地變換不同航速的運動狀態(tài)下開展工作，因此，開發(fā)能同時勝任高、中、低甚至零航速的所謂的“全航速”作業(yè)技術(shù)的需求與日俱增。

AUV能夠完成使命任務的前提是具備良好的性能，而操縱性是AUV的基本性能，也是AUV總體技術(shù)的核心基礎，其涉及諸多學科領域。具備出色的操縱性能不僅能協(xié)助AUV自如應對復雜多變的水文環(huán)境，更是AUV完成各項復雜水下任務的前提。AUV的操縱性是指AUV借助其操縱裝置(即推進器、舵、翼等)來改變或保持其運動速度、位置和姿態(tài)的性能，主要包括AUV穩(wěn)態(tài)航行時的平衡狀態(tài)、保持航行狀態(tài)的性能(體現(xiàn)為“運動穩(wěn)定性”)和改變航行狀態(tài)的性能(體現(xiàn)為“機動性”)。雖然經(jīng)過多年探索和技術(shù)積累，現(xiàn)今AUV的操縱性能有了很大的提高，但面對復雜的海洋環(huán)境，現(xiàn)有的技術(shù)水平仍面臨不少挑戰(zhàn)。目前，世界上主流的AUV操縱方式主要有多推進器組合操縱、單推進器矢量操縱、舵槳聯(lián)合操縱以及它們的組合。

其中，舵槳聯(lián)合操縱主要是指艉部單個縱向推進器配合艇上布置的舵翼來實現(xiàn)AUV的操縱控制。由于僅有一個縱向推進器，此時的AUV屬于欠驅(qū)動系統(tǒng)，而又由于僅依靠舵翼來實現(xiàn)操縱控制，航速過低會導致舵翼失效，因此，目前這種方式主要適用于大范圍、中高航速(不小于1海里每小時(kn))的巡航AUV，不能在低航速下實現(xiàn)左右航向控制，存在著機動性差的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種舵控操縱裝置及方法，旨在解決現(xiàn)有的舵槳聯(lián)合操縱機動性差的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種舵控操縱裝置，包括：

推進器，安裝于水下航行器的尾部，用于向所述水下航行器提供縱向推進力；

第一舵翼，安裝于所述水下航行器的頂部，且位于所述水下航行器的中縱剖面內(nèi)，所述第一舵翼可繞第一扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作，所述第一扭轉(zhuǎn)舵軸沿從所述第一舵翼靠近所述水下航行器的一端向所述第一舵翼遠離所述水下航行器的一端的方向延伸；

第二舵翼，安裝于所述水下航行器的側(cè)部，所述第二舵翼可繞第二扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作、且可繞第一撲翼舵軸上下擺動，所述第二扭轉(zhuǎn)舵軸沿從所述第二舵翼靠近所述水下航行器的一端向所述第二舵翼遠離所述水下航行器的一端的方向延伸；

第三舵翼，安裝于所述水下航行器的側(cè)部，所述第三舵翼和所述第二舵翼分別位于所述第一舵翼的兩側(cè)，所述第三舵翼可繞第三扭轉(zhuǎn)舵軸做旋轉(zhuǎn)動作、且可繞第二撲翼舵軸上下擺動，所述第三扭轉(zhuǎn)舵軸沿從所述第三舵翼靠近所述水下航行器的一端向所述第三舵翼遠離所述水下航行器的一端的方向延伸。

在其中一個實施例中，所述第一舵翼、所述第二舵翼和所述第三舵翼的安裝位置位于所述水下航行器的同一橫截面。