[發明專利]一種水下滑翔的三體滑翔機及其設計方法

在審

• 申請號: 202310445116.5
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116605384A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 羅廣恩;李帥;劉桐;戚學嘉;楊松林;黃添悅;楊子力;高海洋
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63B1/10;B63G8/18;B63G8/22;B63G8/24;B63G8/39;B63G8/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 袁姝

本發明公開了一種水下滑翔的三體滑翔機，包括艇體、滑翔系統、浮態調節系統及控制系統；艇體包括相平行的兩下部艇體和一上部艇體。滑翔系統包括連接兩下部艇體的一對水平翼以及連接下部艇體和上部艇體的兩對斜向水翼。浮態調節系統包括壓載水艙、高壓氣瓶以及連接壓載水艙和高壓氣瓶的電磁閥和管道。控制系統包括推進器、控制水平翼轉動的步進電機、控制器、能源艙、聲波測距儀、攝像頭、電池和照明燈。利用攜帶儲氣設備的方式，通過充放氣可實現基本所需的運動，其制作簡單，同時也彌補了UG的運動局限性的缺點，配合控制系統，可實現多種運動方式的控制運動，在固定斜置水翼上還可以增加武器工作面，搭載一些小型魚雷，用于打擊水下敵人。

技術領域

本發明涉及一種滑翔機，尤其是涉及一種水下滑翔的三體滑翔機及其設計方法。

背景技術

目前市面上所涉及的水下機器人多為全驅，要達到六自由度一般至少需要5-8個推進器為水下機器人提供動力，由于多個推進器同時工作時所需功率較大，這使得水下機器人需要較大的封閉空間來放置儲能設備，同時對電池的選取也帶來挑戰。其次，目前市面上的欠驅動水下滑翔機器人(underwater?glider，UG)多為簡易的單魚雷狀形狀，通過依靠自身重力與浮力平衡關系推進的帶翼無人水下航行器，其大多本身未采用螺旋槳等做為主要驅動裝置。

目前，水下滑翔機已經被廣泛地應用于海洋研究和海洋環境監測，根據外形的結構形式可以大致劃分為以下3類：常規魚雷型、帶螺旋槳的混合推進型以及翼身融合(飛翼)構型。然而，目前關于三體水下滑翔機的研究成果并不多。因此設計研發一種水下滑翔的三體滑翔機尤為重要。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術存在的問題，提供一種水下滑翔的三體滑翔機。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種水下滑翔的三體滑翔機，包括艇體、滑翔系統、浮態調節系統及控制系統；所述艇體包括相平行的兩下部艇體和一上部艇體，所述下部艇體由艏段、中段和艉段光順過渡構成，所述上部艇體也由艏中艉三段光順過渡構成。

所述滑翔系統包括連接兩所述下部艇體的一對水平翼以及連接所述下部艇體和所述上部艇體的兩對斜向水翼，所述水平翼為可轉動翼，所述斜向水翼為固定翼。

所述浮態調節系統包括位于所述上部艇體艏部的壓載水艙、位于所述上部艇體前部的高壓氣瓶以及連接所述壓載水艙和所述高壓氣瓶的電磁閥和管道，所述壓載水艙上設有進排水口和排氣孔，所述進排水口設有進排水閥，所述排氣孔設有排氣閥。

所述高壓氣瓶向所述壓載水艙通高壓氣體，可將所述壓載水艙中的水擠出從而改變三體滑翔機的浮力，同時配合控制所述水平翼，可使三體滑翔機達到上浮滑翔和下潛滑翔的狀態。所述電磁閥控制所述高壓氣瓶向所述壓載水艙通高壓氣體與否。

所述控制系統包括位于所述下部艇體艉部的一對推進器、用來控制所述水平翼轉動的步進電機、控制器、能源艙、聲波測距儀、攝像頭、電池和照明燈，所述推進器包括電機、螺旋槳、傳動軸和聯軸器，所述電機通過所述聯軸器和所述傳動軸與所述螺旋槳傳動連接，所述電池為整個控制系統供電，所述控制器接收所述聲波測距儀和所述攝像頭的信號并控制所述電機和所述步進電機，所述電池放置在所述能源艙內。

進一步，在所述艇體橫剖面中所述下部艇體和所述上部艇體的剖面中心點連線構成一個等腰三角形，兩所述下部艇體剖面中心點連線為底邊，所述上部艇體剖面中心點分別與兩所述下部艇體剖面中心點連線為腰，該等腰三角形頂角110°～160°。