[發明專利]一種搭載雙動力系統的水空兩棲無人航行器

在審

• 申請號: 202310639551.1
• 申請日: 2023-06-01
• 公開（公告）號: CN116552759A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 熊志鑫;方波;江鴻;馬明;吳欣源;陳楚瑤
• 申請（專利權）人: 上海海事大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B60F5/02;B63G8/14;B64C35/00
• 代理公司: 上海邦德專利代理事務所(普通合伙) 31312
• 代理人: 崔雙雙

本發明公開了一種搭載雙動力系統的水空兩棲無人航行器，包括首部矢量旋翼組件、與首部矢量旋翼組件固接的首部耐壓水密外殼、與首部耐壓水密外殼固接的姿態調整組件、與姿態調整組件固接的尾部耐壓水密外殼及與尾部耐壓水密外殼固接的尾部矢量推進組件；首部矢量旋翼組件用于為飛行提供升力且可通過偏轉旋翼方向獲得控制力矩；尾部矢量推進組件用于在水中為航行器提供前行推力且獲得額外的控制力矩；姿態調整組件通過改變設備質心縱向位置以及首部耐壓水密外殼內的浮力大小相結合的方式來調整航行器姿態。根據本發明，通過兩種不同動力裝置的結合，在不同介質中都具備良好機動性能的特點，且跨越介質的運動性能穩定，易于控制。

技術領域

本發明涉及觀測型海洋裝備的技術領域，特別涉及一種搭載雙動力系統的水空兩棲無人航行器。

背景技術

目前無人水下航行器已廣泛使用在各種海洋領域用途中，包括海洋資源開發、海洋觀測和海洋研究等,但大多數的水下無人航行器都必須要使用投放和回收系統。然而，該系統會受到許多外界環境因素的限制，因為在較高的海況下，波浪會引起船舶的較大相對運動使得航行器難以被投放與回收。另外，與無人機比較，UUV在水中的移動速度十分緩慢也不適合應用于快速搜索或多海域的海洋監測。同時，無人機目前僅能通過視覺手段進行海洋監測，并不具備水下無人航行器直接接觸海洋中大量化學、物理、地理等信息的優勢。

常見的固定翼式結構的水空兩棲航行器在跨越介質的過程中由于機翼面積過大會受到來自水面的巨大沖擊力易造成飛行器解體。所以大多數跨介質的固定翼航行器都基于仿生的思想，來效仿自然界中的具有水空兩棲的生物。例如馬丁公司研發的在入水時會像魚鷹一樣收起兩翼以減少來自水面的沖擊力的航行器。但是這種基于潛射平臺的航行器并不具備在水下的作業能力，也不能完成多次水中出入。另外還有一類仿生航行器可以像飛魚一樣通過尾翼作用在水下前行并通過展開胸鰭在空中滑翔。雖然這類基于仿生的結構對于水空跨介質航行器有潛在的應用價值，但是目前都還采用的墜落式入水方法，并沒有完全解決機體在水液交界面受到較大沖擊的問題，在跨介質的過程中仍易發生危險，而且對航行器的結構壽命也是很大的考驗。但常見的多旋翼式的結構外形并不具備較好的水動力特性，不利于在水中長時間的航行，水下機動能力也難以滿足需求。

發明內容

針對現有技術中存在的不足之處，本發明的目的是提供一種搭載雙動力系統的水空兩棲無人航行器，在不同介質中都具備良好機動性能的特點，且跨越介質的運動性能穩定，易于控制。為了實現根據本發明的上述目的和其他優點，提供了一種搭載雙動力系統的水空兩棲無人航行器，包括：

首部矢量旋翼組件、與首部矢量旋翼組件固接的首部耐壓水密外殼、與首部耐壓水密外殼固接的姿態調整組件、與姿態調整組件固接的尾部耐壓水密外殼及與尾部耐壓水密外殼固接的尾部矢量推進組件；

姿態調整組件包括下端水密艙蓋、固定于下端水密艙蓋上的步進電機、步進電機的輸出端固接有絲桿、固定于絲桿遠離步進電機的一端上的橡膠活塞、與下端水密艙蓋相對設置的上端水密艙蓋及固定于上端水密艙蓋中間部位的圓柱水艙，圓柱水艙遠離下端水密艙蓋的一端面開設有通氣孔，絲桿遠離步進電機的一端延伸至圓柱水艙內部，圓柱水艙靠近下端水密艙蓋的一端內部固接有絲桿螺母，橡膠活塞位于圓柱水艙內做活塞運動；

首部矢量旋翼組件用于為飛行提供升力且可通過偏轉旋翼方向獲得控制力矩；

尾部矢量推進組件用于在水中為航行器提供前行推力且獲得額外的控制力矩。

優選的，下端水密艙蓋與上端水密艙蓋的外側面上分別開設有多個下端水密艙蓋密封圈槽與上端水密艙蓋密封圈槽，且下端水密艙蓋與上端水密艙蓋之間穿插有多個滑動導軌。

優選的，尾部矢量推進組件包括與尾部耐壓水密外殼固接的尾部機座、尾部機座遠離尾部耐壓水密外殼的一端通過球鉸鏈及推進器連接桿與水下涵道推進器固定連接及位于尾部機座中部的右舵機與左舵機，右舵機上連接有右舵機拉桿，左舵機上連接有左舵機拉桿，右舵機拉桿與左舵機拉桿均固接于尾部機座靠近水下涵道推進器的一端上。