一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器；在航行器外殼內(nèi)設(shè)置噴氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、浮力控制系統(tǒng)和電源模塊；噴氣系統(tǒng)包括帶充氣口的儲氣罐，該儲氣罐通過輸氣管路貫穿航行器外殼后，在航行器外殼表面形成提供航行器轉(zhuǎn)向動力的噴嘴；所述的浮力控制系統(tǒng)包括帶進(jìn)水管的水倉，該進(jìn)水管貫穿航行器外殼后，形成水倉和航行器殼體外部之間的水流通道；所述的控制系統(tǒng)包括控制噴射氣體流量的氣閥、控制水流進(jìn)出的水閥、獲取航行器運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳感器組以及控制主板；所述的噴嘴上設(shè)置氣閥，所述的進(jìn)水管設(shè)置水閥，所述的傳感器組、氣閥和水閥均與控制主板信號連接；所述傳感器組、氣閥、水閥以及控制主板均與電源模塊電連接。
【專利說明】一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無人水下航行器，特別涉及采用噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，人類對海洋探索方法不斷進(jìn)步，無人水下航行器作為一種探索海洋的有利工具，在軍事和民用上都起到了重要作用。在復(fù)雜的深海環(huán)境中，存在干擾和不確定因素，這就要求無人水下航行器有較強(qiáng)抗干擾能力。當(dāng)遇到海水波動或洋流干擾時，無人水下航行器通過傳感器檢測自身姿態(tài)變化并及時作出調(diào)整來消除干擾，保證其按照預(yù)定軌跡行駛；當(dāng)干擾較大時，雖然無人水下航行器能夠借助先進(jìn)的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，但是受到常規(guī)動力系統(tǒng)驅(qū)動能力的限制，不能夠及時調(diào)整，這極大地降低了航行器的作業(yè)效率。
[0003]目前，無人水下航行器大多使用舵槳驅(qū)動或者多推進(jìn)器驅(qū)動，少數(shù)航行器采用噴水驅(qū)動。對于舵槳驅(qū)動的水下航行器，舵葉的控制能力跟航行器的行進(jìn)速度有關(guān)，在低航速時轉(zhuǎn)向靈敏度較低，不能快速變向；全螺旋槳驅(qū)動的水下航行器，需要的推進(jìn)器數(shù)量多功耗大，對控制系統(tǒng)要求高；噴水驅(qū)動由于受抽水泵功率的限制，噴水所產(chǎn)生的推力有限，而且采用噴水推進(jìn)的水下航行器由于水流通過航行器結(jié)構(gòu)內(nèi)部，難以控制其平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器及方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器；在航行器外殼內(nèi)設(shè)置噴氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、浮力控制系統(tǒng)和電源模塊；噴氣系統(tǒng)包括帶充氣口的儲氣罐，該儲氣罐通過輸氣管路貫穿航行器外殼后，在航行器外殼表面形成提供航行器轉(zhuǎn)向動力的噴嘴；所述的浮力控制系統(tǒng)包括帶進(jìn)水管的水倉，該進(jìn)水管貫穿航行器外殼后，形成水倉和航行器殼體外部之間的水流通道；所述的控制系統(tǒng)包括控制噴射氣體流量的氣閥、控制水流進(jìn)出的水閥、獲取航行器運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳感器組以及控制主板；所述的噴嘴上設(shè)置氣閥，所述的進(jìn)水管設(shè)置水閥，所述的傳感器組、氣閥和水閥均與控制主板信號連接；所述傳感器組、氣閥、水閥以及控制主板均與電源模塊電連接。
[0006]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的改進(jìn):所述航行器的尾端設(shè)置有提供驅(qū)動動力的推進(jìn)器和尾噴管1、尾噴管II ;該推進(jìn)器為正反轉(zhuǎn)推進(jìn)器；所述推進(jìn)器與控制主板信號連接，與電源模塊電連接；所述尾噴管I和尾噴管II分別在航行器尾端的兩側(cè)從頭到尾的軸向設(shè)置；；所述尾噴管I和尾噴管II分別通過輸氣管路與儲氣罐相連通；所述尾噴管I和尾噴管II上分別設(shè)置有尾噴管閥I和尾噴管閥II ;所述尾噴管閥I和尾噴管閥II分別與控制主板信號連接，與電源模塊電連接。
[0007]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的進(jìn)一步改進(jìn):所述充氣口貫穿航行器外殼；所述充氣口上設(shè)置有由單向閥和過濾器組成的充氣口控制機(jī)構(gòu)。
[0008]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的進(jìn)一步改進(jìn):所述航行器外殼的前端為透光材料加工制作的半球形；所述航行器外殼的其余部分為耐腐抗壓合金材料加工制作的圓柱形；所述噴嘴分別位于圓柱形外殼前側(cè)的上、下、左、右側(cè)壁。
[0009]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的進(jìn)一步改進(jìn):所述傳感器組包括九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器；所述水倉水位傳感器位于水倉內(nèi)；所述儲氣罐壓力傳感器位于儲氣罐內(nèi)；所述深度傳感器位于航行器殼體外表面；所述九軸傳感器和濕度傳感器均位于航行器外殼內(nèi)；所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均通過信號處理模塊與控制主板信號連接；所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均與電源模塊電連接。
[0010]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的進(jìn)一步改進(jìn):所述控制主板通過轉(zhuǎn)接板設(shè)置有模組化接口，所述模組化接口上外接通信模塊、光學(xué)模塊或者聲學(xué)模塊。
[0011]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的進(jìn)一步改進(jìn):所述的尾噴管閥1、尾噴管閥I1、氣閥和水閥均為二位二通比例電磁閥。
[0012]一種基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法:通過儲氣罐從噴嘴或者尾噴管I和尾噴管II噴射氣流形成轉(zhuǎn)向的動力；通過控制主板控制氣閥噴射的氣體流量，實現(xiàn)噴嘴的定量氣體噴射，進(jìn)而在噴嘴處形成反沖作用力，驅(qū)動該航行器進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向；所述儲氣罐內(nèi)的氣體噴射后造成的航行器整體質(zhì)量下降，再通過航行器內(nèi)的水倉進(jìn)水使得航行器的重力和浮力保持平衡。
[0013]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法的改進(jìn):向左轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制右氣閥完成對右噴嘴噴射的氣體流量的控制，右噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器左轉(zhuǎn)；向右轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制左氣閥完成對左噴嘴噴射的氣體流量的控制，左噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器右轉(zhuǎn)；向上轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制下氣閥完成對下噴嘴噴射的氣體流量的控制，下噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器向上轉(zhuǎn)向；向下轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制上氣閥完成對上噴嘴噴射的氣體流量的控制，上噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器向下轉(zhuǎn)向。
[0014]作為對本發(fā)明所述的基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法的進(jìn)一步改進(jìn):向左轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制尾噴管閥I完成對尾噴管I的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥II完成對尾噴管II的體流量的控制；通過控制位于右側(cè)的尾噴管II噴射比位于左側(cè)的尾噴管I更大的氣體流量完成航行器向左轉(zhuǎn)向；向右轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制尾噴管閥I完成對尾噴管I的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥II完成對尾噴管II的體流量的控制；通過控制位于左側(cè)的尾噴管I噴射比位于右側(cè)的尾噴管II更大的氣體流量完成航行器向右轉(zhuǎn)向。
[0015]相比現(xiàn)在的舵槳驅(qū)動、多推進(jìn)器驅(qū)動、噴水驅(qū)動，本發(fā)明采用噴氣和推進(jìn)器混合驅(qū)動，其續(xù)航能力強(qiáng)、變向靈敏。尾部采用可正反轉(zhuǎn)動的導(dǎo)管螺旋槳推進(jìn)器，保證了無人水下航行器低速行駛的續(xù)航能力；為了提高航行器前進(jìn)方向上的加速能力，尾部安裝了尾噴管，在需要快速提速的情況下，讓螺旋槳推進(jìn)器以最高轉(zhuǎn)速推進(jìn)，同時讓尾噴管噴氣；航行器的變向采用噴氣方反沖案，通過改變氣流的大小能控制變向的速度。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]圖1是本發(fā)明的外形示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明外形的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明外形的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明外形的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是噴氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6是噴氣系統(tǒng)氣動回路圖；
[0023]圖7是浮力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8是浮力控制系統(tǒng)回路圖；
[0025]圖9是控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0026]實施例1、圖1?圖9給出了一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器及控制方法。該基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器的航行器外殼前端為可減少前進(jìn)阻力的半球形，并采用透光材料加工制作；而外殼的其他部分采用圓柱形的構(gòu)造，可減少轉(zhuǎn)向時的阻力，并采用耐腐抗壓合金材料加工制作。
[0027]航行器內(nèi)有兩套動力系統(tǒng)，其中之一的動力系統(tǒng)由噴氣系統(tǒng)構(gòu)成，如圖5、圖6所示，該噴氣系統(tǒng)的核心為用來存儲壓縮氣體的儲氣罐102，該儲氣罐102上設(shè)置有充氣口 2，壓縮氣體通過充氣口 2進(jìn)入儲氣罐102 ;在充氣口 2和儲氣罐102之間的管道上設(shè)置單向閥和過濾器組成的充氣口控制機(jī)構(gòu)101，通過單向閥阻止儲氣罐102內(nèi)的氣體泄漏，并相應(yīng)地阻止航行器外部的水通過壓力作用進(jìn)入儲氣罐102 ;而過濾器能夠過濾氣體，確保進(jìn)入儲氣罐102的氣體清潔。由于在水底下，航行器需要實現(xiàn)360°轉(zhuǎn)向，所以在圓柱形外殼前側(cè)的上、下、左、右四個側(cè)壁上分別設(shè)置有上噴嘴3、下噴嘴4、左噴嘴5、右噴嘴6，上噴嘴3、下噴嘴4、左噴嘴5、右噴嘴6分別為垂直圓柱形外殼側(cè)壁的設(shè)置。上噴嘴3、下噴嘴4、左噴嘴5和右噴嘴6分別貫穿外殼側(cè)壁后通過輸氣管路與儲氣罐102相連通；而上噴嘴3、下噴嘴4、左噴嘴5和右噴嘴6上分別配套的設(shè)置有控制噴射氣體流量的上氣閥103 ( 二位二通比例電磁閥)、下氣閥105 ( 二位二通比例電磁閥)、左氣閥106 ( 二位二通比例電磁閥)和右氣閥104( 二位二通比例電磁閥)。通過上噴嘴3、下噴嘴4、左噴嘴5、右噴嘴6的工作狀態(tài)，就可以將儲氣罐102中的高壓氣體作為驅(qū)動的動力源進(jìn)行航行器的轉(zhuǎn)向控制。
[0028]在航行器的尾端兩側(cè)還設(shè)置有能向后噴氣的尾噴管I 7和尾噴管II 8(以從頭到尾軸向設(shè)置的形式設(shè)置)，尾噴管I 7和尾噴管II 8均通過輸氣管路與儲氣罐102相連通；尾噴管I 7和尾噴管II 8分別設(shè)置有尾噴管閥I 100 ( 二位二通比例電磁閥)和尾噴管閥II 107( 二位二通比例電磁閥)；通過尾噴管I 7和尾噴管II 8可以將儲氣罐102提供的氣壓轉(zhuǎn)換成推進(jìn)航行器前進(jìn)的驅(qū)動動力，尤其是可以通過尾噴管閥I 100和尾噴管閥II 107控制氣體流量，形成高速噴射，進(jìn)而給航行器提供相應(yīng)的加速度。而通過尾噴管閥I 100和尾噴管閥II 107控制噴射氣體流量的不同，可形成尾噴管I 7和尾噴管II 8之間不對等的推進(jìn)動力，進(jìn)而實現(xiàn)航行器水平方向的左、右轉(zhuǎn)向功能。
[0029]另一個動力系統(tǒng)主要由固定在航行器尾部的推進(jìn)器I (導(dǎo)管螺旋槳推進(jìn)器)構(gòu)成，推進(jìn)器I采用伺服電機(jī)，可進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速控制采用閉環(huán)控制。通過推進(jìn)器I可以驅(qū)動航行器前行或者倒退。
[0030]由于航行器對外噴氣時，航行器的質(zhì)量會發(fā)生改變，所以需要在航行器的質(zhì)量減輕的同時，通過浮力控制系統(tǒng)增加相應(yīng)的質(zhì)量，確保航行器的最終重力和浮力平衡；該浮力控制系統(tǒng)為帶進(jìn)水管9的水倉200，水倉200的進(jìn)水管9貫穿航行器外殼后形成進(jìn)水的通道，該進(jìn)水管9上設(shè)置有水閥201 ( 二位二通比例電磁閥)，通過水閥201控制進(jìn)水，通過水的質(zhì)量補(bǔ)充損耗的空氣質(zhì)量。
[0031]控制系統(tǒng)的核心為控制主板301，如圖7所示，該控制主板301上連接有轉(zhuǎn)接板305、信號處理模塊306、放大板302、電機(jī)驅(qū)動器303以及預(yù)留接口 304 ;通過轉(zhuǎn)接板305設(shè)置有若干個模組化插口，該插口可以根據(jù)使用的情況(環(huán)境)接入通信模塊312、光學(xué)模塊313 (包括光電采集器、圖像采集器)或者聲學(xué)模塊314等，通過通信模塊312、光學(xué)模塊313或者聲學(xué)模塊314分別與外部進(jìn)行信息交互，并且將外部的信息輸入到控制主板301，由控制主板301進(jìn)行信息處理。
[0032]控制主板301通過信號處理模塊306連接有若干個傳感器(傳感器組)，該若干個傳感器包括有九軸傳感器307 (包含加速度計、角度計、磁羅盤)、水倉200水位傳感器308、儲氣罐壓力傳感器309、深度傳感器310以及溫濕度傳感器311等；九軸傳感器307、水倉200水位傳感器308、儲氣罐傳感器309、深度傳感器310以及溫濕度傳感器311等傳感器采集到數(shù)據(jù)后，通過信號處理模塊306將模擬信號處理成數(shù)字信號，再將數(shù)字信號導(dǎo)入到控制主板301進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；而以上所述的九軸傳感器307和溫濕度傳感器311分別內(nèi)置在航行器外殼內(nèi)，通過九軸傳感器307可以獲取航行器當(dāng)前的運(yùn)動狀態(tài)，溫濕度傳感器311則可以獲取航行器當(dāng)前的內(nèi)部環(huán)境，一旦濕度或者溫度超出航行器可正常運(yùn)行的范圍時，就可由控制主板301發(fā)出相關(guān)的操作指令。水倉200水位傳感器308安裝在水倉200內(nèi)部，通過水倉200水位傳感器308獲取當(dāng)前水倉200內(nèi)的水位信息，再將水位信息通過信號處理模塊306發(fā)送到控制主板301，再由控制主板301控制水閥201就可以控制水倉200內(nèi)的水位，繼而達(dá)到航行器的重力和浮力平衡。儲氣罐壓力傳感器309設(shè)置在儲氣罐102內(nèi)，由儲氣罐壓力傳感器309獲取相應(yīng)的氣罐壓力后，就可以通過信號處理模塊306將該信息發(fā)送到控制主板301，由控制主板301計算當(dāng)前儲氣罐102內(nèi)的氣體剩余量，及時獲取當(dāng)前儲氣罐102內(nèi)的氣體剩余量，可對上氣閥103、下氣閥105、左氣閥106和右氣閥104進(jìn)行噴氣量的合理控制。深度傳感器310設(shè)置在航行器殼體的外部，由深度傳感器310獲取當(dāng)前航行器所處的水深。
[0033]控制主板301通過放大板302與上氣閥103、下氣閥105、左氣閥106、右氣閥104、水閥、氣閥、尾噴管閥I 100和尾噴管閥II 107等構(gòu)成的比例電磁閥組315(包括有水閥201、尾噴管閥I 100、尾噴管閥II 107、上氣閥103、下氣閥105、左氣閥106、右氣閥104等)相連接，通過放大板302將控制主板301發(fā)出的控制信號進(jìn)行功率放大來驅(qū)動比例電磁閥組315進(jìn)行相應(yīng)的動作。
[0034]控制主板301通過電機(jī)驅(qū)動器303連接推進(jìn)器I ;推進(jìn)器I采用伺服電機(jī)，其轉(zhuǎn)速控制采用閉環(huán)控制。
[0035]控制主板301有預(yù)留接口 304，使得水下航行器能夠搭載其它特殊用途的設(shè)備。水下航行器內(nèi)安裝有蓄電池，蓄電池為整個系統(tǒng)供電。[0036]本發(fā)明的航行器實現(xiàn)步驟如下:
[0037]1、壓縮氣體通過氣口 2注入儲氣罐102內(nèi)；通過儲氣罐壓力傳感器309及時獲取當(dāng)前儲氣罐102內(nèi)的氣體量，并通過控制主板301實時輸出氣體容量信息；
[0038]2、垂直方向的驅(qū)動:
[0039]當(dāng)儲氣罐102內(nèi)的氣體達(dá)到了本次航行所要求的目標(biāo)量后，將航行器放入水中，由于航行器本身的質(zhì)量，航行器沉入水中一定深度；
[0040]3、水平方向的運(yùn)動:
[0041]航行器達(dá)到預(yù)定深度的航道時，通過控制主板301開啟推進(jìn)器I進(jìn)行水平方向的驅(qū)動；
[0042]4、轉(zhuǎn)向運(yùn)動:
[0043]當(dāng)需要轉(zhuǎn)向時，就通過控制主板301控制比例電磁閥組315來完成；
[0044]如:向左轉(zhuǎn)向I，控制主板301通過控制右氣閥104完成對右噴嘴6噴射氣體流量的控制，右噴嘴6處的反沖作用力驅(qū)動航行器左轉(zhuǎn)；
[0045]向左轉(zhuǎn)向II，控制主板301通過控制尾噴管閥I 100完成對尾噴管I 7噴射氣體流量的控制，同時通過控制尾噴管閥II 107完成對尾噴管II 8的噴射氣體流量的控制；通過控制位于右側(cè)的尾噴管II 8噴射比位于左側(cè)的尾噴管I 7更大的氣體流量完成航行器向左轉(zhuǎn)向；
[0046]向右轉(zhuǎn)向I，控制主板301通過控制左氣閥106完成對左噴嘴5噴射的氣體流量的控制，左噴嘴5處的反沖作用力驅(qū)動航行器右轉(zhuǎn)；
[0047]向右轉(zhuǎn)向II，控制主板301通過控制尾噴管閥I 100完成對尾噴管I 7的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥II 107完成對尾噴管II 8的體流量的控制；通過控制位于左側(cè)的尾噴管I 7噴射比位于右側(cè)的尾噴管II 8更大的氣體流量完成航行器向右轉(zhuǎn)向；
[0048]向上轉(zhuǎn)向，控制主板301通過控制下氣閥105完成對下噴嘴4噴射的氣體流量的控制，下噴嘴4處的反沖作用力驅(qū)動航行器向上轉(zhuǎn)向；
[0049]向下轉(zhuǎn)向，控制主板301通過控制上氣閥103完成對上噴嘴3噴射的氣體流量的控制，上噴嘴3處的反沖作用力驅(qū)動航行器向下轉(zhuǎn)向。
[0050]最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器；其特征是:在航行器外殼內(nèi)設(shè)置噴氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、浮力控制系統(tǒng)和電源模塊； 噴氣系統(tǒng)包括帶充氣口的儲氣罐，該儲氣罐通過輸氣管路貫穿航行器外殼后，在航行器外殼表面形成提供航行器轉(zhuǎn)向動力的噴嘴； 所述的浮力控制系統(tǒng)包括帶進(jìn)水管的水倉，該進(jìn)水管貫穿航行器外殼后，形成水倉和航行器殼體外部之間的水流通道； 所述的控制系統(tǒng)包括控制噴射氣體流量的氣閥、控制水流進(jìn)出的水閥、獲取航行器運(yùn)行數(shù)據(jù)的傳感器組以及控制主板； 所述的噴嘴上設(shè)置氣閥，所述的進(jìn)水管設(shè)置水閥，所述的傳感器組、氣閥和水閥均與控制主板信號連接； 所述傳感器組、氣閥、水閥以及控制主板均與電源模塊電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述航行器的尾端設(shè)置有提供驅(qū)動動力的推進(jìn)器和尾噴管1、尾噴管II ； 該推進(jìn)器為正反轉(zhuǎn)推進(jìn)器； 所述推進(jìn)器與控制主板信號連接，與電源模塊電連接； 所述尾噴管I和尾噴管II分別在航行器尾端的兩側(cè)從頭到尾的軸向設(shè)置； 所述尾噴管I和尾噴管II分別通過輸氣管路與儲氣罐相連通；所述尾噴管I和尾噴管II上分別設(shè)置有尾噴管閥I和尾噴管閥II ； 所述尾噴管閥I和尾噴管閥II分別與控制主板信號連接，與電源模塊電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述充氣口貫穿航行器外殼； 所述充氣口上設(shè)置有由單向閥和過濾器組成的充氣口控制機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述航行器外殼的前端為透光材料加工制作的半球形； 所述航行器外殼的其余部分為耐腐抗壓合金材料加工制作的圓柱形； 所述噴嘴分別位于圓柱形外殼前側(cè)的上、下、左、右側(cè)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述傳感器組包括九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器； 所述水倉水位傳感器位于水倉內(nèi)；所述儲氣罐壓力傳感器位于儲氣罐內(nèi)；所述深度傳感器位于航行器殼體外表面；所述九軸傳感器和濕度傳感器均位于航行器外殼內(nèi)； 所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均通過信號處理模塊與控制主板信號連接； 所述九軸傳感器、水倉水位傳感器、儲氣罐壓力傳感器、深度傳感器以及濕度傳感器均與電源模塊電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述控制主板通過轉(zhuǎn)接板設(shè)置有模組化接口，所述模組化接口上外接通信模塊、光學(xué)模塊或者聲學(xué)模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于噴氣轉(zhuǎn)向的無人水下航行器，其特征是:所述的尾噴管閥1、尾噴管閥I1、氣閥和水閥均為二位二通比例電磁閥。
8.一種基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法，其特征是:通過儲氣罐從噴嘴或者尾噴管I和尾噴管II噴射氣流形成轉(zhuǎn)向的動力； 通過控制主板控制氣閥噴射的氣體流量，實現(xiàn)噴嘴的定量氣體噴射，進(jìn)而在噴嘴處形成反沖作用力，驅(qū)動該航行器進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)向； 所述儲氣罐內(nèi)的氣體噴射后造成的航行器整體質(zhì)量下降，再通過航行器內(nèi)的水倉進(jìn)水使得航行器的重力和浮力保持平衡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法，其特征是:向左轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制右氣閥完成對右噴嘴噴射的氣體流量的控制，右噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器左轉(zhuǎn)； 向右轉(zhuǎn)向步驟如 下:控制主板通過控制左氣閥完成對左噴嘴噴射的氣體流量的控制，左噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器右轉(zhuǎn)； 向上轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制下氣閥完成對下噴嘴噴射的氣體流量的控制，下噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器向上轉(zhuǎn)向； 向下轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制上氣閥完成對上噴嘴噴射的氣體流量的控制，上噴嘴處的反沖作用力驅(qū)動航行器向下轉(zhuǎn)向。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于噴氣系統(tǒng)控制水下航行器的方法，其特征是:向左轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制尾噴管閥I完成對尾噴管I的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥II完成對尾噴管II的體流量的控制；通過控制位于右側(cè)的尾噴管II噴射比位于左側(cè)的尾噴管I更大的氣體流量完成航行器向左轉(zhuǎn)向； 向右轉(zhuǎn)向步驟如下:控制主板通過控制尾噴管閥I完成對尾噴管I的氣體流量的控制，再通過尾噴管閥II完成對尾噴管II的體流量的控制；通過控制位于左側(cè)的尾噴管I噴射比位于右側(cè)的尾噴管II更大的氣體流量完成航行器向右轉(zhuǎn)向。
【文檔編號】B63G8/16GK103979091SQ201410236299
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】唐建中, 謝凱源, 盧石松 申請人:浙江大學(xué)