一種水下氣控滑翔式無人艇的制作方法
【專利摘要】一種水下氣控滑翔式無人艇，包括艇體、螺旋槳、尾舵和平衡鰭，艇體內(nèi)從前至后依次設(shè)有前艙、前姿態(tài)調(diào)整艙、浮力調(diào)整艙、后姿態(tài)調(diào)整艙及后艙，前艙內(nèi)設(shè)有氣動(dòng)馬達(dá)，所述前姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整缸，后姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整缸，后艙內(nèi)設(shè)有擺動(dòng)缸，艇體內(nèi)設(shè)有給艇體內(nèi)各缸提供動(dòng)力的高低壓氣罐，高壓氣罐與設(shè)在艇體內(nèi)的補(bǔ)氣泵相接。本發(fā)明通過往返液面利用補(bǔ)氣泵給艇體補(bǔ)氣，以壓縮空氣為動(dòng)力，通過調(diào)整前后姿態(tài)調(diào)整缸及浮力隔膜缸內(nèi)的液體量，實(shí)現(xiàn)艇體的上升、下潛及定位，通過前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)液體的位置變化，實(shí)現(xiàn)定位下的姿態(tài)調(diào)整，通過氣動(dòng)馬達(dá)內(nèi)壓縮空氣的運(yùn)行方向，給艇體的水下運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)定位下的作業(yè)驅(qū)動(dòng)。
【專利說明】
一種水下氣控滑翔式無人艇
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及水下艇體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水下氣控滑翔式無人艇。
【背景技術(shù)】
[0002]水下艇體等水下智能設(shè)備是當(dāng)今人類從事海洋水下探索和開發(fā)的重要裝備，它作為人類探索海洋的最重要手段必將在未來獲得更大的重視和發(fā)展。然而，一直以來國(guó)內(nèi)、夕卜研究的各種水下艇體包括:有纜的和無纜的、自治的或人控的、自主的或拖曳的、及作業(yè)式或巡游探測(cè)式水下艇體等，其動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)主要采用的是水下電機(jī)系統(tǒng)。水下電機(jī)系統(tǒng)的動(dòng)力來源于纜繩傳輸或者蓄電池儲(chǔ)藏的電力。
[0003]由于水下環(huán)境空間在很多方面不同于人類地表活動(dòng)的大氣空間，這使得人類長(zhǎng)期歷史上發(fā)展并獲得豐富種類的動(dòng)力和傳動(dòng)等成熟技術(shù)并不能直接移置和低成本的使用在水下這個(gè)特定環(huán)境里，這就造成了目前在水下艇體等水下智能設(shè)備上仍然是主要采用比較唯一形式的水下電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這就為水下艇體設(shè)計(jì)帶來了一些先天性的動(dòng)力和傳動(dòng)種類不足的問題。
[0004]這個(gè)問題一定程度上限制了水下艇體和智能設(shè)備的發(fā)展和使用，使更高性能的水下艇體等水下智能設(shè)備難以實(shí)現(xiàn);同時(shí)它也是造成目前水下艇體仍然是個(gè)比較價(jià)格昂貴的機(jī)電產(chǎn)品，只在一些特定的或涉及水下軍事用途等場(chǎng)合使用，而難以普遍的推廣到民用水下應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計(jì)合理，使用方便的水下氣控滑翔式無人艇。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明是一種水下氣控滑翔式無人艇，其特點(diǎn)是，包括艇體、螺旋槳、尾舵和平衡鰭，艇體的前部設(shè)有前艙，艇體的后部設(shè)有后艙，艇體的中部設(shè)有浮力調(diào)整艙，前艙與浮力調(diào)整艙之間設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整艙，浮力調(diào)整艙與后艙之間設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整艙；
在所述艇體內(nèi)設(shè)有作為艇體動(dòng)力源的高壓氣罐和低壓氣罐，高壓氣罐上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，高壓氣罐的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管道連接有補(bǔ)氣栗，補(bǔ)氣栗裝在艇體上，高壓氣罐的出氣口處連接有高壓管道，低壓氣罐上連接有低壓管道；
所述前艙內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺旋槳的氣動(dòng)馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)通過管道連接有換向閥I，換向閥I通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接；
所述前姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整缸，后姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整缸，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸沿艇體的軸線設(shè)置，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔分別通過外接管道I連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥I，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的后腔分別通過外接管道Π連接有與外界環(huán)境相接的排氣閥，排氣閥和充液排液閥I均裝在艇體上，前姿態(tài)調(diào)整缸的前腔與后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔之間通過連通管道相接，連通管道上裝有開關(guān)閥I，前姿態(tài)調(diào)整缸的后腔、后姿態(tài)調(diào)整缸的后腔通過管道連接有換向閥π，換向閥Π通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接；
所述浮力調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有沿艇體軸線設(shè)置的浮力隔膜缸，浮力隔膜缸的后腔通過外接管道m(xù)連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥π，浮力隔膜缸的前腔通過內(nèi)接管道I連接有開關(guān)閥π，開關(guān)閥π通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接，內(nèi)接管道I上裝有節(jié)流閥I;
所述后艙內(nèi)設(shè)有與尾舵相接的擺動(dòng)缸，擺動(dòng)缸的有桿腔通過外接管道IV連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥m，充液排液閥m裝在艇體上，擺動(dòng)缸的無桿腔通過內(nèi)接管道π連接有換向閥m，換向閥m通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接，內(nèi)接管道π上裝有節(jié)流閥π;
艇體往返液面，利用補(bǔ)氣栗從大氣中吸入空氣給艇體補(bǔ)氣，在水下，艇體以高低壓氣罐中的壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)環(huán)境液體循環(huán)進(jìn)出艇體:
在液面處時(shí)，打開充液排液閥I和排氣閥，往前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥Π以及開關(guān)閥Π與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的后腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥m以及換向閥m與低壓管道相接的閥口，往擺動(dòng)缸的有桿腔注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體；以上各部分完成充液后，艇體的總重力大于浮力，釋放艇體，使其在重力大于浮力的狀況下滑翔下潛；
下潛至指定深度后，打開開關(guān)閥π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔通入高壓氣體，打開充液排液閥π，向艇體外排出部分環(huán)境液體，使得艇體的重力和浮力平衡，平衡后關(guān)閉開關(guān)閥π和充液排液閥π，實(shí)現(xiàn)艇體的定位，然后，打開開關(guān)閥I，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥π，調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量；
在定位條件下，以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)前艙內(nèi)的氣動(dòng)馬達(dá)，使得螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，艇體進(jìn)入自動(dòng)巡游狀態(tài)，巡游至指定位置后，打開換向閥m和充液排液閥m，調(diào)整換向閥m與高壓管道或低壓管道相接的閥口，實(shí)現(xiàn)高壓氣或環(huán)境高壓水驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)缸的活塞桿伸出和縮回動(dòng)作:
當(dāng)往擺動(dòng)缸無桿腔內(nèi)注入高壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)的環(huán)境液體排出，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量減少，同時(shí)，打開充液排液閥π以及開關(guān)閥π與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的后腔內(nèi)注入等量的高壓環(huán)境液體來保持定位狀態(tài)；
當(dāng)往擺動(dòng)缸無桿腔內(nèi)注入低壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)被注入高壓環(huán)境液體，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量增加，同時(shí)，要打開充液排液閥π以及開關(guān)閥π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔內(nèi)注入高壓氣體，從浮力隔膜缸后腔排出等量的高壓環(huán)境液體，以保持定位狀態(tài)；操作過程中，當(dāng)艇體內(nèi)環(huán)境液體量有變化時(shí)，打開開關(guān)閥I，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥π，通過在前后姿態(tài)調(diào)整缸中注入高壓氣體，以調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量，保持艇體的姿態(tài)；
完成水下巡游和操作后，打開充液排液閥π以及開關(guān)閥Π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔內(nèi)注入高壓氣體，使得浮力隔膜缸后腔內(nèi)的高壓環(huán)境液體排出，使得艇體的浮力大于總重力，艇體滑翔上浮，返回液面，進(jìn)入下一次下潛。
[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，在所述浮力調(diào)整艙與后姿態(tài)調(diào)整艙之間設(shè)有高低壓氣體艙，所述高低壓氣罐及補(bǔ)氣栗裝在高低壓氣體艙內(nèi)。
[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，在所述前姿態(tài)調(diào)整艙與浮力調(diào)整艙之間設(shè)有機(jī)電艙。
[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，所述平衡鰭設(shè)有兩個(gè)。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過往返液面利用補(bǔ)氣栗給艇體補(bǔ)氣，在水下，艇體以壓縮空氣為動(dòng)力，通過調(diào)整前后姿態(tài)調(diào)整艙及浮力調(diào)整艙中隔膜缸內(nèi)的液體量，實(shí)現(xiàn)艇體的上升、下潛及定位，通過前后姿態(tài)調(diào)整艙中兩隔膜缸內(nèi)液體的位置變化，實(shí)現(xiàn)定位下的姿態(tài)調(diào)整，通過前艙氣動(dòng)馬達(dá)內(nèi)壓縮空氣的運(yùn)行方向，給艇體的水下運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，并結(jié)合后艙擺動(dòng)缸內(nèi)液體的進(jìn)出，實(shí)現(xiàn)定位下的作業(yè)驅(qū)動(dòng)，其設(shè)計(jì)合理，操作方便。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的氣控原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]以下參照附圖，進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。
[0013]參照?qǐng)D1和圖2，一種水下氣控滑翔式無人艇，包括艇體1、螺旋槳34、尾舵8和平衡鰭9，艇體I的前部設(shè)有前艙2，艇體I的后部設(shè)有后艙35，艇體I的中部設(shè)有浮力調(diào)整艙5，前艙2與浮力調(diào)整艙5之間設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整艙3，浮力調(diào)整艙5與后艙35之間設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整艙7；
在所述艇體I內(nèi)設(shè)有作為艇體動(dòng)力源的高壓氣罐16和低壓氣罐15，高壓氣罐16上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，高壓氣罐16的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管道連接有補(bǔ)氣栗19，補(bǔ)氣栗19裝在艇體I上，高壓氣罐16的出氣口處連接有高壓管道17，低壓氣罐15上連接有低壓管道18;
所述前艙2內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺旋槳34的氣動(dòng)馬達(dá)14，氣動(dòng)馬達(dá)14通過管道連接有換向閥I32，換向閥I 32通過管道分別與高壓管道17、低壓管道18相接；
所述前姿態(tài)調(diào)整艙3內(nèi)設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整缸11，后姿態(tài)調(diào)整艙7內(nèi)設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整缸12，前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12沿艇體的軸線設(shè)置，前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12的前腔分別通過外接管道I 24連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥I 25，前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12的后腔分別通過外接管道Π連接有與外界環(huán)境相接的排氣閥29，排氣閥29和充液排液閥I 25均裝在艇體I上，前姿態(tài)調(diào)整缸11的前腔與后姿態(tài)調(diào)整缸12的前腔之間通過連通管道26相接，連通管道26上裝有開關(guān)閥I 27，前姿態(tài)調(diào)整缸11的后腔、后姿態(tài)調(diào)整缸12的后腔通過管道連接有換向閥Π 30，換向閥Π 30通過管道分別與高壓管道17、低壓管道18相接；
所述浮力調(diào)整艙5內(nèi)設(shè)有沿艇體I軸線設(shè)置的浮力隔膜缸10，浮力隔膜缸10的后腔通過外接管道m(xù)連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥Π 23，浮力隔膜缸10的前腔通過內(nèi)接管道I 22連接有開關(guān)閥Π 20，開關(guān)閥Π 20通過管道分別與尚壓管道17、低壓管道18相接，內(nèi)接管道I 22上裝有節(jié)流閥I 21;
所述后艙35內(nèi)設(shè)有與尾舵8相接的擺動(dòng)缸13，擺動(dòng)缸13的有桿腔通過外接管道IV連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥m 28，充液排液閥m 28裝在艇體I上，擺動(dòng)缸的無桿腔通過內(nèi)接管道π連接有換向閥m 33，換向閥m 33通過管道分別與高壓管道17、低壓管道18相接，內(nèi)接管道Π上裝有節(jié)流閥Π 31;
艇體往返液面，利用補(bǔ)氣栗19從大氣中吸入空氣給艇體補(bǔ)氣，在水下，艇體以高低壓氣罐中的壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)環(huán)境液體循環(huán)進(jìn)出艇體:
在液面處時(shí)，打開充液排液閥I 25和排氣閥29，往前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12的前腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥Π 23以及開關(guān)閥Π 20與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸10的后腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥m 28以及換向閥m 33與低壓管道相接的閥口，往擺動(dòng)缸13的有桿腔注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體；以上各部分完成充液后，艇體的總重力大于浮力，釋放艇體，使其在重力大于浮力的狀況下滑翔下潛；
下潛至指定深度后，打開開關(guān)閥Π 20與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸10的前腔通入高壓氣體，打開充液排液閥Π 23，向艇體外排出部分環(huán)境液體，使得艇體的重力和浮力平衡，平衡后關(guān)閉開關(guān)閥Π 20和充液排液閥Π 23，實(shí)現(xiàn)艇體的定位，然后，打開開關(guān)閥I27，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥Π 30，調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量:
在定位條件下，以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)前艙內(nèi)的氣動(dòng)馬達(dá)14，使得螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，艇體進(jìn)入自動(dòng)巡游狀態(tài)，巡游至指定位置后，打開換向閥m 33和充液排液閥m 28，調(diào)整換向閥m 33與高壓管道或低壓管道相接的閥口，實(shí)現(xiàn)高壓氣或環(huán)境高壓水驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)缸的活塞桿伸出和縮回動(dòng)作:
當(dāng)往擺動(dòng)缸13無桿腔內(nèi)注入高壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)的環(huán)境液體排出，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量減少，同時(shí)，打開充液排液閥Π 23以及開關(guān)閥Π 20與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸10的后腔內(nèi)注入高壓環(huán)境液體來保持定位狀態(tài)；
當(dāng)往擺動(dòng)缸13無桿腔內(nèi)注入低壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)被注入高壓環(huán)境液體，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量增加，同時(shí)，要打開充液排液閥Π 23以及開關(guān)閥Π 20與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸10的前腔內(nèi)注入高壓氣體，使得浮力隔膜缸10后腔內(nèi)的高壓環(huán)境液體排出，以保持定位狀態(tài)；
操作過程中，當(dāng)艇體內(nèi)環(huán)境液體量有變化時(shí)，打開開關(guān)閥I 27，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥Π 30，通過在前后姿態(tài)調(diào)整缸中注入高壓氣體，以調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量，保持艇體的姿態(tài)；
完成水下巡游和操作后，打開充液排液閥Π 23以及開關(guān)閥Π 20與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸10的前腔內(nèi)注入高壓氣體，使得浮力隔膜缸10后腔內(nèi)的高壓環(huán)境液體排出，使得艇體的浮力大于總重力，艇體滑翔上浮，返回液面，進(jìn)入下一次下潛；
所述換向閥I 32、Π 30為三位四通換向閥，換向閥ΙΠ 33為二位三通換向閥；其他的開關(guān)閥均為電磁閥。
[0014]在所述浮力調(diào)整艙5與后姿態(tài)調(diào)整艙7之間設(shè)有高低壓氣體艙6，所述高低壓氣罐及補(bǔ)氣栗裝在高低壓氣體艙6內(nèi)。
[0015]在所述前姿態(tài)調(diào)整艙3與浮力調(diào)整艙5之間設(shè)有機(jī)電艙4。
[0016]所述平衡鰭9設(shè)有兩個(gè)，對(duì)稱設(shè)置在艇體上。
[0017]本發(fā)明的具體工作情況如下:
艇體在液面時(shí)，補(bǔ)氣栗19工作向高壓氣罐16內(nèi)補(bǔ)氣到規(guī)定壓力。打開充液排液閥I 25，并打開排氣閥29，分別向前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12的前腔注入規(guī)定量環(huán)境液體；打開充液排液閥Π 23及開關(guān)閥Π 20與低壓管道相接的閥口，向浮力隔膜缸10的后腔充入一定量的環(huán)境液體;打開充液排液閥ΙΠ 28和換向閥ΙΠ 33與低壓管道相接的閥口，使擺動(dòng)缸13有桿腔充滿環(huán)境液體，完成各部分充液后，關(guān)閉各開關(guān)閥，使各部件封死注入的環(huán)境流體。
[0018]以上各部分完成充液后，要使艇體總的重力大于其總的浮力，然后釋放艇體使其在總重力大于總浮力的狀況下滑翔下潛，艇體下潛時(shí)的角度可由前姿態(tài)調(diào)整缸11和后姿態(tài)調(diào)整缸12內(nèi)充液量的比例來控制，極限情況是使艇體豎直頭朝下下潛。下潛到指定深度后，艇體需進(jìn)入定位狀態(tài)，該定位狀態(tài)可由浮力隔膜缸10通過打開開關(guān)閥Π 20與高壓管道相接的閥口通入高壓氣體及充液排液閥Π 23向艇體體外排出部分環(huán)境液體來實(shí)現(xiàn)艇體總的重力和浮力平衡;然后打開開關(guān)閥I 27及換向閥Π 30實(shí)現(xiàn)艇體內(nèi)部環(huán)境液體布置在艇體前后兩端的前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的分配量來實(shí)現(xiàn)艇體定位下的姿態(tài)調(diào)整，此過程總的重力和浮力始終是保持平衡的，因此，艇體是在定位下實(shí)現(xiàn)姿態(tài)調(diào)整。操作設(shè)置在艇體頭部的螺旋槳驅(qū)動(dòng)輪(該驅(qū)動(dòng)輪可由蓄電池驅(qū)動(dòng))，艇體進(jìn)入自動(dòng)巡游狀態(tài)。巡游到指定位置，艇體可通過操作換向閥ΙΠ 33得電狀態(tài)來控制高壓氣驅(qū)動(dòng)和環(huán)境高壓水驅(qū)動(dòng)活塞桿的伸出和縮回動(dòng)作，且如果是高壓氣驅(qū)動(dòng)的則機(jī)器內(nèi)部環(huán)境液體量減少，需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)浮力隔膜缸進(jìn)入等量液體來保持定位狀態(tài)，如果是環(huán)境液體壓力驅(qū)動(dòng)，則進(jìn)入艇體的環(huán)境液體量是增加的，需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)浮力隔膜缸排出等量液體來保持定位狀態(tài)。此過程質(zhì)量分布情況有變化，需要調(diào)整前后姿態(tài)調(diào)整缸間的內(nèi)部環(huán)境液體分布狀況來保持艇體的姿態(tài)。完成水下巡游和操作后，可由重新調(diào)整前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸間的內(nèi)部環(huán)境液體分布狀況來實(shí)現(xiàn)返回姿態(tài)調(diào)整，極限情況是實(shí)現(xiàn)頭部鉛直向上，然后通過高壓氣排出浮力隔膜缸內(nèi)部分環(huán)境液體使艇體的總的浮力大于總的重力，艇體滑翔上浮重新返回水面。返回水面后的艇體，可通過各閥和補(bǔ)氣栗的操作，重新完成高壓氣罐的補(bǔ)氣到規(guī)定壓力，低壓氣罐排出罐內(nèi)氣，并補(bǔ)充大氣，其它各部件完成規(guī)定充液量后，艇體再一次下潛水下。
[0019]本發(fā)明是一種以壓縮氣體為動(dòng)力、往返液面、循環(huán)式水下氣驅(qū)動(dòng)液的動(dòng)力、傳動(dòng)和控制過程，壓縮氣體由往返液面過程吸入大氣壓縮的補(bǔ)氣方式獲得;氣驅(qū)動(dòng)液的過程就是設(shè)備浮力或重力，重心和浮心的調(diào)節(jié)過程，該過程對(duì)應(yīng)著潛水設(shè)備的潛下、浮起、水下定位、定位下姿態(tài)調(diào)整、及定位下的作業(yè)驅(qū)動(dòng)力的輸出，如果過程僅是內(nèi)部液體位置的變化過程，這是設(shè)備姿態(tài)調(diào)節(jié)過程，如果有設(shè)備內(nèi)外的液體交換，它是浮力和重力的調(diào)節(jié)過程。
[0020]另外，水下氣液動(dòng)力技術(shù)控制具有簡(jiǎn)便的閥控氣液的動(dòng)力和傳動(dòng)控制形式，其輸出動(dòng)力更加適應(yīng)于水下智能設(shè)備的浮力、重力調(diào)整及其便利的直線或擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)式的力(力矩)的動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，這將有利于對(duì)水下智能設(shè)備的控制的實(shí)現(xiàn)，及具有良好的水下適應(yīng)性，系統(tǒng)上采用的低壓氣罐可用于海水直接壓力作用的動(dòng)力過程或用來平衡設(shè)備的浮力及抵御海水深度環(huán)境壓力造成對(duì)執(zhí)行元件輸出力(力矩)的減少。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下氣控滑翔式無人艇，其特征在于:包括艇體、螺旋槳、尾舵和平衡鰭，艇體的前部設(shè)有前艙，艇體的后部設(shè)有后艙，艇體的中部設(shè)有浮力調(diào)整艙，前艙與浮力調(diào)整艙之間設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整艙，浮力調(diào)整艙與后艙之間設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整艙； 在所述艇體內(nèi)設(shè)有作為艇體動(dòng)力源的高壓氣罐和低壓氣罐，高壓氣罐上設(shè)有進(jìn)氣口和出氣口，高壓氣罐的進(jìn)氣口通過進(jìn)氣管道連接有補(bǔ)氣栗，補(bǔ)氣栗裝在艇體上，高壓氣罐的出氣口處連接有高壓管道，低壓氣罐上連接有低壓管道； 所述前艙內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)螺旋槳的氣動(dòng)馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)通過管道連接有換向閥I，換向閥I通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接； 所述前姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有前姿態(tài)調(diào)整缸，后姿態(tài)調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有后姿態(tài)調(diào)整缸，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸沿艇體的軸線設(shè)置，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔分別通過外接管道I連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥I，前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的后腔分別通過外接管道Π連接有與外界環(huán)境相接的排氣閥，排氣閥和充液排液閥I均裝在艇體上，前姿態(tài)調(diào)整缸的前腔與后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔之間通過連通管道相接，連通管道上裝有開關(guān)閥I，前姿態(tài)調(diào)整缸的后腔、后姿態(tài)調(diào)整缸的后腔通過管道連接有換向閥Π，換向閥Π通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接； 所述浮力調(diào)整艙內(nèi)設(shè)有沿艇體軸線設(shè)置的浮力隔膜缸，浮力隔膜缸的后腔通過外接管道m(xù)連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥π，浮力隔膜缸的前腔通過內(nèi)接管道I連接有開關(guān)閥π，開關(guān)閥π通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接，內(nèi)接管道I上裝有節(jié)流閥I; 所述后艙內(nèi)設(shè)有與尾舵相接的擺動(dòng)缸，擺動(dòng)缸的有桿腔通過外接管道IV連接有與外界環(huán)境相接的充液排液閥m，充液排液閥m裝在艇體上，擺動(dòng)缸的無桿腔通過內(nèi)接管道π連接有換向閥m，換向閥m通過管道分別與高壓管道、低壓管道相接，內(nèi)接管道π上裝有節(jié)流閥π; 艇體往返液面，利用補(bǔ)氣栗從大氣中吸入空氣給艇體補(bǔ)氣，在水下，艇體以高低壓氣罐中的壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)環(huán)境液體循環(huán)進(jìn)出艇體: 在液面處時(shí)，打開充液排液閥I和排氣閥，往前姿態(tài)調(diào)整缸和后姿態(tài)調(diào)整缸的前腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥Π以及開關(guān)閥Π與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的后腔內(nèi)注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體;打開充液排液閥m以及換向閥m與低壓管道相接的閥口，往擺動(dòng)缸的有桿腔注入規(guī)定量的高壓環(huán)境液體；以上各部分完成充液后，艇體的總重力大于浮力，釋放艇體，使其在重力大于浮力的狀況下滑翔下潛； 下潛至指定深度后，打開開關(guān)閥π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔通入高壓氣體，打開充液排液閥π，向艇體外排出部分環(huán)境液體，使得艇體的重力和浮力平衡，平衡后關(guān)閉開關(guān)閥π和充液排液閥π，實(shí)現(xiàn)艇體的定位，然后，打開開關(guān)閥I，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥π，調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量； 在定位條件下，以壓縮空氣為動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)前艙內(nèi)的氣動(dòng)馬達(dá)，使得螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，艇體進(jìn)入自動(dòng)巡游狀態(tài)，巡游至指定位置后，打開換向閥m和充液排液閥m，調(diào)整換向閥m與高壓管道或低壓管道相接的閥口，實(shí)現(xiàn)高壓氣或環(huán)境高壓水驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)缸的活塞桿伸出和縮回動(dòng)作: 當(dāng)往擺動(dòng)缸無桿腔內(nèi)注入高壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)的環(huán)境液體排出，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量減少，同時(shí)，打開充液排液閥π以及開關(guān)閥π與低壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的后腔內(nèi)注入等量的高壓環(huán)境液體來保持定位狀態(tài)； 當(dāng)往擺動(dòng)缸無桿腔內(nèi)注入低壓氣體時(shí)，有桿腔內(nèi)被注入高壓環(huán)境液體，艇體內(nèi)的環(huán)境液體量增加，同時(shí)，要打開充液排液閥Π以及開關(guān)閥Π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔內(nèi)注入高壓氣體，從浮力隔膜缸后腔排出等量的高壓環(huán)境液體，以保持定位狀態(tài)；操作過程中，當(dāng)艇體內(nèi)環(huán)境液體量有變化時(shí)，打開開關(guān)閥I，使得前后姿態(tài)調(diào)整缸內(nèi)的液體連通，打開換向閥Π，通過在前后姿態(tài)調(diào)整缸中注入高壓氣體，以調(diào)整艇體內(nèi)部環(huán)境液體在前后部的分配量，保持艇體的姿態(tài)； 完成水下巡游和操作后，打開充液排液閥π以及開關(guān)閥Π與高壓管道相接的閥口，往浮力隔膜缸的前腔內(nèi)注入高壓氣體，使得浮力隔膜缸后腔內(nèi)的高壓環(huán)境液體排出，使得艇體的浮力大于總重力，艇體滑翔上浮，返回液面，進(jìn)入下一次下潛。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下氣控滑翔式無人艇，其特征在于:在所述浮力調(diào)整艙與后姿態(tài)調(diào)整艙之間設(shè)有高低壓氣體艙，所述高低壓氣罐及補(bǔ)氣栗裝在高低壓氣體艙內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下氣控滑翔式無人艇，其特征在于:在所述前姿態(tài)調(diào)整艙與浮力調(diào)整艙之間設(shè)有機(jī)電艙。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下氣控滑翔式無人艇，其特征在于:所述平衡鰭設(shè)有兩個(gè)。
【文檔編號(hào)】B63G8/22GK106064665SQ201610400326
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日 公開號(hào)201610400326.2, CN 106064665 A, CN 106064665A, CN 201610400326, CN-A-106064665, CN106064665 A, CN106064665A, CN201610400326, CN201610400326.2
【發(fā)明人】孫旭光, 王冰, 楊從從, 陳俊峰, 單世延
【申請(qǐng)人】淮海工學(xué)院