【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及水下機器人領域，具體涉及一種滑翔與推進雙模式水下直升機。
技術介紹
1、潛水器是一種航行于水下的航行體，包括載人潛水器和無人潛水器。目前無人潛水器主要的研究對象有遙控式無人潛水器（rov）、自主式無人潛水器auv、水下滑翔機等。
2、水下滑翔機是一種新型無人潛水器，它由海洋動物低能耗、長航時的水動力原理和鳥類滑翔的氣動力學原理結合而設計出以無動力滑翔為主的水下航行方式，達到了低耗能，續航時間長，結構簡單的目的。水下滑翔機近年來以一種依靠凈浮力驅動的新型潛水器被廣泛應用于海洋探測、海洋環境調查、檢測和數據采集領域，其功耗低、成本低和作業范圍廣備受青睞。但是目前的水下滑翔機一般依靠浮力調節器調整自身凈浮力，響應速度慢，機動性和自主性較差，無法完成近海底區域精細觀測的工作要求。
3、水下直升機（auh），是一種依靠推進器運動的圓碟形自主無人潛水器，依靠預先編好的程序完成任務，具有零回轉半徑，垂直起降、定點懸停、抗流穩定等優點。相較于水下滑翔機而言更容易開展近海底精細觀測的工作。然而受困于自身攜帶能源有限，水下直升機的航程并不能滿足大范圍觀測作業的要求，這嚴重制約了水下直升機開展近海底觀測任務的應用與發展。
4、目前，上述兩款不同的無人潛水器，雖然能進行海洋探測、海洋環境調查、檢測和數據采集，但是基于各自的結構特點和動力設置，導致其在近海底區域的作業要求難以滿足需求。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種滑翔與推進雙模式水下直升機
2、為了完成上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種滑翔與推進雙模式水下直升機，包括外殼、安裝基板、安裝架、浮力調節機構和螺旋槳推進機構；外殼包括相互對稱設置的上殼體和下殼體，所述上殼體和所述下殼體通過緊固件拼合構成非密封型的碟形外殼；安裝基板，水平布置在所述上殼體和所述下殼體之間，所述安裝基板上貫通開設有多個安裝口；安裝架，豎向穿設在所述安裝基板的中部，所述安裝架的頂端以及底端分別設置有驅動機構，所述驅動機構的輸出軸均豎向穿設至所述外殼的外部并連接有鰭板，適于帶動鰭板繞著外殼的中心軸周向轉動；浮力調節機構，嵌入式安裝在所述安裝口上并通過鎖緊件鎖緊固定；螺旋槳推進機構，包括兩個對稱設置的水平螺旋槳推進器和兩個對稱設置的垂直螺旋槳推進器，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器分別對稱布置在所述安裝基板上；
4、其中，所述浮力調節機構包括浮力調節器和油囊，所述浮力調節器的艙體呈圓柱形結構布置在所述安裝基板中心軸的左側，所述油囊布置在所述安裝基板中心軸的前側并偏向所述安裝基板中心軸的右側，所述浮力調節器通過流體管路與所述油囊連接，適于將流體輸出至油囊中或者從油囊中回流以對油囊的體積進行調整?。
5、在一種可選的實施方式中，所述鰭板豎向布置在所述外殼的上下兩側，所述鰭板的長度與所述外殼的半徑相同，所述鰭板的底端端面與所述外殼的表面相貼合設置，所述鰭板的頂端端面自所述外殼的中心軸處水平延伸至所述外殼的邊緣上方并往下彎折豎向延伸至所述外殼的邊緣處，所述鰭板的彎折處呈弧形狀設置。
6、在一種可選的實施方式中，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器分別相對所述安裝基板的中心軸呈對稱分布，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器的螺旋槳分別朝同一側設置。
7、在一種可選的實施方式中，所述外殼采用浮力材料制成，所述安裝基板采用鋁合金制成，所述上殼體和所述下殼體的邊緣分別均勻環布有四個凹槽，所述凹槽底部開有螺紋通孔，所述上殼體和所述下殼體通過螺栓拼合成一體。
8、在一種可選的實施方式中，還包括控制系統，所述控制系統安裝在密封艙體內，所述密封艙體呈圓柱形結構并與所述浮力調節器相對所述安裝基板的中心軸對稱分布，所述密封艙體通過螺栓與卡箍鎖緊固定在所述安裝基板的安裝口上，所述控制系統與所述浮力調節機構、螺旋槳推進機構以及驅動機構電性連接。
9、在一種可選的實施方式中，所述外殼中分別豎向和水平開設有適于容納所述水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器的水平流道和豎直流道，所述水平流道和豎直流道與所述外殼的中心軸等距分布在所述外殼的四周。
10、在一種可選的實施方式中，所述上殼體和下殼體的兩側均分別水平貫通開設有弧形第一容納腔室，所述上殼體和所述下殼體的第一容納腔室拼合形成所述水平流道，所述上殼體和所述下殼體的另外兩側均分別豎向穿設有筒狀第二容納腔室，所述上殼體和所述下殼體的第二容納腔室拼合形成所述豎直流道。
11、本專利技術還提供了一種滑翔與推進雙模式水下直升機航行姿態控制方法，包括滑翔下潛姿態和滑翔上浮姿態的控制方法；所述滑翔下潛姿態的控制方法為：控制器控制浮力調節機構回油，在回油的過程中水下直升機整體的浮力小于重力，由此水下直升機的平衡將打破在重力的作用下往下傾斜下潛，下潛至一定深度后或者是靠近任務點后將停止；當下潛至一定深度后還需要繼續往前移動時，控制浮力調節器由回油狀態向排油狀態過渡，待浮力調節器狀態過渡完成，通過兩個水平螺旋槳推進器之間的轉向不同來推動水下直升機整體轉動180°，轉動好之后兩個水平推進器停止工作，通過驅動機構將鰭板轉動180°，水下直升機將呈斜向上的姿態；當下潛靠近任務點之后通過兩個水平螺旋槳推進器或者是兩個垂直螺旋槳推進器驅動水下直升機朝著任務點的方向移動即可；所述滑翔上浮姿態的控制方法為：控制器控制浮力調節機構排油，在排油的過程中水下直升機整體的浮力大于重力，由此水下直升機的平衡將打破在浮力的作用下傾斜向上上浮，上浮至一定深度后或者是靠近任務點后將停止；當上浮至一定深度后還需要繼續往前移動時，控制浮力調節器由排油狀態向回油狀態過渡，待浮力調節器狀態過渡完成，通過兩個水平螺旋槳推進器之間的轉向不同來推動水下直升機整體轉動180°，轉動好之后兩個水平推進器停止工作，通過驅動機構將鰭板轉動180°，水下直升機將呈斜向下的姿態；當上浮靠近任務點之后通過兩個水平螺旋槳推進器或者是兩個垂直螺旋槳推進器驅動水下直升機朝著任務點的方向移動即可。
12、與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：
13、1、本專利技術通過浮力調節機構和螺旋槳推進機構的作用，可使得水下直升機定點在一個作業點完成任務后再結合浮力調節機構的作用采用滑翔的模式移動至另一個作業點，之后再定點懸停作業，由此在前進的過程中無需利用到螺旋槳推進機構工作，可節省一定的能耗，提高續航時間，進一步可使得水下直升機能實現大范圍的觀測工作，提高水下直升機的實用性能，而在滑翔的過程結合鰭板的作用可提高整個水下直升機的穩定性，鰭板可以抵消水下直升機在滑翔過程中產生的偏航力矩，使得水下直升機可以固定航向滑翔，進而在縱剖面內進行往復的鋸齒形下潛和上浮運動，該模式下水下直升機的單位距離能耗低，可以極大提升水下直升機的續航性能。
14、2、本專利技術在滑翔模式上浮和下潛本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述鰭板豎向布置在所述外殼的上下兩側，所述鰭板的長度與所述外殼的半徑相同，所述鰭板的底端端面與所述外殼的表面相貼合設置，所述鰭板的頂端端面自所述外殼的中心軸處水平延伸至所述外殼的邊緣上方并往下彎折豎向延伸至所述外殼的邊緣處，所述鰭板的彎折處呈弧形狀設置。
3.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器分別相對所述安裝基板的中心軸呈對稱分布，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器的螺旋槳分別朝同一側設置。
4.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述外殼采用浮力材料制成，所述安裝基板采用鋁合金制成，所述上殼體和所述下殼體的邊緣分別均勻環布有四個凹槽，所述凹槽底部開有螺紋通孔，所述上殼體和所述下殼體通過螺栓拼合成一體。
5.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，還包括控制系統，所述控制系統安裝在
6.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述外殼中分別豎向和水平開設有適于容納所述水平螺旋槳推進器和垂直螺旋槳推進器的水平流道和豎直流道，所述水平流道和豎直流道與所述外殼的中心軸等距分布在所述外殼的四周。
7.根據權利要求6所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述上殼體和下殼體的兩側均分別水平貫通開設有弧形第一容納腔室，所述上殼體和所述下殼體的第一容納腔室拼合形成所述水平流道，所述上殼體和所述下殼體的另外兩側均分別豎向穿設有筒狀第二容納腔室，所述上殼體和所述下殼體的第二容納腔室拼合形成所述豎直流道。
8.一種滑翔與推進雙模式水下直升機航行姿態控制方法，其特征在于，包括滑翔下潛姿態和滑翔上浮姿態的控制方法；
...【技術特征摘要】
1.一種滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述鰭板豎向布置在所述外殼的上下兩側，所述鰭板的長度與所述外殼的半徑相同，所述鰭板的底端端面與所述外殼的表面相貼合設置，所述鰭板的頂端端面自所述外殼的中心軸處水平延伸至所述外殼的邊緣上方并往下彎折豎向延伸至所述外殼的邊緣處，所述鰭板的彎折處呈弧形狀設置。
3.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器分別相對所述安裝基板的中心軸呈對稱分布，兩個所述水平螺旋槳推進器和兩個所述垂直螺旋槳推進器的螺旋槳分別朝同一側設置。
4.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，其特征在于，所述外殼采用浮力材料制成，所述安裝基板采用鋁合金制成，所述上殼體和所述下殼體的邊緣分別均勻環布有四個凹槽，所述凹槽底部開有螺紋通孔，所述上殼體和所述下殼體通過螺栓拼合成一體。
5.根據權利要求1所述的滑翔與推進雙模式水下直升機，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳鷹，李浩達，王智鯤，金之杭，黃瑾，劉子晨，江奕奕，黃豪彩，司玉林，周晶，
申請(專利權)人：浙江大學海南研究院，
類型：發明
國別省市：
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