一種水下滑翔機，屬于水下機器人領域。現有的水下滑翔機需要通過配置的姿態調整裝置調整自身的縱傾角以獲得向前的推力，導致水下滑翔機的搭載能力削弱，同時姿態的調整受到艇體動力學與流體動力學的非線性耦合作用，使得水下滑翔機姿態的變化具有強不可預測性和滯后性，為精準的控制水下滑翔機的滑行速度等帶來了較大挑戰。本發明專利技術包括主艇體、浮沉調節機構和兩個翼板，兩個翼板對稱布置于主艇體的兩側，浮沉調節機構安裝于主艇體內，用于控制水下滑翔機的上浮或下沉，還包括對稱安裝于主艇體內的兩個翼板調姿單元，每個翼板調姿單元連接一個翼板，并可在水下滑翔機下潛時調節翼板的攻角和/或后掠角，以實現水下滑翔機的多姿態運動。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水下機器人領域，尤其涉及一種水下滑翔機。
技術介紹
1、水下滑翔機是一種新型的水下機器人，其利用凈浮力作為驅動力、利用作用于翼板上的升力產生向前的推進力，從而進行水下鋸齒狀滑翔運動，其具有能耗低、航程遠的優點，因此水下滑翔機在海洋探測與搜索任務中得到了快速的發展。
2、翼板為水下滑翔機的動力來源，而攻角是影響翼板的推進性能的關鍵參數，現有的水下滑翔機多為固定翼模式，即翼板與主艇體固接在一起，故需要在水下滑翔機的主艇體內額外配置重心調節裝置，通過重心調節裝置改變整個水下滑翔機的姿態，從而間接的調節翼板的攻角，以改變翼板的水動力的大小和方向。但是此種攻角調節方式導致水下滑翔機的可控性差，降低環境適應能力。且水下滑翔機為調節翼板的攻角而導致的姿態的動態變化不利于水下滑翔機對前方目標的實時探測。同時，重心調節裝置的存在會占據水下滑翔機內部較大的空間、降低水下滑翔機的搭載能力，削弱了水下滑翔機的水下探測能力。又由于重心調節裝置對水下滑翔機姿態的調整受到艇體動力學與流體動力學的非線性耦合作用，使得水下滑翔機姿態的變化具有強不可預測性和滯后性。也有部分水下滑翔機可以通過電機同時調節兩個翼板的攻角，雖然實現了水下滑翔機的姿態不變、翼板攻角可改變的效果，但是無法實現每個翼板的單獨控制，仍然影響水下滑翔機的性能。況且無論是固定翼式的水下滑翔機還是活動翼式的水下滑翔機都沒有考慮翼板的后掠角，而翼板的后掠角影響水動力對翼板的作用面積，同樣會影響水下滑翔機的運動性能。
技術實現思路
>1、有鑒于此，本專利技術提供一種水下滑翔機，其可在水下滑翔機下潛時調節翼板的攻角和/或后掠角，以增加水下滑翔機的水下運動性能。2、本專利技術為解決上述技術問題采用的技術方案是：
3、一種水下滑翔機，包括主艇體、浮沉調節機構和兩個翼板，兩個翼板對稱布置于主艇體的兩側，浮沉調節機構安裝于主艇體內，用于控制水下滑翔機的上浮或下沉，還包括對稱安裝于主艇體內的兩個翼板調姿單元，每個翼板調姿單元連接一個翼板，并可在水下滑翔機下潛時調節翼板的攻角和/或后掠角，以實現水下滑翔機的多姿態運動。
4、在技術方案1的基礎上，翼板調姿單元包括轉軸、主動錐齒輪、從動錐齒輪、直角支撐件、攻角調整驅動組件和后掠角調整驅動組件，攻角調整驅動組件連接主動錐齒輪以驅動主動錐齒輪旋轉，主動錐齒輪與從動錐齒輪嚙合連接以形成傳動齒輪副，轉軸的一端連接于翼板，另一端連接于從動錐齒輪，在攻角調整驅動組件經由傳動齒輪副驅動轉軸旋轉時，轉軸帶動翼板翻轉，以實現翼板攻角的調節；
5、直角支撐件的一個直角板套在轉軸外并支撐轉軸旋轉，另一個直角板連接于后掠角調整驅動組件，在后掠角調整驅動組件驅動直角支撐件旋轉時，直角支撐件經由轉軸驅動翼板繞主動錐齒輪的軸線旋轉，同時從動錐齒輪與主動錐齒輪始終保持嚙合并被驅動旋轉，以使翼板的后掠角在調整時可同步調整攻角，攻角調整驅動組件調節翼板的攻角，以補償后掠角調整時所同步調整的攻角，實現后掠角的獨立調節。
6、在技術方案2的基礎上，攻角調整驅動組件包括伺服電機、傳動軸、傳動錐齒輪a和傳動錐齒輪b，伺服電機的電機軸連接傳動錐齒輪a并可驅動傳動錐齒輪a轉動，傳動錐齒輪b與傳動錐齒輪a嚙合連接，以在傳動錐齒輪a轉動時傳動錐齒輪b能夠隨傳動錐齒輪a轉動，傳動錐齒輪b經由傳動軸連接主動錐齒輪并可驅動主動錐齒輪轉動。
7、在技術方案2的基礎上，后掠角調整驅動組件包括驅動舵機、搖桿、連桿、齒條和齒輪，驅動舵機的電機軸連接于搖桿的一端并可驅動搖桿旋轉，搖桿的另一端活動連接于連桿的一端并可驅動連桿擺動，連桿的另一端活動連接于齒條的一端并可驅動齒條移動，齒條與齒輪嚙合連接并可驅動齒輪旋轉，齒輪連接于直角支撐件的所述另一個直角板并與從動錐齒輪同軸布置，以在齒輪驅動直角支撐件旋轉時可繞主動錐齒輪的軸線旋轉，保持從動錐齒輪與主動錐齒輪始終嚙合。
8、在技術方案2的基礎上，主動錐齒輪的外徑大于從動錐齒輪的外徑，以在從動錐齒輪隨主動錐齒輪旋轉時加快翼板攻角的調整速度。
9、在技術方案1的基礎上，主艇體的外殼為流線型。
10、本專利技術與現有技術相比產生的有益效果是：
11、1、本專利技術的水下滑翔機的兩個翼板可以實現獨立控制，同時翼板調姿單元可以獨立調節翼板的攻角和后掠角，也可以聯合調節翼板的攻角和后掠角，因此在不改變水下滑翔機本體姿態的情況下僅依靠兩個翼板的攻角和后掠角的改變就可以實現水下滑翔機的上下沉浮、俯仰、橫滾或偏航等多姿態的運動，這樣不僅省去了重心調節裝置的設置，減小水下滑翔機的整體重量和尺寸、提高了水下滑翔機的搭載能力，還提高水下滑翔機的航程。
12、2、本專利技術的水下滑翔機在做多種運動時，主艇體始終是保持水平狀態的，不必調整自身的縱傾角以獲得向前的推力，故對周圍的環境可以始終進行精準的探測，提高了水下滑翔機的水下探測能力。同時主艇體姿態的保持，減少了艇體動力學與流體動力學的非線性耦合作用，使得水下滑翔機的姿態更加可控，可以精準的控制水下滑翔機的滑行速度。
13、3、本專利技術的翼板調姿單元在調整翼板的攻角和后掠角時，主動錐齒輪與從動錐齒輪始終保持嚙合狀態，也正是由于主動錐齒輪與從動錐齒輪始終保持嚙合狀態，并在轉軸以及直角支撐件的配合下，才能實現翼板攻角和后掠角的實時調整，且攻角的調整不會影響后掠角，所以在后掠角調整時所導致的攻角角度的變化，可以由攻角調整驅動組件的驅動實現補償，進而實現后掠角的獨立控制。
14、4、本專利技術的攻角調整驅動組件和后掠角調整驅動組件均采用齒輪傳動，改變了伺服電機的驅動方向和布置方向，即攻角調整驅動組件和后掠角調整驅動組件可以沿主艇體的長度方向進行布置，不會影響主艇體原有的結構尺寸。
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【技術保護點】
1.一種水下滑翔機，包括主艇體、浮沉調節機構和兩個翼板，兩個翼板對稱布置于主艇體的兩側，浮沉調節機構安裝于主艇體內，用于控制水下滑翔機的上浮或下沉，其特征在于，還包括對稱安裝于主艇體內的兩個翼板調姿單元，每個翼板調姿單元連接一個翼板，并可在水下滑翔機下潛時調節翼板的攻角和/或后掠角，以實現水下滑翔機的多姿態運動；
2.根據權利要求1所述的一種水下滑翔機，其特征在于，攻角調整驅動組件包括伺服電機、傳動軸、傳動錐齒輪A和傳動錐齒輪B，伺服電機的電機軸連接傳動錐齒輪A并可驅動傳動錐齒輪A轉動，傳動錐齒輪B與傳動錐齒輪A嚙合連接，以在傳動錐齒輪A轉動時傳動錐齒輪B能夠隨傳動錐齒輪A轉動，傳動錐齒輪B經由傳動軸連接主動錐齒輪并可驅動主動錐齒輪轉動。
3.根據權利要求1所述的一種水下滑翔機，其特征在于，后掠角調整驅動組件包括驅動舵機、搖桿、連桿、齒條和齒輪，驅動舵機的電機軸連接于搖桿的一端并可驅動搖桿旋轉，搖桿的另一端活動連接于連桿的一端并可驅動連桿擺動，連桿的另一端活動連接于齒條的一端并可驅動齒條移動，齒條與齒輪嚙合連接并可驅動齒輪旋轉，齒輪連接于直角支撐件的所述另一個直角板并與從動錐齒輪同軸布置，以在齒輪驅動直角支撐件旋轉時可繞主動錐齒輪的軸線旋轉，保持從動錐齒輪與主動錐齒輪始終嚙合。
4.根據權利要求1所述的一種水下滑翔機，其特征在于，主動錐齒輪的外徑大于從動錐齒輪的外徑，以在從動錐齒輪隨主動錐齒輪旋轉時加快翼板攻角的調整速度。
5.根據權利要求1所述的一種水下滑翔機，其特征在于，主艇體的外殼為流線型。
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【技術特征摘要】
1.一種水下滑翔機，包括主艇體、浮沉調節機構和兩個翼板，兩個翼板對稱布置于主艇體的兩側，浮沉調節機構安裝于主艇體內，用于控制水下滑翔機的上浮或下沉，其特征在于，還包括對稱安裝于主艇體內的兩個翼板調姿單元，每個翼板調姿單元連接一個翼板，并可在水下滑翔機下潛時調節翼板的攻角和/或后掠角，以實現水下滑翔機的多姿態運動；
2.根據權利要求1所述的一種水下滑翔機，其特征在于，攻角調整驅動組件包括伺服電機、傳動軸、傳動錐齒輪a和傳動錐齒輪b，伺服電機的電機軸連接傳動錐齒輪a并可驅動傳動錐齒輪a轉動，傳動錐齒輪b與傳動錐齒輪a嚙合連接，以在傳動錐齒輪a轉動時傳動錐齒輪b能夠隨傳動錐齒輪a轉動，傳動錐齒輪b經由傳動軸連接主動錐齒輪并可驅動主動錐齒輪轉動。
3.根據權利...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馮億坤，鄒騰安，徐海軍，徐小軍，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：
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