[发明专利]耦合横滚调节和浮力调节的滑翔器调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种滑翔式潜水器的驱动和运动控制装置，尤其涉及一种耦合横滚调节和浮力调节的滑翔器调节装置。

背景技术

滑翔式潜水器结合了水下无人潜水器和浮标的技术特点，是一种典型的海洋探测平台。其运动由浮力与重力差提供，配合重心的调整以及主翼和尾翼的作用，实现锯齿形向前滑翔，它具有低成本、低噪声、长航程等优点，可用于测量大范围内海水的盐度、温度、海流，甚至可以记录海洋生物声音，并且可以实现海洋环境数据的在线传输。

滑翔式潜水器运动的根本动力来自于重力与浮力的差，因此必须有相应的调节机构。调节机构一般通过调节潜水器的浮力或者重力来实现上浮或下潜。为了保证一定的机动性，滑翔式潜水器需要相应的横滚调节机构。现有的横滚调节则主要有改变重心在横向上的位置和尾翼调节两种方式。而为了简化滑翔式潜水器系统设计的复杂性，一般会选择前者作为横滚调节方式。所以一般的滑翔式潜水器的水密舱内都包括了浮力调节系统与横滚调节系统，但是现有的滑翔式潜水器都是将两者独立设计的，空间并没有得到充分的利用。这对滑翔式潜水器的负载能力造成一定的不利影响。为了降低滑翔式潜水器内部结构的冗余度，本发明利用浮力调节系统进行优化设计，提出了一种耦合了浮力调节和横滚调节的滑翔器调节装置。具体的说，就是在满足浮力调节的基础上，利用浮力调节系统的内部执行结构进行横滚调节。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能同时调节滑翔式潜水器自身浮力和重心在横向上的位置的耦合横滚调节和浮力调节的滑翔器调节装置，既能驱动滑翔式潜水器的上浮或下潜，并能控制滑翔式潜水器的的横滚运动，还能充分利用有效的空间。

本发明的目的是这样实现的：包括由两块外层板以及设置在两块外层板之间的连杆构成的外部框架、由两块内层板以及设置在两块内层板之间的连杆构成的内部框架，所述内部框架通过两根短轴铰接安装在外部框架内，所述外部框架的一侧安装有步进电机，步进电机的输出端连接有蜗杆，一根短轴的端部穿过外部框架且其上安装有蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合，内部框架上安装有直流电机，直流电机的输出端连接油泵，油泵的输出端连接有阀块，阀块设置有两个输油口，且一个输油口通过软管与设置在内部框架中的内油箱连接、另一个输油口通过软管与涡轮流量计的一端连接，涡轮流量计的另一端通过软管与皮囊连接，在所述内部框架中间还设置有电池组。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明是一种在不改变滑翔式潜水器总质量的情况下，既可以改变滑翔式潜水器浮力，又可以利用浮力调节系统的内部调节结构充当偏心质量块进行横滚调节的装置。而且本发明可以调节滑翔式潜水器的重力与浮力差，驱动滑翔式潜水器的上浮或下潜，同时改变滑翔式潜水器重心在横向上的位置，使得滑翔式潜水器产生横滚运动。本发明结构设计紧凑，空间利用效率高，控制可靠，适用于旋转体外壳的滑翔式潜水器。

附图说明

图1(a)是本发明的内部执行机构的结构示意图，图1(b)是图1(a)中A部分的放大示意图，图1(c)是图1(a)中B部分的放大示意图；

图2是本发明的浮力调节系统的连接示意图；

图3是不锈钢卡套直通穿板接头的水密处理方式；

图4是本发明的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1(a)至图4，本发明的主要构成部分包括：步进电机1、蜗杆2、涡轮3、短轴4-1、短轴4-2、轴承5-1和5-2、外层亚克力板6-1和6-2、连轴固定端7-1和7-2、内层亚克力板8-1和8-2、涡轮流量计9、直流电机10、电池组11-1、11-2、11-3和11-4、阀块12、油泵13、内油箱14、连杆15、皮囊16、不锈钢卡套直通穿板接头17、不锈钢卡套接头18、输油孔19、连接软管20以及水密外壳。

皮囊16位于水密外壳外部，与水介质接触，裸露在水介质中。内油箱14则位于水密舱内部，固定在油泵13的上方。直流电机10的输出端穿过阀块与油泵13连接，油泵13的输出端连接有阀块12，阀块12上设置有两个输油口19，所述四者构成常见的往复式液压动力单元。阀块12上的两个输油口19，通过连接软管20，分别与皮囊16和内油箱14连接，形成一个闭合的浮力调节机构。通过直流电机10的正反转，可以使得液油在内油箱14和皮囊16之间往复移动，改变皮囊16的体积，从而起到改变滑翔式潜水器浮力大小的效果。