[发明专利]一种混合驱动水下滑翔机

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下滑翔机，特别是涉及一种应用于长时间长航程水域监测测试的混合驱动水下滑翔机。

背景技术

洋流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程，以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用。故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化，对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义。

大洋环境中洋流的水资源信息是一种直接关系到国家资源利用和国家发展的重要资源信息。如何获得足够丰富的洋流资源信息是一个现实难题，同时考虑到海洋中存在有涡流等扰动环境，解决问题的关键在于滑翔机具有长航程、应急主动驱动的环境适应性和自身能源的获取方式等指标。

目前，国内对洋流监测开展了一定研究，但在机器人的能源获取和低温保护等方面存在不足。

中国发明专利ZL 201210487518.3公开了“便携式水下海洋环境监测滑翔机”，该发明实现了一种水下滑翔机应用于水下海洋环境监测，采用单一的滑翔驱动，没有考虑到能源的供给问题和紧急制动转向等功能。

中国实用新型专利ZL201620489688.9公开了一种“非固定翼及其水下滑翔机”，该滑翔机采用非固定翼方式实现水下滑翔机驱动和转向，但是该滑翔机没有考虑长航程需求、能源的供给问题、应急驱动和远程控制的需要。

现有滑翔机均采用单一电池供电，没有考虑自身能源获取，无法实现长航程大规模海洋资源探测和应急情况下自动多模式主动运动。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种实现长航程大规模范围内海洋资源探测的混合驱动水下滑翔机，可以实现自主能源获取已达到长时间运行的目的，以满足海洋资源探测需要。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明采用具有大型侧翼和倒流稳定翼的潜水艇机体，能够比较好的实现水下滑翔的功能，采用两个高效直流无刷电机作为翼载螺旋桨的驱动，配合两套独立的具有电机驱动和逆变功能的电路系统，可以实现水下滑翔机在滑翔过程中洋流驱动电机进行逆变发电，同时配合主推螺旋桨系统实现应急和远程控制情况下水下滑翔机的前后驱动、差动转向和制动等主动控制，采用沉浮调整机构和姿态调整机构控制调整水下滑翔机的浮力和重心位置，已获得滑翔姿态驱动力，来实现水下滑翔机滑翔功能，最终完成水下滑翔机滑翔功能、滑翔过程中洋流发电储能功能和综合多模式主动驱动的功能。

所采用两套直流电机驱动逆变系统独立工作，可以根据环境和控制需要，分别独立工作在驱动和逆变等不同组合状态，完成灵活的水下滑翔机驱动和洋流驱动发电控制的有效配合，实现能源利用最大化和满足长航程大规模海洋资源探测的需要。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种混合驱动水下滑翔机，它包括：一个潜水艇机体、一个主控制系统、一个沉浮调整机构、一个姿态调整机构、一个主推螺旋桨、两个翼载螺旋桨、一个电源管理系统、一个姿态传感系统、一个高性能蓄电池、一套任务传感系统和一套卫星定位通讯系统。所述潜水艇机体内安装有所述沉浮调整机构、姿态调整机构、主控制系统、主推螺旋桨、两个翼载螺旋桨、电源管理系统、姿态传感系统、高性能蓄电池、一套任务传感系统和卫星定位通讯系统，所述主控制系统与所述电源管理系统相连，完成系统供电和洋流驱动发电管理功能，所述主控制系统与所述姿态传感系统相连，获得机器人的当前姿态信息，所述主控制系统与所述任务传感系统相连，获得当前洋流的水质情况信息和滑翔机所处水深信息等，所述主控制系统与所述卫星定位通讯系统相连，实现全球卫星定位信息获取和卫星远程数据通讯和远程控制等功能，所述主控制系统与所述沉浮系统相连，实现滑翔机净浮力控制，已获得滑翔机上浮和下潜的动力，所述主控制系统与所述姿态调整机构用于调整滑翔机重心以改变滑翔机的姿态，以产生向前驱动动力，所述主推螺旋桨与所述主控制系统以实现滑翔机的应急进退驱动，所述翼载螺旋桨分别与所述主控制系统和所述电源管理系统相连，实现在滑翔过程中的洋流驱动发电和应急情况下的螺旋桨驱动，完成双向全驱和双向差动驱动的主动驱动能力，所述电源管理系统与所述高性能蓄电池相连实现系统电能存储与供给管理。

上述潜水艇机体采用潜水艇对称结构配合主推螺旋桨机构和翼载螺旋桨机构实现，完成滑翔机支架和本体外壳保护功能，内部安装和固定各种系统，该机构包机外壳、侧翼和导流翼，所述机外壳与所述侧翼和导流翼固定连接在一起，所述翼载螺旋桨安装固定于所述侧翼上。