[发明专利]一种单旋翼涵道水下无人航行器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种单旋翼涵道水下无人航行器及其使用方法，所述水下无人航行器包括：圆柱形涵道、主推进器、姿态调整系统和主控系统。本发明采用了涵道式设计，可有效地将螺旋桨滑流转换成推力，这使得同等直径的涵道推进器效率大于同参数螺旋桨推进器；应用于水下无人航行器时，使螺旋桨噪音垂直方向传播，水平方向噪音显著降低，是航行器具有更高的隐蔽性，涵道在降低螺旋桨噪声的同时，还将高速旋转部件与外部环境隔离，提高了安全性和设备自身的耐用性。另外，利用该作品回转半径为零、快速浮升的特点，可广泛应用于狭小水域和浅水域的探测作业，弥补了现有大型水下航行器机动性的不足的缺点。

技术领域

本发明涉及水下无人航行器技术领域，具体涉及一种单旋翼涵道水下无人航行器及其使用方法。

背景技术

目前现有的水下航行器多采用水平置滚转体设计，利用螺旋桨后置或中置水平推进的结构，采用舵进行转向，在低速航行条件下，方向控制效率较低，且裸露螺旋桨易产生空泡效应，噪音较大，具有体积较大，低速操控响应较慢，回转半径较大，航迹明显等难以克服的缺点。尤其是在狭小水域难以实现有效航行，浅水域方向舵易触碰。

在航空领域，目前水平内置涵道式飞行器具有极强的环境适应性能和操纵性优势。针对传统水下航行器的不足，结合涵道式飞行器控制的技术优势，依据涵道式无人机的结构与水下航行器内置螺旋桨结构具有较大的相似性。

目前，涵道飞行器技术已经有广泛应用。由于空气和水流相似的流体性能，可以借鉴已有的单旋翼涵道飞行器的设计思路及设计方案，进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单旋翼涵道水下无人航行器及其使用方法，用以解决目前水下航行器裸露螺旋桨噪音较大、在低速航行条件下方向控制效率较低、回转半径较大在狭小水域难以实现有效航行等问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种单旋翼涵道水下无人航行器，所述水下无人航行器包括：圆柱形涵道、主推进器、姿态调整系统和主控系统，所述主推进器和所述姿态调整系统垂直设置于圆筒形涵道中，所述主推进器包括动力源螺旋桨和驱动动力源螺旋桨旋转的发动机，所述姿态调整系统包括：圆环形自稳舵系导流扇、X舵和直舵，所述自稳舵系导流扇的中心套设在发动机的驱动轴上并位于动力源螺旋桨的下面，所述X舵包括第一X舵导流片和第二X舵导流片并横置于自稳舵系导流扇和发动机下面，所述直舵包括一片直舵导流片并横置于涵道的下部出口处，所述主控系统包括：主控制器、电机控制器、舵机控制器和遥控接收机，所述遥控接收机连接至所述主控制器，所述主控制器分别连接至所述电机控制器和所述舵机控制器，所述电机控制器连接至发动机，所述舵机控制器分别连接至设置于涵道外侧的第一X舵舵机、第二X舵舵机和直舵舵机，所述第一X舵舵机和所述第二X舵舵机分别通过第一X舵拉杆和第二X舵拉杆拉动第一X舵导流片和第二X舵导流片倾斜摆动，所述直舵舵机通过直舵拉杆拉动直舵导流片倾斜摆动。

进一步地，所述自稳舵系导流扇由若干固定导流叶片通过圆环形固定架形成，所述固定架的外圆环固定安装至所述涵道内。

进一步地，所述若干固定导流叶片在竖直方向上形成弧形面，所述若干固定导流叶片的弧形面的弯曲方向一致。

进一步地，所述第一X舵导流片和所述第二X舵导流片外端穿过涵道分别连接至所述第一X舵拉杆和所述第二X舵拉杆下端，所述第一X舵导流片和所述第二X舵导流片之间通过旋转轴承对接在一起。

进一步地，所述直舵两端穿过涵道，所述直舵穿过涵道一侧外端连接至直舵拉杆的下端。

进一步地，所述水下无人航行器还包括若干挂载部件，若干挂载部件分别连接至所述遥控接收机，所述挂载部件安装至涵道的侧壁上并包括水下拍摄装置和/或水下探测装置和/或水下定位装置和/或机械臂。