[发明专利]一种四螺旋桨水下航行器及其控制方法

权利要求书

1.一种四螺旋桨水下航行器，其特征在于：包括左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）、左前侧支架（5）、右前侧支架（6）、右后侧支架（7）、左后侧支架（8）和航行器舱体(9)，所述左前侧螺旋桨推进器（1）垂直固定安装在左前侧支架（5）的外端，右前侧螺旋桨推进器（2）垂直固定安装在右前侧支架（6）的外端，右后侧螺旋桨推进器（3）垂直固定安装在右后侧支架（7）的外端，左后侧螺旋桨推进器（4）垂直固定安装在左后侧支架（8）的外端；所述左前侧支架（5）固定安装在航行器舱体(9)中部左前侧，右前侧支架（6）固定安装在航行器舱体(9)中部右前侧，右后侧支架（7）固定安装在航行器舱体(9)中部右后侧，左后侧支架（8）固定安装在航行器舱体(9)中部左后侧；左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）分别位于一个以航行器舱体(9)的重心为中心的虚拟“正方形”的4个顶点位置。

2.根据权利要求1所述的四螺旋桨水下航行器，其特征在于：所述左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）为电力驱动水下螺旋桨推进器。

3.根据权利要求1所述的四螺旋桨水下航行器，其特征在于：所述左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）均可以向正反两个方向以各种速度旋转。

4.根据权利要求1所述的四螺旋桨水下航行器，其特征在于：所述左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）在同时产生向下推力的时间，左前侧螺旋桨推进器（1）和右后侧螺旋桨推进器（3）旋转方向相同与右前侧螺旋桨推进器（2）和左后侧螺旋桨推进器（4）旋转方向相反；同样的在同时产生向上推力的时间亦然。

5.根据权利要求1所述的四螺旋桨水下航行器，其特征在于：所述左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）加总的推力大于航行器自身重量与相同体积水的重量的差额。

6.根据权利要求1所述的四螺旋桨水下航行器，其特征在于：所述航行器舱体采用了流体动力外形。

7.一种权利要求1-6任一一项所述的四螺旋桨水下航行器的控制方法，其特征在于：所述四螺旋桨水下航行器通过左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）共同旋转产生大小一致的向上或向下的推力，控制航行器在水面漂浮、在水中垂直升降、悬停和坐底；通过左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）分别以不同或相同的速度和不同或相同的方向旋转，分别产生大小一致或不一致向上或向下的推力，控制航行器在水面和水中俯仰、滚转、偏航和水平航行。

8.根据权利要求7所述的四螺旋桨水下航行器的控制方法，其特征在于：航行时，左前侧螺旋桨推进器（1）与右后侧螺旋桨推进器（3）旋转方向相同与右前侧螺旋桨推进器（2）和左后侧螺旋桨推进器（4）旋转方向相反；同时调整左前侧螺旋桨推进器（1）、右后侧螺旋桨推进器（3）转速或右前侧螺旋桨推进器（2）、左后侧螺旋桨推进器（4）转速，利用两者产生的反扭力矩相互作用产生偏航控制力矩，进行航行器的偏航控制；分别调整左前侧螺旋桨推进器（1）、右前侧螺旋桨推进器（2）、右后侧螺旋桨推进器（3）、左后侧螺旋桨推进器（4）转速，产生滚转控制力矩和俯仰控制力矩，实现航行器的滚转控制和俯仰控制。

9.根据权利要求7、8所述的四螺旋桨水下航行器的控制方法，其特征在于：垂直航行时，利用4个螺旋桨转速同步增加或减小，控制航行器垂直升降并实施偏航控制、滚转控制和俯仰控制使航行器姿态及水平方向稳定。

10.根据权利要求7、8所述的四螺旋桨水下航行器的控制方法，其特征在于：水平航行时，通过对航行器实施偏航控制、滚转控制和俯仰控制使航行器向航行方向倾斜从而使螺旋桨推力产生水平分量控制航行器行进并保持4个螺旋桨向上或向下的推力与航行器自身重量和水平航行产生的垂直方向的升降力实现平衡，使航行器稳定保持在原来的深度。