[发明专利]AUV的浮力调节装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种AUV的浮力调节装置及控制方法，它主要由艏耐压油箱(8)、蓄电池(2)、深度计(3)、控制器(4)、无线电台(5)、北斗卫星定位系统(6)、惯性导航系统(7)、艉耐压油箱(1)、油囊(9)以及组合天线(10)等组成。本发明在基于已知水域深度和水下环境的条件下，通过有效调节AUV的油囊体积以及AUV上浮下潜时的姿态来实现AUV的快速上浮和下潜。本发明设计的无动力竖直浮潜结构优点在于上浮和下潜时减小了垂直面的迎流面积，进而减小了垂向阻力，在所受浮力一定的情况下，可以更加快速的上浮下潜并且降低能耗，最终实现延长AUV在水下工作时间的目的。

技术领域

本发明涉及一种AUV快速浮潜运动的浮力调节装置及控制方法，属于AUV控制领域。

背景技术

近年来，自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)一直是当前世界各国研究工作的热点，已经在海洋科学研究、海洋资源调查以及打捞救生等领域被广泛的应用。在不断地努力下,我国深海AUV在技术上取得了重要突破,开展了多次较大规模的应用,在多种领域中发挥了不可替代的作用。然而，在AUV执行任务时，因受到携带能源有限、未知环境探索难度大、甚至机器故障等因素的影响，导致所执行任务可能无法一次完成，因此AUV需要对某一固定的海域进行多次下潜任务。

目前已知的AUV下潜一般都采用无纵倾无动力的下潜方法，例如专利号为201810771539.5中公开的适用于全海深AUV的无纵倾无动力下潜方法及抑制纵倾装置。这种方式在执行多次任务时，由于其上浮和下潜时间过长，就会浪费其工作时间，同时也会对AUV所携带的能源造成浪费。因此需要设计一种新的浮力调节装置结构与AUV结构形式，可以实现快速上浮和下潜，从而极大的减小上浮和下潜所需时间并且降低能耗，最终实现延长AUV在水下工作时间的目的。本发明即基于此，设计了一种可以无动力竖直浮潜的结构。此结构的优点在于上浮和下潜时减小了垂直面的迎流面积，进而减小了垂向阻力。在所受浮力一定的情况下，可以更加快速的实现上浮和下潜，降低能耗的同时延长了AUV水下工作时间。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种在上浮和下潜时有效减小垂直面的迎流面积、进而减小垂向阻力实现无动力快速浮潜的AUV的浮力调节装置及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的AUV的浮力调节装置，其特征在于：设置在开放式结构AUV内，包括艉耐压油箱1、蓄电池2、深度计3、控制器4、无线电台5、北斗卫星定位系统6、惯性导航系统7、艏耐压油箱8、油囊9和组合天线10；组合天线10包括无线电天线和北斗接收天线；浮力调节系统A包括艏耐压油箱8、艉耐压油箱1、油囊9、油泵P、电机和阀门组件，阀门组件包括阀门一F1至阀门六F6；

艏耐压油箱8、艉耐压油箱1安装于AUV的纵向中轴线上，艏耐压油箱8位于艏舱中，艉耐压油箱1位于艉舱中；油囊9安装于AUV的横向中轴线与艏、艉耐压油箱连线交点处；油囊9中的油液通过阀门二F2、油泵P和阀门三F3泵入艉耐压油箱1，油囊9中的油液阀门二F2、油泵P和阀门六F6泵入艏耐压油箱8；艉耐压油箱1内的油液通过阀门四F4、油泵P和阀门一F1泵入油囊9，艏耐压油箱8内的油液通过阀门五F5、油泵P和阀门一F1泵入油囊9；艏耐压油箱8内的油液经过阀门五F5、油泵P和阀门三F3泵入艉耐压油箱1，艉耐压油箱1的油液经过阀门四F4、油泵P和阀门六F6泵入艏耐压油箱8；