[实用新型]一种喷水电磁控制多自由度运动水下航行器

说明书

本实用新型公开了一种喷水电磁控制多自由度运动水下航行器；包括固定水平翼、垂直尾翼、水平尾翼、主腔体和喷水推进控制系统；两个固定水平翼对称布置在主腔体两侧，水平尾翼和垂直尾翼布置在主腔体的尾部，垂直尾翼布置在主腔体尾部中线，水平尾翼布置在垂直尾翼上端，主腔体艏部前表面设有一个进水口，主腔体尾部的上表面、下表面、左表面、右表面、后表面设置五出水口；主腔体内部布置有喷水推进控制系统；本实用新型实现了拖曳自航两用，拖曳和自航的控制方式基本一致，避免了拖曳和自航过程中转换控制方式所带来的麻烦；控制不同方向出口向外喷水产生推力，控制方式简便，控制效率高，机动性强，方向稳定性好，自主稳定性高。

技术领域

本实用新型涉及一种水下航行器，特别是涉及一种喷水电磁控制多自由度运动水下航行器。

背景技术

海洋中蕴含着丰富的矿产资源和生物资源，同时，海洋对于生态系统而言也是重要组成部分，关系着地球生态环境的健康。而我国海洋面积达到300多万平方千米，我国临海储油量约为30-40亿吨。近年，在南海和东海又发现了储量丰富的可燃冰，同时我国海域内生物种类繁多，支持着海洋养殖业的发展。

而为了海洋中的资源和环境进行勘探和监测，同时克服海洋中苛刻的压力环境，水下航行器得到了充分的应用。除了在资源、环境勘探方面，水下航行器还被军事应用在鱼雷扫描、潜艇监测等方面。

随着对勘探深度以及勘探精度要求的提高，对水下航行器的结构以及控制提出了新的要求。首先，水下航行器作为勘探设备的运载体，其需要有良好的结构安全性。同时为了配合所搭载的探测器和传感器工作，需要良好的稳定性，较少不利姿态。而为了达到工程所需工作水深，则需要水下航行器具备定深能力。

从操纵方式划分，水下航行器主要分为载人航行器、无缆自主水下航行器和有缆遥控水下航行器。从外形上可分为框架式、鱼式和流线体式，而框架式由于其水动力性能较差，主要应用在低速的探测、监测工程中，而鱼式和流线体式在高速拖曳或探测中应用较多。由于载人潜水器对航行器安全性要求较高，且航行器体积较大，在商用方面应用较少，主要用于国家支持的科考项目，而无缆自主水下航行器，受限于航行速度，难以进行大海域快速的探测和监控。而带缆遥控水下航行器，可实现拖曳和自航两用，进行大海域快速简单探测时，可采用高速拖曳工作模式；而对小海域范围内的探测和监控，则可采用自主航行模式，不仅提高了探测精度也降低了暴露风险。

水下航行器的推进器或控制器主要来自船舶推进器。其中主要采用导管螺旋桨。导管螺旋桨具有使用简单，操纵便捷等优点，但是在进行高速拖曳时，由于进速较大，螺旋桨易产生负推力，从而使得推力方向不确定。因此在高速拖曳时，若采用螺旋桨作为姿态和航向调整设备，会有以上缺点。

英国CTG公司的“Sea Soar MK II”航行器采用的是长方体主体+固定迫沉水翼结构。长方体主体用于搭载物理，化学和生物传感器。从操纵方式而言，“Sea Soar MK II”航行器采用了可调攻角水平迫沉水翼来实现对其作业深度的控制，在其尾部搭载了导管螺旋桨以实现对其纵向姿态的控制。搭载的传感器或设备包括：温盐深、叶绿素、蓝藻、水中油、声学传感器等。此类航行器，长方体主体横摇、纵摇阻尼较小，在拖曳过程中容易产生较大的横摇角、纵摇角，加大了航行器的姿态调整操纵的难度，不容易实现多自由度、垂直于拖曳方向的横向水平水下观测。而尾部的导管螺旋桨在高速拖曳时会存在推力方向不确定的情况。

综上所述，为了实现大海域的探测和监控功能，同时使得水下航行器能很好的为所搭载的探测器和传感器提供所需工作环境，利用简单便捷的机构，实现提高水下航行器的自航稳定性以及操纵性的目的是亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种喷水推进和控制的、拖曳自航两用的、可多自由度运动的喷水电磁控制多自由度运动水下航行器。