[发明专利]一种水陆两栖车姿态调节装置及控制方法

权利要求书

1.水陆两栖车姿态调节装置，其特征在于：包括前置吊舱式推进器机构、可伸缩防浪板机构与尾部矢量推进器机构；还依托水陆两栖车内部装有的传感器和陀螺仪；

传感器和陀螺仪用于实时监测两栖车的航行参数，若参数超过安全阈值，不满足安全航行要求，则通过上述水陆两栖车姿态调节装置协同作用使两栖车在当前运动状态下根据实时的环境变化和姿态变化来实现两栖车辆的航行姿态调节，实现高速安全航行；所述传感器监测量包括航行速度、外流场波高、车辆纵倾角及侧倾角、车辆吃水深度；所述姿态调节包括车辆纵倾角调节、侧倾角调节和吃水深度调节；

根据姿态调节所需推力大小和两栖车辆水动力外形，并且为了保证车辆受力的均衡性，所述吊舱式推进器机构为两组对称设置在两栖车辆首部；所述吊舱式推进器机构每组包括内置驱动电机模块、螺旋桨模块、水平转动模块；所述两组吊舱式推进器机构左右对称分布，水平转动机构固连于车身首部，螺旋桨模块与水平转动机构通过转轴链接形成转动副，螺旋桨模块与水平转动机构建立轴连接关系，用于实现360°旋转，利用水流冲击的反作用力对车身施加推力；左右两侧吊舱式推进器协同作用实现不同推力和角度的推进效果，不同推力推进用于实现车辆同时出现纵倾和侧倾时的调节，不同角度用于实现车辆侧倾过大时的调节，根据实时车体姿态进行角度和转速的调节，改变对车体施加推力的方向和大小；所述前置吊舱推进器用于有效解决车体纵倾和侧倾问题；所述吊舱式推进器机构用于姿态调节时在车辆前部提供姿态调节所需的推力，使得尾部推进器稳定的提供前进动力，在不影响高速航行的前提下实现姿态的快速调节。

2.如权利要求1所述的水陆两栖车姿态调节装置，其特征在于：所述矢量喷水推进器设置在车体尾部，包括推进器电机、倒车水斗、喷水推进器；喷水推进器设置在车尾底部，开设有矢量喷口、进水口；喷水推进器与推进器电机同轴相连；矢量喷口与倒车水斗通过转轴连接形成一个转动副；矢量喷口通过电机控制，实现推进方向的改变；以上所述机构均包括两组，为了保证动力的均衡性，所述矢量喷水推进器左右对称分布；矢量喷水推进器主要用于提供两栖车辆的前进动力，与此同时，在车辆姿态调节时在尾部提供调节力。

3.水陆两栖车姿态调节装置协同调节方法，基于如权利要求1或2所述的水陆两栖车姿态调节装置实现，其特征在于：可伸缩防浪板机构用于调节车辆吃水，防浪板下放程度越大，其为车辆提供的动升力越大，能够在车辆吃水过深时通过加大防浪板下放程度实现车体的抬升；前置吊舱式推进器为姿态调节提供主要推力，利用两侧吊舱式推进器具有不同推力大小和方向的特点，实现车辆纵倾、侧倾及吃水的调节；尾部矢量推进器在提供车辆的前进动力的同时，通过矢量喷口调节推进方向，配合前置吊舱式推进器实现车辆纵倾、侧倾及吃水的调节；三者协同工作，实现高速航行情况下车辆航行姿态的快速调节，具体调节方法为：

升沉及吃水深度控制：两栖车在航行时若吃水过深，航行阻力增大，对周围流场产生扰动，产生大量波浪，波浪对车体姿态影响大，所以在车辆吃水较深时，防浪板进一步放下，增大车辆动升力，尾部矢量推进器矢量喷口向下旋转，增大推力，在不影响前进所需推力的前提下提供向上的分力，同时，前端吊舱式推进器向下喷水，给车体提供向上的力，四个推进器共同作用实现车体的抬升，减少车辆的吃水深度；

纵倾控制：两栖车在航行时会出现纵倾现象，少量艉倾会使车辆的推进器浸深变大，对提高推进能力有益；但艉倾过大可能会出现车辆倾覆现象，艏倾过大可能会出现车辆沉没现象，严重威胁车辆航行的安全性，所以在车辆纵倾过大时，需要减小纵倾以保证其安全；若车辆出现艏倾超过临界值，车辆前端吊舱式推进器向下喷水，对车辆施加向上的力，使车辆“抬头”，减小艏倾角；反之，若艉倾艏倾超过临界值，车辆前端吊舱式推进器向上喷水，对车辆施加向下的力，使车辆“扎头”，减小艉倾角；

侧倾控制：两栖车由于受到波浪调经影响而出现侧倾现象，侧倾现象对车辆航行及操纵会产生不利影响，要尽可能避免；若车辆航行时出现“左高右低”现象，则车辆左侧吊舱推进器向上喷水，右侧推进器向下喷水，共同调节使车辆保持水平姿态；反之，车辆航行时出现“左低右高”现象，则车辆左侧吊舱推进器向下喷水，右侧推进器向上喷水。