[发明专利]一种高机动低阻力水下航行器

说明书

本发明公开一种高机动低阻力水下航行器，包括头部总成、中部总成和尾部总成，所述的头部总成主要包括多用途的侧向推进器；中部总成包括俯仰调节装置和浮力调节装置；尾部总成包括十字尾舵和尾部螺旋桨。通过变构外壳的调节，可以使侧向推进器向前喷水实现AUV的后退，通过侧向推进器绕AUV轴线旋转改变姿态。本发明可以通过头部侧向推进器实现AUV高效率后退以及AUV空间任意姿态的调节，安装在变构外壳内部，结构紧凑，不会对AUV水动力外形产生影响，极大的增加了AUV的快速性和机动性。

技术领域

本发明属于新型水下航行器领域，特别是涉及一种高机动低阻力水下航行器。

背景技术

海洋的探索与开发成为了人类发展共同的时代主题，自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,简称AUV)作为目前普遍使用的海洋探测作业装备，在民用和军用两大领域的相关海洋活动中，发挥着不可或缺的关键作用。

当前国内外海洋探测领域，AUV技术已经发展的十分成熟，但是其空间中姿态和位置的调节主要分为两种：第一种是将单一螺旋桨的推动力作为前进动力，结合数个可旋转的尾舵实现航向、俯仰姿态的调整；另一种是将数个螺旋桨的推动力作为前进动力或转向力，实现AUV的高精度航行参数控制。一般情况下，综合考虑能耗、水动力、航程等因素，上述两种AUV的驱动力数量均小于6，使得AUV依然属于欠驱动方式，如何在欠驱动状态下提升AUV的航行轨迹的精准性或航行机动性能依然有重要研究价值。侧向螺旋桨和首部倒推螺旋桨的加入可分别提升AUV的转向机动性和航位控制能力，但水动力外形的破坏会大幅提升水阻力，进而降低了续航能力。

侧向螺旋桨只能提升AUV在单一平面内的转向能力，专利CN202220379164.X提出了一种AUV用360度回转合成推进机构，虽然可提高AUV的转向能力，但是水动力外形的破坏，严重制约了其续航性能。如何在不破坏AUV的水动力外形工况下，同时提升其转向机动性和航位控制能力，现有技术中未见提及。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种阻力小、可后退、头部可高机动转向，适用于复杂水下探测任务的自主水下航行器(AUV)。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高机动低阻力水下航行器，包括从前向后依次相连的头部总成、中部总成和尾部总成，其特征在于，所述的头部总成包括端盖、前导流罩、变构外壳、头部外壳、后支架、齿轮轴、转向电机齿轮、角度传感器齿轮、侧向推进器、转向电机、圆柱导轨、前支架；

所述前支架与前导流罩的尾部相连，前导流罩顶部设有出水口，出水口上设有与所述导流罩转动连接的端盖，所述后支架与头部外壳的前部相连；

所述前支架和后支架通过圆柱导轨固定连接，所述侧向推进器与齿轮轴固定连接，所述齿轮轴与后支架转动连接，并通过所述转向电机驱动；所述变构外壳与后支架滑动连接，通过所述变构外壳的移动，能够改变水下AUV喷水方向；所述齿轮轴与转向电机齿轮和角度传感器齿轮分别啮合；所述变构外壳能够将侧向推进器的喷水方向转化为沿着AUV艇体轴线方向，通过反作用力实现AUV的后退；

所述中部总成包括俯仰调节装置和浮力调节装置，俯仰调节装置通过一能够沿着AUV轴向方向移动的电池包来调节AUV重心的位置，实现改变AUV俯仰角的目的；浮力调节装置通过液压系统改变外皮囊的体积，以改变AUV的浮力，实现对AUV上浮和下潜的控制。

所述尾部总成包括十字尾舵和尾部螺旋桨，其中十字尾舵能够改变AUV的航行姿态；尾部螺旋桨布置在AUV尾部的最末端，为AUV提供推进力。