[发明专利]一种波动翼混合驱动水下滑翔机

说明书

本发明公开了一种波动翼混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机主体、姿态改变装置、吸排水舱、尾翼以及波动翼。所述姿态改变装置设于滑翔机主体内部，通过改变电池包的位置来实现滑翔机的横滚、俯仰等姿态变化。所述吸排水舱设于滑翔机主体内部，通过吸排水来改变滑翔机的净重量。所述尾翼位于滑翔机主体的尾部，主要功能为通信。所述波动翼位于滑翔机主体的两侧，在不同工作状态下充当的角色分别为动力源和滑翔翼。同时公开一种混合模式的水下滑翔机推进方法，使本发明能在不同的工作模式下自由切换，从而实现混合推进，增强了滑翔机在各种工作环境下的适应能力。其具有推进效率高、机动性能好、任务适应性强等优点。

技术领域

本发明涉及水下滑翔机，具体是一种波动翼混合驱动水下滑翔机及其推进方法。

背景技术

常规水下滑翔机是一种特殊类型的水下自主航行器(AUV)，它没有螺旋桨或者推进器等动力装置，它通过机内的可变浮力系统来控制自身的浮力变化，并通过滑翔翼将正浮力和负浮力转化为向前的推力，从而驱动滑翔机前进。其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大的特点。但与其高效特点相伴的是其相对固定的运动形式和姿态，在水下只能做锯齿形和螺旋回转轨迹航行，机身姿态不能处于水平状态，只能保持一个攻角滑翔，机身回转半径大，在执行多样性观测任务时有明显缺陷，并且其航迹控制和定位精度低，航速慢，在风浪较大的海面可能会出现随波逐流的情况。

现有混合动力水下滑翔机则在常规水下滑翔机的基础上增加了螺旋桨或者推进器等动力装置，使其具备较强的机动性。但外加的螺旋桨或者推进器等动力装置会在滑翔机处于滑翔状态时造成额外的阻力，从而降低了滑翔效率。

发明内容

为了解决现有水下滑翔机工作状态下机动性不强，执行多样性观测任务时缺陷明显，以及现有混合动力水下滑翔机滑翔阻力大，滑翔效率不高的现状问题，本发明提供了一种波动翼混合驱动水下滑翔机及其推进方法，在不同工作模式下的有效配合，从而实现混合推进，增强多样性观测任务能力，其具有滑翔效率高、机动性强、兼具有波动翼推进的灵活性和滑翔推进的高效性。为了达到上述目的本发明采用如下技术方案:

设计一种波动翼混合驱动水下滑翔机，包括滑翔机主体、姿态改变装置、吸排水舱、尾翼以及波动翼；所述姿态改变装置包含横滚运动机构和俯仰运动机构；所述横滚运动机构位于所述滑翔机主体内的前部，由横向分布不均匀（单向分部）的电池组、横滚驱动电机、支撑导轨构成，通过驱动电机驱动电池组在滑翔机横向方向上绕支撑导轨转动，实现滑翔机整体重心在横向方向上的改变，从而实现滑翔机的横滚动作。所述俯仰运动机构位于所述滑翔机主体内的中部，由纵向分布不均匀（单向分部）的电池组、俯仰驱动电机、滑轨构成，通过驱动电机驱动电池组在滑翔机纵向方向上沿滑轨前后滑动，实现滑翔机整体重心在纵向方向上的改变，从而实现滑翔机的俯仰动作。所述吸排水舱设于所述滑翔机主体内的后部，通过吸排水来改变滑翔机的净重量，实现滑翔机在不同密度的水域中具备保持中性浮力的能力，并在滑翔状态下控制滑翔机的运动。所述尾翼位于所述滑翔机主体的尾部，内置通信天线，主要功能为通信，其顶端适当高出所述滑翔机主体的背部，使滑翔机能在主体隐藏在水面以下的状态下进行通信。所述波动翼由舵机座、舵机组、波动翼杆以及波动翼面构成，以对称的方式设于滑翔机主体的两侧，通过波动翼连接件与所述滑翔机主体连接，其中所述舵机组由一排舵机构成，通过螺栓固定在所述舵机座上，所述波动翼杆固定在所述舵机的转轴上并能随之运动，所述波动翼面与每一根所述波动翼杆紧密相接，并能随之运动。