一种具有深潜功能的海洋环境探测平台及其探测方法

文档序号:25805681发布日期:2021-07-09 12:57阅读:来源:国知局

技术特征:
1.一种具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:包括控制仓(7)、四组旋翼机构、漂浮气囊(6)、设备安装框架(13)、传感机构安装盒(28)、居中夹紧机构、降落支撑机构以及配重调整机构;四组旋翼机构均安装在控制仓(7)上;设备安装框架(13)为u形框架;设备安装框架(13)的两侧上边缘均固定在控制仓(7)的下侧面上;漂浮气囊(6)环绕式安装在设备安装框架(13)的上部;在设备安装框架(13)上安装有一个用于为漂浮气囊(6)充放气的气泵(9);配重调整机构安装在设备安装框架(13)的下部,用于调整设备整体的重量;居中夹紧机构安装在设备安装框架(13)上,用于夹紧安装传感机构安装盒(28);降落支撑机构折叠安装在设备安装框架(13)上,并与配重调整机构联动,用于在配重调整机构释放配重时联动展开支撑;在传感机构安装盒(28)的外侧壁上设置有水深传感器、温度传感器以及盐度传感器;在设备安装框架(13)的下侧面上安装有一个声呐(8);在控制仓(7)的外侧壁上设置有气压传感器;在控制仓(7)内设置有gps模块、陀螺仪、控制器、气泵驱动电路、存储器以及无线通信模块,gps模块、陀螺仪、声呐(8)、气泵驱动电路、气压传感器、无线通信模块、存储器、水深传感器、温度传感器以及盐度传感器均与控制器电连接;控制器通过气泵驱动电路驱动气泵(9)充放气;配重调整机构以及四组旋翼机构均由控制器驱动。2.根据权利要求1所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:每组旋翼机构均包括旋翼悬臂(5)、旋翼(3)、旋翼驱动电机(4)以及圆筒形涵道(1);四个旋翼悬臂(5)的一端分别安装在控制仓(7)的前后左右四个侧面上,且四个旋翼悬臂(5)呈十字形分布;旋翼驱动电机(4)安装在旋翼悬臂(5)的另一端上,且旋翼驱动电机(4)的输出轴竖直向上;旋翼(3)安装在旋翼驱动电机(4)的输出轴上;圆筒形涵道(1)固定在旋翼悬臂(5)上,且圆筒形涵道(1)的中心线与旋翼驱动电机(4)的输出轴的轴线重合;旋翼(3)的叶片尖端贴近圆筒形涵道(1)的内侧壁;四个圆筒形涵道(1)通过连接板(18)连接;在连接板(18)的中心处且位于控制仓(7)上方设置有一个通气口(32);在控制仓(7)内设置有旋翼电机驱动电路,旋翼电机驱动电路与控制器电连接,控制器通过旋翼电机驱动电路协调控制四个旋翼驱动电机(4)。3.根据权利要求2所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:在每个旋翼驱动电机(4)的下方均安装有一个浮力罐(2);浮力罐(2)为双层结构,外层为炭纤维外壳,内部为充满高压气体的不锈钢储气罐。4.根据权利要求1所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:配重调整机构包括两个配重盒(12)、配重盒驱动电机(10)、两个配重块(11)、两块配重块挡板(17)以及一个主动齿轮(22);两个配重盒(12)分别固定在设备安装框架(13)左右两侧面的下部;两个配重块(11)设置在两个配重盒(12)内;在两个配重盒(12)的下侧面上均设置有一个用于配重块(11)滑出的开口;在设备安装框架(13)内水平间隔设置有两块隔板(15),两块隔板(15)将设备安装框架(13)内空间分隔为上层空间、中层空间以及下层空间;传感机构安装盒(28)位于上层空间;配重盒驱动电机(10)安装在下层空间内,且配重盒驱动电机(10)的输出轴端部贯穿隔板(15)后伸入中层空间;主动齿轮(22)安装在配重盒驱动电机(10)输出轴的贯穿端上;在设备安装框架(13)的左右两侧壁上分别纵向设置有一个长条孔,且两个长条孔均与中层
空间连通;两块配重块挡板(17)分别通过两个长条孔伸出设备安装框架(13)外,且两块配重块挡板(17)的伸出侧分别延伸至对应侧的配重盒(12)下方;在左侧的配重块挡板(17)的后侧边缘上以及右侧的配重块挡板(17)的前侧边缘上均固定有齿条,且两个齿条均与主动齿轮(22)相啮合;在两块配重块挡板(17)的上侧面上均固定有一块定位板(23),用于按压在设备安装框架(13)对应侧的内侧面上;在下侧的隔板(15)上侧面上固定有两个用于对两块配重块挡板(17)进行纵向限位的限位板(24);在两块限位板(24)上均固定有一个按压在对应侧的配重块挡板(17)上侧面上的按压翻边;在控制仓(7)内设置有配重电机驱动电路,配重电机驱动电路与控制器电连接,控制器通过配重电机驱动电路驱动配重盒驱动电机(10)旋转。5.根据权利要求4所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:居中夹紧机构由手拧螺栓(21)以及压板(20)组成;在设备安装框架(13)内且位于上侧的隔板(15)上方横向固定有一块固定板(26);在上侧的隔板(15)中心处设置有一个螺纹孔,手拧螺栓(21)螺纹旋合在螺纹孔上,且手拧螺栓(21)的上端向上穿过上侧的隔板(15)后旋转式安装在压板(20)的下侧面上;在手拧螺栓(21)上螺纹旋合安装有一个用于并紧的夹紧螺母(33);压板(20)的上侧面紧压在传感机构安装盒(28)的下侧面上,传感机构安装盒(28)的上侧面紧压在固定板(26)的下侧面上。6.根据权利要求5所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:在压板(20)的上侧面上设置有橡胶垫。7.根据权利要求4所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:降落支撑机构包括四个支撑杆(14)、四个弹簧卡扣(16)、以及四个连动杆(19);在两个配重块(11)的前后两侧面上均设置有一个圆槽(34),且每个圆槽(34)的下部均位于配重盒(12)外;在每个圆槽(34)的下方均设置有一个与圆槽(34)连通的竖向槽;四个支撑杆(14)两两分别铰接式安装在设备安装框架(13)的左右两侧面上,右侧的两个支撑杆(14)分别位于右侧的配重盒(12)的前后两侧,左侧的两个支撑杆(14)分别位于左侧的配重盒(12)的前后两侧;四个连动杆(19)分别固定在四个支撑杆(14)上,且四个连动杆(19)的端部分别伸入对应侧配重盒(12)外的圆槽(34)内;四个弹簧卡扣(16)均安装在设备安装框架(13)上,且四个弹簧卡扣(16)分别位于四个支撑杆(14)的下方,用于卡扣支撑杆(14)。8.根据权利要求7所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台,其特征在于:弹簧卡扣(16)为u形弹性卡扣,在弹簧卡扣(16)的两侧边缘上均设置有向外的卡扣翻边;在每个弹簧卡扣(16)的两个内侧边缘上均设置有一个卡扣条;在每个支撑杆(14)上均设置有一个用于与卡扣条配合的卡扣平面。9.根据权利要求1所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台的探测方法,其特征在于,包括如下步骤:参数设定步骤:预先设定需要探测位置的坐标以及需要测量的各个深度,并储存在存储器中;下潜探测步骤:步骤一,控制器协调控制四组旋翼机构起飞,并通过gps模块实时比对坐标信息,使探测平台飞行至设定的坐标位置处,之后控制器通过气压传感器以及陀螺仪协调控制该探测平台平稳降落于水面;
步骤二,控制器通过气泵驱动电路控制气泵(9)为漂浮气囊(6)放气,使该多旋翼跨介质海洋环境探测平台的重力大于浮力下潜;步骤三,水深传感器实时检测水深数据并向控制器反馈,由控制器判断是否到达设定深度,当控制器判断探测平台到达设定深度时,控制器协调控制四组旋翼机构运动产生推力,使探测平台悬浮在设定深度,同时控制器控制温度传感器、盐度传感器以及水深传感器采集该指定深度的温度、盐度以及水深数据并存入存储器中,该深度数据采集完成后控制器控制四组旋翼机构停止运动;步骤四,重复步骤三直至探测平台采集完各个设定深度的数据后,探测完成;上浮回收步骤:探测完成后,控制器控制配重调整机构释放配重,使探测平台的浮力大于重力浮出水面,水深传感器与气压传感器实时检测数据并向控制器反馈,由控制器判断四组旋翼机构是否完全浮出水面,当控制器判断四组旋翼机构完全浮出水面时,控制器协调控制四组旋翼机构起飞,使该多旋翼跨介质海洋环境探测平台飞回观测站完成回收。10.根据权利要求9所述的具有深潜功能的海洋环境探测平台的探测方法,其特征在于,还包括避障步骤:声呐(8)实时检测探测平台周围环境并向控制器反馈信号,由控制器判断周围是否存在障碍物,当控制器判断周围存在障碍物时,控制器协调控制四组旋翼机构运动产生推力避开障碍物。
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