本实用新型涉及一种航行器，具体涉及一种水下无人航行器。
背景技术：
随着科技的发展，水下无人航行器在海洋调查、水下勘察和海上救援等方面的应用越来越广泛。目前无人航行器驱动源大多来源于蓄电池，而无人航行器在航行时产生的波浪能量则白白流失，若能将水中波浪能转换成电能供航行器使用则可大大提升无人航行器的性能。同时螺旋桨在水波激励下的引起的振动影响了水下无人航行器的工作性能。
技术实现要素：
实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有压电电能收集和螺旋桨压电被动减振功能的基于压电材料的水下无人航行器。
技术方案：一种基于压电材料的水下无人航行器，包括同轴顺次连接的艏部、使航行器潜入或浮出的潜伏系统、控制存储系统和艉部，还包括设置在艉部推动航行器航行的推进系统、固定在潜伏系统上的视觉探测系统以及压电电能收集系统、压电减振系统；
所述压电电能收集系统包括固定在视觉探测系统上和安装于控制存储系统前后两个端面的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片与控制存储系统相连；
所述压电减振系统包括设置在推进系统上、集成压电分流电路的压电陶瓷片。
进一步，所述潜伏系统包括前端面与艏部固定连接的浮力舱、设置在浮力舱中的储水囊、通过储水囊前端的弯管与储水囊内部连通的电磁阀、与弯管相连并通向航行器外部的直管、与储水囊后端相连的电动推杆；所述电动推杆的尾部贯穿于浮力舱中的固定盘并通过固定座安装在浮力舱的后端面上。
进一步，所述控制存储系统包括壳体及上盖构成的腔室，腔室中放置控制器、电能储存器及电池，所述控制器连接推进系统、视觉探测系统、电磁阀、电动推杆和电池，所述电能储存器连接压电电能收集系统，所述电池连接电磁阀、电动推杆及推进系统。
进一步，所述推进系统包括沿艉部的周向平均分布的尾翼，相邻的两个尾翼之间设有推进电机，每个所述推进电机尾端安装螺旋桨。
进一步，所述螺旋桨的各个叶片上均附有扇形压电陶瓷片，所述扇形压电陶瓷片的正反面与电阻、电感串联形成集成压电分流电路。
进一步，所述视觉探测系统包括通过支架固定在潜伏系统上的镜头，支架的前端面安装方形压电陶瓷片，陶瓷片的背面设置对应的方形橡胶垫。
进一步，安装于控制存储系统前后两个端面的压电陶瓷片，是绕控制存储系统外周的环形压电陶瓷片。
有益效果：本实用新型将压电能量收集和压电减振引入到水下无人航行器中，使得无人航行器在航行时，水的流动使环形压电陶瓷片和方形压电陶瓷片产生往复振动，压电陶瓷片在振动的同时能够产生电能，该电能能够储存起来供无人航行器备用；同时无人航行器螺旋桨叶片在工作时产生的振动能量被扇形压电陶瓷上集成的分流电路中的电阻和电感吸收，进而达到螺旋桨叶片减振的效果；无人航行器工作时采用四个螺旋桨向前推进，同时利用左右各两个螺旋桨的差速原理来改变航行器的方向。
本实用新型主要适用于浅水海域中目标探测，具有结构简单、续航时间长、螺旋桨振动小等优点。
附图说明
图1为水下无人航行器外部立体结构示意图；
图2为水下无人航行器内部爆炸图；
图3为水下无人航行器剖面图；
图4为水下无人航行器外部主视图；
图5为图3中A-A剖面的剖视图；
图6为电能收集系统环状压电陶瓷片；
图7为水下无人航行器减振系统压电分流电路；
图8为圆截面的框型橡胶垫结构示意图；
图9为圆截面环状橡胶垫。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
实施例：一种基于压电材料的水下无人航行器，如图1～5所示，包括同轴顺次连接的艏部1、使航行器潜入或浮出的潜伏系统、控制存储系统和艉部17，同时艏部1与潜伏系统之间、潜伏系统与控制存储系统之间以及控制存储系统与艉部17之间布置圆截面环状橡胶垫22进行防水。还包括设置在艉部17推动航行器航行的推进系统、固定在潜伏系统上的视觉探测系统以及压电电能收集系统、压电减振系统；
潜伏系统包括连接环37、浮力舱8、储水囊33、弯管34、电磁阀38、直管36、电动推杆10，浮力舱8与艏部1通过螺钉2连接，艏部1的最前端镶嵌有声呐39。艏部1与浮力舱8之间布置圆截面环状橡胶垫22来防水，如图9所示。连接环37通过螺钉3固定在浮力舱8的前端面，设置在浮力舱8中的储水囊33的底部通过螺钉35固定在连接环37上，储水囊33的前端面连接弯管34，电磁阀38通过弯管34与储水囊33内部连通，直管36与弯管34相连并通向航行器外部。储水囊33的后端面通过圆柱销32与电动推杆10的的前端相连，同时，电动推杆10的尾部贯穿于浮力舱8中的固定盘11并通过固定座12安装在浮力舱8的后端面上，固定盘11的作用是固定电动推杆10，防止其沿圆周方向滚动，固定座12与浮力舱8之间通过螺钉31固定。
控制存储系统包括壳体23及上盖14构成的腔室，腔室的中部由钣金15隔开，通过设置钣金15来增加壳体23的强度，上盖14与壳体23之间的缝隙由圆截面的框型橡胶垫13(如图8所示)来防水。腔室中钣金15前侧放置FX2N-32型号PLC控制器27、电能储存器26，控制器27连接推进电机21、电动推杆10、电磁阀38、镜头6和电池25，控制器27由电池25供电，控制器27对推进电机21、电动推杆10、电磁阀38和镜头6的通断电进行控制，电能储存器26与方形压电陶瓷4和环形压电陶瓷30相连，工作时，水的流动带动方形压电陶瓷4和环形压电陶瓷30振动，压电陶瓷振动产生的电能存储在电能储存器26中。钣金15后侧放置电池25，电磁阀38、电动推杆10及推进系统的推进电机21通过电线9与电池25连接，电线9通过绝缘胶粘于浮力舱8和壳体23的最上端内圆柱表面处，电池置放在电池座24和电池上盖16形成的柱体内部空间内，自上而下每层分别放置一、三和二块，且充分利用空间。壳体23与浮力舱8之间以及壳体23与艉部17之间布置圆截面环状橡胶垫22来防水。
推进系统包括四个平均分布于艉部17的尾翼18，相邻的两个尾翼18之间设有推进电机21，每个推进电机21尾端安装螺旋桨19。螺旋桨1叶片上粘贴扇形压电陶瓷片20，扇形压电陶瓷片20上集成分流电路，分流电路由压电陶瓷片与可变电阻R和可变电感L串联而成，可变电阻阻值范围是500Ω～2000Ω，可变电感的范围是200H～1000H，如图7所示，分流电路的作用是利用电阻和电感消耗螺旋桨19叶片振动产生的能量，从而达到减振效果，而根据无人航行器执行任务的不同和进入海域深度的不同，可以适当改变改变可变电阻和可变电感的参数值大小，以使压电减振效果达到最佳状态。
视觉探测系统包括通过支架7固定在潜伏系统上的镜头6。
压电电能收集系统包括固定在视觉探测系统上和安装于控制存储系统壳体23前后两个端面的压电陶瓷片。其中，视觉探测系统支架7的前端面安装方形方形橡胶垫5和方形压电陶瓷片4，且方形橡胶垫5置于方形压电陶瓷片4和支架7前端面之间，目的是使方形压电陶瓷片4更加容易振动，进而更容易产生电能。支撑环28安装于壳体23前后两个端面处，环形压电陶瓷片30通过环形橡胶垫29安装于支撑环28前端面，环形压电陶瓷片30绕控制存储系统外周一圈且所在平面垂直于控制存储系统的轴线，环形橡胶垫22置于环形压电陶瓷片30和支撑环28端面之间以便于压电陶瓷片30振动；环形压电陶瓷片30由18片扇形片在内圈处连接而成，如图6所示。同时环形压电陶瓷片30背面靠近外圈处和方形压电陶瓷片4背面分别布置环形橡胶垫29和方形橡胶垫5，以利于压电陶瓷片的振动，使压电的电能收集效果达到最佳状态。