一种旋翼调节式水下滑翔机运动控制机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种旋翼调节式水下滑翔机运动控制机构，属于海洋工程【技术领域】。该机构包括：一对侧翼，翼型选择NACA4412；一套侧翼支架，用于连接尾锥段与侧翼；一个电机，用于控制尾锥段的旋转，进而通过翼型支架调节侧翼姿态；一个密封圈和一个电机固定支架。有益效果：1.本发明直接利用旋翼调节滑翔机姿态，通过改变旋翼的角度，进而利用其升力在水平方向的分量改变滑翔机的转弯半径和运动方向；2.本发明舍弃了传统的内部横滚调节机构，使滑翔机体型更小，控制方案更加新颖，且简单可靠，同时减轻了滑翔机重量，使其运动更加灵活，能源消耗更少。
【专利说明】一种旋翼调节式水下滑翔机运动控制机构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水下滑翔机运动控制方案，特别是涉及一种利用旋翼调节的水下滑翔机运动控制机构，属于海洋工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]水下滑翔机是一种通过内置执行机构调整重心位置和净浮力来控制其运动的装置，它将水下机器人技术与浮标技术相结合，具有制造成本低、维护费用低、投放回收方便、续航能力强、能源消耗极小、噪声低等特点，适合大量投放使用，对于大范围海洋环境的检测、侦查、探测等方面具有广阔的应用前景。1989年，Stammel首先提出了利用滑翔运动的浮标进行海洋环境调查的设想，这是水下滑翔机最初的概念。自1995年以来，美国相继研制出了 SLOCUM、Seaglider以及Spray等多种水下滑翔机器人。近几年,美国开始了多个水下滑翔机协同作业的研究。另外，日本和法国也相继研制出了名为ALBAC和STERNE的水下滑翔机。可见，水下滑翔机的发展在国外非常迅速。国内方面，关于水下滑翔机研究起步较晚，目前中国科学院沈阳自动化研究所、天津大学机器人与汽车技术研究所和浙江大学等单位也进行了水下滑翔机器人相关技术的研究，虽然已取得了相当的进展，但大部分仍停留在模仿国外的阶段，其控制方式、机械结构创新性较低，受国外技术的束缚较为严重。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:设计一种结构新颖、控制简单、实用性强、功能可靠的水下滑翔机运动控制机构，使得滑翔机运行效率提高，能源消耗更少，成本更低，创新性和实用性更强，为国内相关领域的研究提供新思路，克服国内水下滑翔机研制方面的不足，使水下滑翔机更有利于推广应用。
[0004]为实现上述目的，本发明采取以下设计方案:
[0005]一种旋翼调节式水下滑翔机运动控制机构，该机构包括:
[0006]一对侧翼，侧翼沿滑翔机轴线对称分布，且处于同一水平面上，翼型选择NACA4412，为滑翔机提供升力；
[0007]—套侧翼支架，用于连接尾锥段与侧翼，两两之间通过螺钉固连；
[0008]一个电机，用于控制尾锥段的旋转，进而通过翼型支架调节侧翼姿态，使侧翼升力产生水平方向的分量，从而实现滑翔机整体姿态的改变；
[0009]一个密封圈，安装于电机与外壳连接处，防止外部水的渗入；
[0010]一个电机固定支架，用于固定电机，两者之间通过螺钉固连。
[0011]本发明和现有技术相比具有如下优点:
[0012]1.本发明直接利用旋翼调节滑翔机姿态，通过改变旋翼的角度，进而利用其升力在水平方向的分量改变滑翔机的转弯半径和运动方向；
[0013]2.本发明舍弃了传统的内部横滚调节机构，使滑翔机体型更小，控制方案更加新颖，且简单可靠，同时减轻了滑翔机重量，使其运动更加灵活，能源消耗更少。【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明提出的运动控制机构安装位置轴侧视图
[0015]图2为本发明提出的运动控制机构内部结构俯视图
[0016]图3为本发明提出的运动控制机构内部结构侧视图
[0017]图中:1-滑翔机，2-旋翼调节机构，3-电机，4-尾锥段，5-侧翼，6_螺钉，7_侧翼支架，8-螺钉二，9-螺钉三，10-内部支架，11-电机固定板，12-密封圈。
[0018]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
【具体实施方式】
[0019]如图1和图2所示，该旋翼调节机构2安装于滑翔机尾锥段4上，尾锥段4与侧翼5之间通过侧翼支架7固连，侧翼5的翼型选择NACA4412，可产生适当的升力，尾锥段4与侧翼支架7之间通过螺钉二 8固连，侧翼支架7与侧翼5之间通过螺钉一 6固连，滑翔机圆柱段安装有内部支架10，电机固定板11固连于内部支架10上，用于固定电机3，电机3与电机固定板11之间通过螺钉三9固连，电机3的转子与尾锥段4通过联轴器连接，其上安装密封垫12，防止外部水的进入，保证内部机构的正常工作，通过控制电机3的转动，即可控制尾锥段4的旋转，改变侧翼5的倾斜角度，进而改变滑翔机升力方向，调节滑翔机的运动状态。
[0020]利用该旋翼机构时,滑翔机的整个运动过程为:初始时，侧翼5位于水平位置,系统处于平衡状态；下沉时，滑翔机调节至负浮力状态，旋翼机构2将侧翼5翻转一个大于90°的角度，侧翼5产生向下的升力，加速滑翔机的下沉；上浮时，滑翔机调节至正浮力状态，旋翼机构2将侧翼5旋转至正常状态，侧翼5产生向上的升力，滑翔机上浮；转向时，电机3控制侧翼5旋转，升力在水平方向的分量将使滑翔机转向，转弯半径随旋转角度的增大而增大，侧翼5旋转至90°位置时转弯半径最大。
[0021]本发明设计理念新颖，利用旋翼调节机构进行滑翔机的控制，取代了传统的横滚机构，控制更加简单可靠，使滑翔机体积更小，重量更轻，运动更加灵活，能源消耗更少。因此，本发明创新性、实用性更强，为国内相关领域的研究提供了新思路，有助于克服国内水下滑翔机研制方面的不足。
【权利要求】
1.一种旋翼调节式水下滑翔机运动控制机构，其特征在于:该机构包括:一对侧翼，侧翼沿滑翔机轴线对称分布，且处于同一水平面上，翼型选择NACA4412 ；一套侧翼支架，用于连接尾锥段与侧翼，两两之间通过螺钉固连；一个电机，用于控制尾锥段的旋转，进而通过翼型支架调节侧翼姿态；一个密封圈，安装于电机与外壳连接处；一个电机固定支架，用于固定电机。
【文档编号】B63G8/16GK103448895SQ201310380249
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】胡海豹, 杜彭, 鲍路瑶, 陈立斌, 郭云鹤, 黄苏和, 王鹰 申请人:西北工业大学