一种喷水推进型深海滑翔的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷水推进型深海滑翔机，包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼和尾鳍、以及设置在壳体内部的电池包、导航控制中心、质心调节装置、浮力调节装置、喷水推进装置、卫星通讯天线、抛载装置和观测仪器，壳体包括耐压壳体和非耐压壳体，耐压壳体分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状和曲线状的结合结构，非耐压壳体设置于耐压壳体的前段和后段之间，且为圆柱状结构，滑翔翼固定安装在非耐压壳体外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力，尾鳍固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于稳定航向，电池包用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置集成为一体。本发明具有低功耗、长航期、远航程、低噪声、高隐蔽性的优点。
【专利说明】一种喷水推进型深海滑翔机
【技术领域】
[0001]本发明属于水下航行器领域，更具体地，涉及一种喷水推进型深海滑翔机。
【背景技术】
[0002]水下滑翔机机动灵活，可在大范围、大深度和复杂海洋环境下进行水下作业。通过配置先进的传感器，导航控制系统，此类水下滑翔机具有路径规划，姿态调整，避障等各种控制功能，非常适合用于海洋科学研究和军事作战需求。需要传输资料或接受地面人员的指令时滑翔机浮出水面，通过尾鳍上安装的北斗通讯系统完成信息交换任务。
[0003]水下滑翔机可长期跟踪和研究海洋生物。研究海洋生物多样性、种群遗传学及其对渔业的影响，是保证海洋及其产业可持续发展的另一个重要的生物技术手段。由于摆脱了螺旋桨或发动机，水下滑翔机可以依靠很少能量安静地在水中“滑翔”，从而靠近观察鲸鱼等各种海洋动物，在不打扰海洋生物的情况下静悄悄地跟踪它们。此外，水下滑翔机续航能力强，能够对海洋生物进行长期调查，掌握各种生物的生活习性和生存规律，完成了常规AUV所不能胜任的水下作业。
[0004]水下滑翔机可作为海洋资源勘探的重要平台。人类对海洋的探索一刻也没有停止过，世界各国利用二十世纪末的海洋高技术对海洋进行了资源勘探，已陆续发现了深海丰富的资源品种及其陆地上无法相比的储量，例如多金属结核、富钴结壳、热液硫化物、天然气水合物和深海生物基因等。滑翔机配备各种物理、化学传感器后，在航行过程中，可以不断采集传感器收集到重要信息，并通过北斗系统将信息传输至地面研究人员以供参考，确定海洋资源的种类及存储量，为资源的开采指明方向。
[0005]水下滑翔机可用于海洋水体环境的测量。通过携带海水采样仪、电视摄像仪、海水导电率/水温/深度/含氧测定仪等等，水下滑翔机可采集海水温度、盐度、密度等在空间和时间上的分布数据。由于滑翔机的航行方向是斜向的，同时具有水平和垂直方向的速度，可完成水平测量和垂直剖面的测量，掌握整个海域的水体资料。水下滑翔机采集到的信息可用于海洋现象的研究、预报。
[0006]水下滑翔机可用于海底地貌的测量。滑翔机航行深度大，可下潜至海洋底部，利用高分辨率、高精度的声呐探测系统，可进行精细的大面积深海地貌测量，有助于测量海床地形。以前几年发生的印度洋海嘯灾难为例，海嘯模拟测量有助于海嘯预测，而海嘯模拟测量很大程度上又取决于科学家测绘海床地形的能力。如果了解了海床的地貌形态，人类就有能力预测海嘯可能在什么地方发生，达到预报与减灾的目的。
[0007]水下滑翔机是一种新型水下自主观测设备，具有低功耗、长航期、远航程、低噪声、高隐蔽性等特点，国外水下滑翔机技术对我国进行封锁，且产品对我国严格禁运。我国滑翔机技术研究刚刚起步，大力发展深海滑翔机技术将有效缩短与国外先进水平之间的差距，填补国内空白，打破国外技术封锁，对提升我国深远海海洋环境监测能力、维护国家海洋安全具有重大意义。
【发明内容】
[0008]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种喷水推进型深海滑翔机，其具有低功耗、长航期、远航程、低噪声、高隐蔽性的优点。
[0009]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种喷水推进型深海滑翔机，包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼和尾鳍、以及设置在壳体内部的电池包、导航控制中心、质心调节装置、浮力调节装置、喷水推进装置、观测仪器、卫星通讯天线和抛载装置，壳体为单层结构，且包括耐压壳体和非耐压壳体，耐压壳体分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状和曲线状的结合结构，非耐压壳体设置于耐压壳体的前段和后段之间，且为圆柱状结构，滑翔翼固定安装在非耐压壳体外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力，尾鳍固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于稳定航向，电池包用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置集成为一体，用于为喷水推进型深海滑翔机所有需要供电的装置提供电能，导航控制中心固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置和浮力调节装置发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路，质心调节装置固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态，浮力调节装置固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜，喷水推进装置固定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快速航行，卫星通讯天线固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置，抛载装置固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或无法正常上浮时进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮，观测仪器固定安装在耐压壳体后段的中部下方，用于采集海洋环境资料。
[0010]优选地，耐压壳体分为头部曲线段、前圆柱段、中圆柱段、后圆柱段和尾部曲线段，头部曲线段、前圆柱段和中圆柱段与头部弧形盖和前端弧形盖构成前密封舱段，内设电池包、浮力调节装置、质心调节装置，后圆柱段和尾部曲线段与后端弧形盖构成后密封舱段，内设抛载装置、喷水推进装置、导航控制中心、观测仪器和卫星通讯天线，两段密封舱段之间为非密封舱段，外部壳体为非耐压壳体，内设油囊以及抛载装置，两段密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接，耐压壳体的头部曲线段与前圆柱段之间、前圆柱段与中圆柱段之间和后圆柱段与尾部曲线段之间均设置有多个密封圈，密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接。
[0011]优选地，卫星通讯天线包括信号接收部和信号处理部，信号处理部固定安装在后密封舱段的中后部，信号接受部为长杆状，并穿过壳体伸入水中。信号接收部和信号处理部通过电缆连接。
[0012]优选地，抛载装置包括电磁铁、弹簧，弹簧座以及抛载块，抛载块安装在非密封舱段，通过电磁铁的铁芯杆固定在抛载舱内，电磁铁为内部可进水的电磁铁，铁芯杆的尾部设置有弹簧，弹簧固定安装在弹簧座内。
[0013]优选地，导航控制中心包括控制器、磁罗盘、高度计，深度计、安装板，控制器和磁罗盘均固定安装在安装板上，安装板固定安装在后端弧形盖的上部，高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部，深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通，磁罗盘、高度计和深度计均通过电缆与控制器电气连接。[0014]按照本发明的另一方面，提供了一种喷水推进型深海滑翔机，包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼和尾鳍、以及设置在壳体内部的电池包、导航控制中心、质心调节装置、浮力调节装置、喷水推进装置、卫星通讯天线、抛载装置和观测仪器，壳体为双层结构，且包括非耐压壳体和耐压壳体，非耐压壳体设置于耐压壳体的外部，且为圆柱状和曲线状的结合结构，耐压壳体分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状结构，滑翔翼固定安装在非耐压壳体外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力，尾鳍固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于稳定航向，电池包用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置集成为一体，用于为喷水推进型深海滑翔机的所有需要供电的装置提供电能，导航控制中心固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置和浮力调节装置发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路，质心调节装置固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态，浮力调节装置固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜，喷水推进装置固定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快速航行，卫星通讯天线固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置，抛载装置固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或无法正常上浮时进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮，观测仪器固定安装在耐压壳体后段的中部下方，用于采集海洋环境资料。
[0015]优选地，非耐压壳体分为头部曲线段、圆柱段、以及尾部曲线段，头部曲线段、圆柱段、尾部曲线段表面均设置有多个进水孔，并通过连接件机械连接，耐压壳体位于非耐压壳体内，整体构成密封舱段，并分为两段，前密封舱段内设电池包、质心调节装置和浮力调节装置，后密封舱段内设导航控制中心、喷水推进装置、观测仪器、卫星通讯天线和抛载装置，前密封舱段和后密封舱段之间留有空间以放置油囊，前密封舱段和后密封舱段均与非耐压壳体通过连接件机械连接，前密封舱段和后密封舱段通过水密电缆进行电气连接。
[0016]优选地，卫星通讯天线包括信号接收部和信号处理部，信号处理部固定安装在后密封舱段的中后部，信号接收部固定安装在尾鳍上方，信号接收方向为本发明壳体水平横剖面水平垂直向上的方向，信号接收部和信号处理部通过电缆连接。
[0017]优选地，抛载装置包括电磁铁、弹簧，弹簧座以及抛载块，抛载块安装在非密封舱段，通过电磁铁的铁芯杆固定在抛载舱内，电磁铁为内部可进水的电磁铁，铁芯杆的尾部设置有弹簧，弹簧固定安装在弹簧座内。
[0018]优选地，导航控制中心包括控制器、磁罗盘、高度计、深度计、陀螺仪、惯导系统、力口速度计、安装板，控制器、磁罗盘、陀螺仪、惯导系统和加速度计均固定安装在安装板上，安装板固定安装在后端弧形盖的上部，高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部，深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通，磁罗盘、高度计、深度计、陀螺仪、惯导系统和加速度计均通过电缆与控制器电气连接。
[0019]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0020]1.本发明在正常工作时，通过改变浮力的大小和质心的位置来实现其水下的滑翔，无需其他动力源，喷水推进装置仅在特定情况下开启，整个航行过程功耗极低。[0021]2.本发明在定常航行阶段，内部传感器和观测仪器13的采样周期采用自适应控制，当其航行在海洋环境相对稳定的区域时，提高其采样周期，以节省数据储存空间并进一步降低能耗，当其航行到海洋环境相对复杂的区域时，缩短其采样周期，以获取更加详细的海洋环境数据。
[0022]3.本发明在小俯仰角的状态下航行时，一个滑翔周期的航程可达数千米，并且由于其低功耗的特点，电池的电量可以支持其进行数百个周期的航行，总航程可高达数千公里。
[0023]4.本发明在正常工作时，其内部仅在调节浮力和质心时会发出噪声，其声音不超过20分贝，喷水推进装置仅在特定情况下开启，整个航行过程噪声很小，对周围的海洋生物几乎没有影响。
[0024]5.本发明具有喷水推进装置，在遇到恶劣的水下环境时，启动喷水推进装置，可以快速航行通过此区域，以确保其自身的安全和航向的稳定性。
[0025]6.本发明采取模块化设计，内部的任一子模块可单独进行拆卸、更换和升级。
[0026]7.本发明对所采集到的数据均进行加密，以确保其数据的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本发明喷水推进型深海滑翔机的整体结构示意图。
[0028]图2是本发明抛载装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0030]如图1所示，本发明的喷水推进型深海滑翔机包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼3和尾鳍4、以及设置在壳体内部的电池包5、导航控制中心6、质心调节装置7、浮力调节装置8、喷水推进装置9、观测仪器10、卫星通讯天线11和抛载装置12。
[0031]壳体、滑翔翼3和尾鳍4的材料为耐腐蚀材料，例如铝合金、钛合金、碳纤维等。
[0032]在本发明的第一个实施方式中，壳体为单层结构,且包括耐压壳体I和非耐压壳体2，耐压壳体I分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状和曲线状的结合结构，非耐压壳体2设置于耐压壳体I的前段和后段之间，且为圆柱状结构。本发明壳体主要用于外部整流以及保护内部各装置和仪器。
[0033]滑翔翼3固定安装在非耐压壳体2外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力，在本实施方式中，滑翔翼3采用后掠翼结构，剖面外形采用NACA层流对称翼型；在另一实施方式中，滑翔翼3采用长条形直翼结构，剖面外形采用平板状翼型。
[0034]尾鳍4固定安装在耐压壳体I后段的尾部，用于稳定航向，在本实施方式中，尾鳍4的中部预留过线孔，用于放置卫星通讯天线11的信号接收部111。
[0035]电池包5用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置6集成为一体，用于为喷水推进型深海滑翔机所有需要供电的装置提供电能，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310573438.4的发明专利申请中予以披露，在此不
再赘述。
[0036]导航控制中心6固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线11的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置7和浮力调节装置8发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路。
[0037]质心调节装置7固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310573438.4的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0038]浮力调节装置8固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310571578.8的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0039]喷水推进装置9固定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快速航行，其具体结构已经在本发明人于2013年9月30日递交的中国专利申请号201310462631.0的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0040]观测仪器10固定安装在耐压壳体后段的中部下方，用于采集海洋环境资料。
[0041]卫星通讯天线11固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置。
[0042]抛载装置12固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或遇到特别恶劣的环境而导致喷水推进型深海滑翔机无法正常上浮时，抛载装置12进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮。
[0043]如图1所示，耐压壳体I分为5段:头部曲线段101、前圆柱段102、中圆柱段103、后圆柱段104和尾部曲线段105。头部曲线段101、前圆柱段102和中圆柱段103与头部弧形盖106和前端弧形盖107构成前密封舱段，内设浮力调节装置8、质心调节装置7、电池包5等；后圆柱段104和尾部曲线段105与后端弧形盖108构成后密封舱段，内设抛载装置
12、喷水推进装置9、导航控制中心6、观测仪器10和卫星通讯天线11 ;两段密封舱段之间为非密封舱段，外部壳体为非耐压壳体2，内设油囊、以及抛载装置12 ;两段密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接；耐压壳体I的头部曲线段与前圆柱段之间、前圆柱段与中圆柱段之间和后圆柱段与尾部曲线段之间均设置有多个密封圈；密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接。
[0044]导航控制中心6包括控制器601、磁罗盘602、高度计603，深度计604、、安装板605，控制器601和磁罗盘602均固定安装在安装板605上，安装板605固定安装在后端弧形盖的上部，高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部，深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通，磁罗盘602、高度计603和深度计604均通过电缆与控制器601电气连接。
[0045]在本实施方式中，观测仪器10为温盐深仪(CTD)。
[0046]卫星通讯天线11包括信号接收部111和信号处理部112，信号处理部112固定安装在后密封舱段的中后部，在本实施方式中，信号接受部111为长杆状，并穿过壳体伸入水中；在另一实施方式中，信号接收部111固定安装在尾鳍上方，信号接收方向为喷水推进型深海滑翔机的壳体水平横剖面水平垂直向上的方向；信号接收部111和信号处理部112通过电缆连接。
[0047]如图2所示，抛载装置12包括电磁铁121、弹簧122，弹簧座123以及抛载装置12。抛载块124安装在非密封舱段，通过电磁铁121的铁芯杆固定在抛载舱内，电磁铁121为内部可进水的电磁铁，铁芯杆的尾部设置有弹簧122，弹簧122固定安装在弹簧座123内。工作时，接通抛载电路，电磁铁吸合，铁芯杆收回抛载装置12内部，抛载块在自身重力作用下脱离水下滑翔机，完成抛载动作。抛载块的材料为不锈钢。
[0048]在本发明的第二个实施方式中，壳体为双层结构,且包括非耐压壳体I和耐压壳体2，非耐压壳体I设置于耐压壳体2的外部，且为圆柱状和曲线状的结合结构，耐压壳体2分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状结构。
[0049]滑翔翼3固定安装在非耐压壳体2外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力，在本实施方式中，滑翔翼3采用后掠翼结构，剖面外形采用NACA层流对称翼型；在另一实施方式中，滑翔翼3采用长条形直翼结构，剖面外形采用平板状翼型。
[0050]尾鳍4固定安装在耐压壳体I后段的尾部，用于稳定航向，在本实施方式中，尾鳍4的中部预留过线孔，用于放置卫星通讯天线11的信号接收部111。
[0051]电池包5用作质心调节的质量调节块，与质心调节装置6集成为一体，为喷水推进型深海滑翔机的所有需要供电的装置提供电能，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310573438.4的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0052]导航控制中心6固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线11的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置7和浮力调节装置8发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路。
[0053]质心调节装置7固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310573438.4的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0054]浮力调节装置8固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜，其具体结构已经在本发明人于2013年11月15日递交的中国专利申请号201310571578.8的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0055]喷水推进装置9固定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快速航行，其具体结构已经在本发明人于2013年9月30日递交的中国专利申请号201310462631.0的发明专利申请中予以披露，在此不再赘述。
[0056]观测仪器10固定安装在耐压壳体的中部下方，用于采集海洋环境资料。
[0057]卫星通讯天线11固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置。
[0058]抛载装置12固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或遇到特别恶劣的环境而导致喷水推进型深海滑翔机无法正常上浮时，抛载装置12进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮。
[0059]非耐压壳体2分为3段:头部曲线段、圆柱段、尾部曲线段；头部曲线段、圆柱段、尾部曲线段表面均设置有多个进水孔，并通过连接件机械连接；耐压壳体I位于非耐压壳体2内，整体构成密封舱段，并分为两段:前密封舱段内设电池包5、质心调节装置7和浮力调节装置8，后密封舱段内设导航控制中心6、喷水推进装置9、观测仪器10、卫星通讯天线11和抛载装置12 ;前密封舱段和后密封舱段之间留有空间以放置油囊；前密封舱段和后密封舱段均与非耐压壳体2通过连接件机械连接，前密封舱段和后密封舱段通过水密电缆进行电气连接；
[0060]导航控制中心6包括控制器601、磁罗盘602、高度计603、深度计604、陀螺仪605，惯导系统606、加速度计607、安装板608，控制器601、磁罗盘602、陀螺仪605、惯导系统606和加速度计607均固定安装在安装板608上，安装板608固定安装在后端弧形盖的上部，高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部，深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通，磁罗盘602、高度计603、深度计604、陀螺仪605、惯导系统606和加速度计607均通过电缆与控制器601电连接。
[0061]在本实施方式中，观测仪器10为温盐深仪(CTD)。
[0062]卫星通讯天线11包括信号接收部111和信号处理部112，信号处理部112固定安装在后密封舱段的中后部，在本实施方式中，在本实施方式中，信号接受部111为长杆状，并穿过壳体伸入水中；在另一实施方式中，信号接收部111固定安装在尾鳍4上方，信号接收方向为喷水推进型深海滑翔机的壳体水平横剖面水平垂直向上的方向，信号接收部111和信号处理部112通过电缆连接。如图2所示，抛载装置12包括电磁铁121、弹簧122，弹簧座123以及抛载装置12。抛载块124安装在非密封舱段，通过电磁铁121的铁芯杆固定在抛载舱内，电磁铁101为内部可进水的电磁铁，铁芯杆的尾部设置有弹簧122，弹簧122固定安装在弹簧座123内。工作时，接通抛载电路，电磁铁吸合，铁芯杆收回抛载装置12内部，抛载块在自身重力作用下脱离水下滑翔机，完成抛载动作。抛载块的材料为不锈钢。
[0063]以下描述本发明的工作原理。
[0064]本发明的喷水推进型深海滑翔机初始布放时，进行初始化后进行卫星定位，此时喷水推进型深海滑翔机已配成中性，浮力略大于重力，质浮心矩满足水下滑翔机水面漂浮的要求，此时姿态控制系统不工作。
[0065]当卫星定位结束转入控位滑翔的初始段，水下滑翔机按规划的滑翔轨迹运动，此时，浮力调节装置8工作，调节浮力为负浮力，同时质心径向调节机构调节质心偏离纵轴，使航向变化，朝向预定航路点方向，质心轴向调节机构调节系统轴向上的质心位置，改变质浮心距，使航行器俯仰角为负向平衡下滑角，在质心调节和浮力调节的共同作用下，喷水推进型深海滑翔机产生前向下滑运动，到达预定的下滑深度，浮力调节装置8调节浮力使水下滑翔机减速下潜，直至停止运动，此时，质心轴向调节机构调节俯仰角为正向平衡上滑角，同时，浮力调节装置8调节净浮力为正，喷水推进型深海滑翔机产生向前向上的滑翔运动，周期重复上述过程，整个滑翔运动轨迹为准锯齿形。
[0066]喷水推进型深海滑翔机为保证控位精度，定期出水进行卫星定位，浮力调节装置将水下滑翔机净浮力调节成正，使水下滑翔机上浮，至水面时，调节浮力略大于重力。质心调节装置调节水下滑翔机质浮心距离使水下滑翔机处于水平平衡状态。
[0067]水下滑翔机定期出水进行卫星定位有源校正时，其发送自身位置信息以及其它测量数据到远程监控中心，同时接收远程监控中心发出的新指令，在之后的滑翔过程中执行接收到的新指令。
[0068]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种喷水推进型深海滑翔机，包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼和尾鳍、以及设置在壳体内部的电池包、导航控制中心、质心调节装置、浮力调节装置、喷水推进装置、观测仪器、卫星通讯天线和抛载装置，其特征在于， 壳体为单层结构，且包括耐压壳体和非耐压壳体，耐压壳体分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状和曲线状的结合结构，非耐压壳体设置于耐压壳体的前段和后段之间，且为圆柱状结构； 滑翔翼固定安装在非耐压壳体外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力； 尾鳍固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于稳定航向； 电池包用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置集成为一体，用于为喷水推进型深海滑翔机所有需要供电的装置提供电能； 导航控制中心固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置和浮力调节装置发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路； 质心调节装置固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态； 浮力调节装置固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜； 喷水推进装置固 定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快 速航行； 观测仪器固定安装在耐压壳体后段的中部下方，用于采集海洋环境资料。卫星通讯天线固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置； 抛载装置固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或无法正常上浮时进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮。
2.根据权利要求1所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 耐压壳体分为头部曲线段、前圆柱段、中圆柱段、后圆柱段和尾部曲线段； 头部曲线段、前圆柱段和中圆柱段与头部弧形盖和前端弧形盖构成前密封舱段，内设浮力调节装置、质心调节装置和电池包； 后圆柱段和尾部曲线段与后端弧形盖构成后密封舱段，内设抛载装置、喷水推进装置、导航控制中心、观测仪器和卫星通讯天线； 两段密封舱段之间为非密封舱段，外部壳体为非耐压壳体，内设油囊以及抛载装置； 两段密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接； 耐压壳体的头部曲线段与前圆柱段之间、前圆柱段与中圆柱段之间和后圆柱段与尾部曲线段之间均设置有多个密封圈； 密封舱段通过非密封舱段进行机械连接，由水密电缆进行内部的电气连接。
3.根据权利要求2所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 卫星通讯天线包括信号接收部和信号处理部； 信号接受部为长杆状，并穿过壳体伸入水中； 信号处理部固定安装在后密封舱段的中后部；信号接收部和信号处理部通过电缆连接。
4.根据权利要求2所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 抛载装置包括电磁铁、弹簧，弹簧座以及抛载块； 抛载块安装在非密封舱段，通过电磁铁的铁芯杆固定在抛载舱内； 电磁铁为内部可进水的电磁铁； 铁芯杆的尾部设置有弹簧； 弹簧固定安装在弹簧座内。
5.根据权利要求2所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 导航控制中心包括控制器、磁罗盘、高度计、深度计、安装板； 控制器、磁罗盘均固定安装在安装板上； 安装板固定安装在后端弧形盖的上部； 高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部； 深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通； 磁罗盘、高度计、和深度计均通过电缆与控制器电连接。
6.一种喷水推进型深海滑翔机，包括壳体、设置在壳体外部的滑翔翼和尾鳍、以及设置在壳体内部的电池包、导航控制中心、质心调节装置、浮力调节装置、喷水推进装置、观测仪器、卫星通讯天线和抛载装置 和，其特征在于， 壳体为双层结构，且包括非耐压壳体和耐压壳体，非耐压壳体设置于耐压壳体的外部，且为圆柱状和曲线状的结合结构，耐压壳体分为前段和后段，前段和后段均为圆柱状结构。滑翔翼固定安装在非耐压壳体外部的两侧，用于为喷水推进型深海滑翔机提供升力；尾鳍固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于稳定航向； 电池包用作质心调节的质量调节块，并与质心调节装置集成为一体，用于为喷水推进型深海滑翔机的所有需要供电的装置提供电能； 导航控制中心固定安装在耐压壳体后段内，用于接收各传感器和卫星通讯天线的数据，并对数据进行处理，并根据处理结果向质心调节装置和浮力调节装置发出指令信号，以控制喷水推进型深海滑翔机的工作状态和航路； 质心调节装置固定安装在耐压壳体前段的中前部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的航行姿态； 浮力调节装置固定安装在耐压壳体前段的后部，用于调节喷水推进型深海滑翔机的浮力大小，以实现上浮和下潜； 喷水推进装置固定安装在耐压壳体后段的后部，用于为喷水推进型深海滑翔机提供大推力，以实现快速航行； 观测仪器固定安装在耐压壳体的中部下方，用于采集海洋环境资料；卫星通讯天线固定安装在耐压壳体后段的尾部，用于与导航卫星进行通讯，以确定喷水推进型深海滑翔机所处的位置； 抛载装置固定安装在耐压壳体后段的前部下方，用于当喷水推进型深海滑翔机发生故障或无法正常上浮时进行抛载，使喷水推进型深海滑翔机紧急上浮。
7.根据权利要求6所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 非耐压壳体分为头部曲线段、圆柱段、以及尾部曲线段；头部曲线段、圆柱段、尾部曲线段表面均设置有多个进水孔，并通过连接件机械连接； 耐压壳体位于非耐压壳体内，整体构成密封舱段,并分为两段: 前密封舱段内设电池包、质心调节装置和浮力调节装置； 后密封舱段内设导航控制中心、喷水推进装置、观测仪器、卫星通讯天线和抛载装置； 前密封舱段和后密封舱段之间留有空间以放置油囊； 前密封舱段和后密封舱段均与非耐压壳体通过连接件机械连接； 前密封舱段和后密封舱段通过水密电缆进行电气连接。
8.根据权利要求7所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 卫星通讯天线包括和信号处理部； 信号接收部固定安装在尾鳍上方；信号处理部固定安装在后密封舱段的中后部； 信号接收部和信号处理部通过电缆连接。
9.根据权利要求7所述的喷水推进型深海滑翔机，其特征在于， 抛载装置包括电磁铁、弹簧，弹簧座以及抛载块； 抛载块安装在非密封舱段，通过电磁铁的铁芯杆固定在抛载舱内； 电磁铁为内部可进水的电磁铁； 铁芯杆的尾部设置有弹簧，弹簧固定安装在弹簧座内。
10.根据权利要求7所述的喷水推进型`深海滑翔机，其特征在于， 导航控制中心包括控制器、磁罗盘、陀螺仪、惯导系统、加速度计、高度计、深度计、安装板； 控制器、磁罗盘、陀螺仪、惯导系统和加速度计均固定安装在安装板上； 安装板固定安装在后端弧形盖的上部； 高度计固定安装在喷水推进型深海滑翔机的头部； 深度计固定安装在后端弧形盖的中部，并与海水相通； 磁罗盘、高度计、深度计、陀螺仪、惯导系统和加速度计均通过电缆与控制器电连接。
【文档编号】B63G8/00GK103661895SQ201310634020
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年11月30日 优先权日:2013年11月30日
【发明者】李宝仁, 傅晓云, 杨钢, 杜经民, 高磊, 高隆隆, 李璇, 李罡 申请人:华中科技大学