具有自主航行及姿态控制能力的航行器及控制方法与流程

本发明涉及一种水下航行器，特别是具有自主航行及姿态控制能力的航行器及控制方法。

背景技术：

通常水下航行器外形为长圆柱形、椭球形或水滴形，在尾部设置一台或数台推进器，通过舵板或鳍保持水中状态稳定。这种外形及动力布局存在位置、姿态控制精度低，无法悬停，运动状态可操纵性差，特别是低速时运动稳定性差等缺点。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种位置、姿态控制精度高，悬停和运动状态可操纵性及低速运动稳定性好的具有自主航行及姿态控制能力的航行器及控制方法。

本发明的目的是这样实现的，具有自主航行及姿态控制能力的航行器，其特征是：至少包括一正六面本体，在正六面本体的六个面各有一个圆形导流槽，六个面的六个圆形导流槽采用半嵌入结构，六个面的六个圆形导流槽分别固定有一台推进器，其中，

六个面中的左侧板和右侧板的圆形导流槽为对称上下分布，左侧板和右侧板的圆形导流槽安装上下推进器；

六个面中的前板和后板的圆形导流槽为对称的水平分布，前板和后板的圆形导流槽安装左右推进器；

六个面中的底板和顶板的圆形导流槽为对称的水平分布，与前板和后板的圆形导流槽水平垂直，底板和顶板的圆形导流槽安装前后推进器；

所述的正六面本体及通过正六面本体圆形导流槽安装的上下推进器、左右推进器和前后推进器构成整体，整体重心与浮心重合。

所述的六个面的六个圆形导流槽每相邻两个面上的圆形导流槽方向互相垂直，每相对面上的圆形导流槽互相平行。

所述的圆形导流槽通过焊接与左侧板、右侧板、前板、后板底板和顶板固定为一体。

所述的左侧板、右侧板、前板、后板、底板与正六面本体通过焊接固定，顶板和正六面本体为螺丝固定一体；顶板和正六面本体之间有密封圈。

所述的左侧板、右侧板、前板、后板、底板和顶板焊接固定的圆形导流槽分别在左侧板、右侧板、前板、后板、底板和顶板的中间位置。

所述的上下推进器、左右推进器、前后推进器共六个推进器通过如下方式进行控制：

左侧板和右侧板安装的上下推进器同时同向运转，控制航行器做上下运动；单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，控制航行器在垂直方向上顺、逆时针转动；

前板和后板上的安装的左右推进器同时同向运转，控制航行器在水中左右水平运动；单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，航行器在水平方向顺、逆时针转动；

底板和顶板上安装的前后推进器同时同向运转，控制航行器在水中前后水平运动；

单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，航行器在水中前后方向上顺、逆时针转动；

左右推进器与前后推进器同时同向运转，控制航行器在水平方向+45^o或-45^o方向运动。

本发明的有益效果是：

具有自主航行及姿态控制能力的航行器设计为正六面体结构，在每个面的中心位置采用半嵌入方式设计一个圆形导流槽，每个导流槽中配置一台可正反转的推进器，六个面共配置六台推进器，航行器经过质心测量及配平，达到重心与浮心重合。每相邻面上的推进器互相垂直，每相对应的两个面上的两台推进器同时同向运行、或同时反向运行、单台推进器运行等不同运行状态可以为这两个面提供三个坐标轴方向上的平移、旋转等六自由度位置姿态控制。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例主视图；

图2是本发明实施例左视图；

图3是本发明实施例俯视图；

图4是本发明实施例立体示意图。

图中，1、左侧板；2、底板；3、顶板；4、顶板固定件；5、导流罩固定件；6、前后推进器；7、导流罩；8、右侧板；9、支撑块；10、后板；11、左右推进器；12、前板；13、上下推进器。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4所示，具有自主航行及姿态控制能力的航行器，其特征是：至少包括一正六面本体，在正六面本体的六个面（中心位置）各有一个圆形导流槽，六个面的六个圆形导流槽采用半嵌入结构，六个面的六个圆形导流槽分别固定有一台推进器，其中，

六个面中的左侧板1和右侧板8的圆形导流槽为对称上下分布，左侧板1和右侧板8的圆形导流槽安装上下推进器13；

六个面中的前板12和后板10的圆形导流槽为对称的水平分布，前板12和后板10的圆形导流槽安装左右推进器11；

六个面中的底板2和顶板3的圆形导流槽为对称的水平分布，与前板12和后板10的圆形导流槽水平垂直，底板2和顶板3的圆形导流槽安装前后推进器6。

正六面本体及通过正六面本体圆形导流槽安装的上下推进器13、左右推进器11和前后推进器6整体重心与浮心重合。

每相邻两个面上的圆形导流槽方向互相垂直，每相对面上的圆形导流槽互相平行。

圆形导流槽通过焊接与左侧板1、右侧板8、前板12、后板10底板2和顶板3固定为一体。

左侧板1、右侧板8、前板12、后板10、底板2与正六面本体通过焊接固定，顶板3和正六面本体为螺丝固定一体。顶板3和正六面本体之间有密封圈。

左侧板1、右侧板8、前板12、后板10、底板2和顶板3焊接固定的圆形导流槽分别在左侧板1、右侧板8、前板12、后板10、底板2和顶板3的中间位置。

每个导流槽内安装一台推进器（可正反向运转），导流槽安装推进器部位设计分离式导流罩，推进器安装后导流罩通过螺装固定；

具有自主航行及姿态控制能力的航行器的控制方法，上下推进器13、左右推进器11、前后推进器6共六个推进器通过如下方式进行控制：

左侧板1和右侧板8安装的上下推进器13同时同向运转，控制航行器做上下运动；单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，控制航行器在垂直方向上顺、逆时针转动；

前板12和后板10上的安装的左右推进器11同时同向运转，控制航行器在水中左右水平运动；单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，航行器在水平方向顺、逆时针转动；

底板2和顶板3上安装的前后推进器6同时同向运转，控制航行器在水中前后水平运动；

单台推进器运转或两台推进器同时反向运转，航行器在水中前后方向上顺、逆时针转动；

左右推进器11与前后推进器6同时同向运转，控制航行器在水平方向+45^o或-45^o方向运动。