深海无人遥控潜水器的制作方法

本实用新型涉及的是一种水下机器人领域的技术，具体是一种深海无人遥控潜水器(ARV)。

背景技术：

水下无人潜水器是深海调查作业的重要装备。传统的水下无人潜水器分为两大类，一类是ROV(remotely operated vehicle)，另一类是AUV(autonomous underwater vehicle)。ROV由水面母船提供能源和实时通讯控制，配置了功率强大的推进系统，外形不侧重减少流体阻力，可配置作业能力较强的机械手和勘查取样作业工具，能执行小范围精细调查和定点精细作业任务，水面能实时看到ROV水下作业画面。AUV自带能源，擅长于大范围海底搜索调查的能力，为降低推进功率需要减少运动阻力，外形呈类似鱼一样的流线型，不便于搭载作业取样设备，且AUV无法和水面支持母船实时通讯，因此AUV无法开展小范围精细调查和水下取样作业。近年来随着光纤通讯技术的发展，出现了采用光纤遥控的水下无人潜水器，在继承AUV优点的基础上又扩展了ROV具有的图像实时回传和水面对水下设备实时操纵功能。这种采用光纤遥控的无人潜水器简称为ARV(autonomous&remotely vehicle)。目前的ARV只是简单的在AUV的基础上增加了光纤遥控功能，只扩展了ROV图像实时回传和水面对ARV的实时操纵功能，不能扩展ARV的机动能力。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术存在的上述不足，提出一种深海无人遥控潜水器，将竖直安装的推进器通过舵机可以切换成水平模式，在完全保留AUV优点的基础上，在巡航时竖直模式舵推变换成水平模式，以加大水平模式的推进能力，还通过四个推进器平均分配负荷的方式提高了推进效率；通过引入舵面使得巡航模式还有了比垂直推进器更高效的垂直面控制功能，使得本实用新型不仅增加了水下图像实时回传和水面对ARV实时操纵能力，还具备了类似ROV的机动能力。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型包括：上部双体、底部单体和五台推进器，其中：底部单体与上部双体相连且位于其正下方，五台推进器分别与上部双体相连。

所述的五台推进器包括：左主推进机构、右主推进机构、前舵推进机构、后舵推进机构和侧向推进机构，其中：左主推进机构和右主推进机构分别固定设置于上部双体的尾部两外侧，前舵推进机构和后舵推进机构分别位于上部双体之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构固定设置于底部单体的上方。

所述的前舵推进机构和后舵推进机构的舵面上嵌装有推进器，舵面和推进器分别通过舵机驱动绕舵轴独立旋转。

技术效果

与现有技术相比，本实用新型有更强的机动能力，可定点精细调查、作业；本实用新型上双体下单体的三体结构可搭载多功能机械手和作业工具。

附图说明

图1和图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的侧视图；

图4为本实用新型的俯视图；

图5为舵面俯仰角度调整的示意图；

图中：a为舵面下压状态；b为舵面水平状态；c为舵面上摆状态；

图中：上部双体1、垂直尾翼2、底部单体3、左主推进机构4、右主推进机构5、前舵推进机构6、后舵推进机构7、侧向推进机构8、舵面9。

具体实施方式

如图1至4所示，本实施例包括：上部双体1、底部单体3和五台推进器4～8，其中：底部单体3与上部双体1相连且位于其正下方，五台推进器4～8分别与上部双体1相连。

所述的五台推进器4～8包括：左主推进机构4、右主推进机构5、前舵推进机构6、后舵推进机构7和侧向推进机构8，其中：左主推进机构4和右主推进机构5分别固定设置于上部双体1的尾部两外侧，前舵推进机构6和后舵推进机构7分别位于上部双体1之间形成的通道的前侧和后侧，侧向推进机构8固定设置于底部单体3的上方和上部双体1的下方共同形成的空间内。

所述的上部双体1的尾部各自设有垂直尾翼2。

所述的上部双体1包括：左单体、右单体以及中间连接结构，其中：左单体和右单体完全对称。

所述的左单体、右单体的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。

所述的底部单体3的的纵向截面呈流线型，中横剖面呈长圆槽型。

所述的推进器4～8上的桨叶直径300mm。

如图5所示，所述的前舵推进机构6和后舵推进机构7的舵面9上嵌装有推进器10，舵面9和推进器10分别通过舵机驱动绕舵轴独立旋转。

在大范围巡航的工况下，前舵推进机构6和后舵推进机构7保持水平状态，两台主推进机构4、5和两台舵推进机构6、7均处于工作状态，平均分配负荷即输出推力相同，这种推力配置能够明显提高能源使用效率；在巡航状态需要爬升时，前舵推进机构6和后舵推进机构7角度上扬，两台舵推进机构6、7的推力产生向上的分量，舵面9也提供了升力，潜水器爬升；在巡航状态需要俯冲时，前舵推进机构6和后舵推进机构7角度上摆，两台舵推进机构6、7上的推力产生向下的分量，同时舵面9提供了下压力，潜水器俯冲；在定向巡航模式遭遇左侧向水流时，左主推进机构4减力，右主推进机构5加力，潜水器首向来流方向偏转，从而保持潜水器部偏离预定航线；在悬停模式，两台舵推进机构6、7全部调整成竖直模式，通过两台舵推进机构6、7控制垂直方向运动，纵向和航向由两台主推进机构4、5控制，侧移由侧向推进机构8控制。

所述的平均分配负荷是指：ARV前进阻力除以4，每台推进机构发挥推力一致。经对比，在推进器规格相同的情况下四台推进器平均分配负荷的推进策略比只用两台推进器的推进器策略节省能源10％以上。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：在ARV大范围巡航时可配置四台推进器同时工作，不仅能源使用效率高，同时四台推进器能提供更强的爆发力，在特殊情况下能增加ARV的最大推进能力；两台舵推进机构，使ARV大范围巡航时，垂直面的位置控制由舵面的升力控制，垂直面的位置控制不需要再设置垂直推进器控制，进一步节省能源：现有通过垂直推进器产出50kg垂向力，推进器需要耗电功率2kw；相比之下本实用新型在3节巡航速度下，依靠舵面产生50kg垂向力，四台推进器每台只需要增加0.1kw，合计0.4kw。同样在3节巡航速度下，如果不使用4台推进器平均分布载荷的办法总功率是2×1.9＝8kw，而只使用尾部两台推进器，在巡航需要的功率是4.6×2＝9.2kw。能量使用效率提高13％。

此外，本实用新型双体结构ARV宽度大，两侧布置的主推进机构差动可产生更大的转向力矩，ARV能更灵活的转向机动；低速或定点作业状态舵推进机构转动到竖直状态，舵推进机构可控制ARV的垂向位置和纵倾角度、侧推进器可控制ARV的侧向移动，主推进机构可控制ARV的进退和转向，ARV具备了很强的机动能力。

上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本实用新型原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本实用新型的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本实用新型之约束。