用于水下滑翔机的配平装置及其使用方法

本发明属于海洋探测，尤其涉及一种用于水下滑翔机的配平装置及其使用方法。

背景技术：

1、水下滑翔机是一种无人水下航行器，用于海洋观测和研究。它与传统的潜水器不同，不需要传统的动力系统，如螺旋桨或推进器，而是利用潜艇动力滑翔技术实现自主水下航行。水下滑翔机的设计灵感来自于鱼类的自然滑翔运动。水下滑翔机通常由一个长形类圆柱的主体构成，两侧附有可调角的翼片。这些翼片通过改变其角度，产生升力和阻力，从而使水下滑翔机得以在垂直方向上滑翔。水下滑翔机通过上升和下沉的滑翔运动，在不断变化的深度中进行航行，同时携带各种传感器来收集海洋环境数据，如水温、盐度、水流速度等。它们在海洋科学研究、海洋生态系统监测、气候研究等领域有着广泛的应用。

2、水下滑翔机作为现代海洋科学和环境监测领域的关键工具，其俯仰和横滚配平在其稳定性、能源效率以及控制性方面具有至关重要的作用。俯仰和横滚配平是指在水下滑翔机的姿态调节单元处于水平控制位置时，使得水下滑翔机的重心位于其中垂线上且保持正姿态。这项任务的成功完成对于水下滑翔机的正常飞行和高效数据采集至关重要。首先，俯仰和横滚配平对于水下滑翔机的稳定性至关重要。在复杂多变的海洋环境中，水下滑翔机必须能够在不同深度和水流条件下保持平稳的飞行状态。如果姿态不稳定，滑翔机可能会失去控制，导致不必要的能源浪费，甚至无法完成任务。通过精确的俯仰和横滚配平，滑翔机可以始终维持合适的飞行姿态，从而有效地避免飞行不稳定性带来的问题。其次，俯仰和横滚配平也在提升水下滑翔机的能源效率方面发挥着关键作用。水下滑翔机通常依赖环境中的水流和重力来推动其滑翔运动，从而实现长时间的持续航行。若姿态不平衡，滑翔机可能会遭受额外的水阻力或无法充分利用水流的推动效果，导致能源浪费。通过保持适当的俯仰和横滚配平，水下滑翔机可以最大程度地减小水阻力，以更高效的方式滑翔，从而延长飞行时间和航行距离。最后，俯仰和横滚配平对于水下滑翔机的控制性和任务完成能力同样至关重要。在执行海洋观测、环境监测以及科学研究任务时，水下滑翔机需要准确地控制自身位置和姿态。只有在正确定位的基础上，滑翔机才能精确地采集海洋数据，并按照预定航线完成任务。俯仰和横滚配平的精确性保证了滑翔机姿态调节单元与实际姿态之间的一致性，从而确保了控制的准确性和任务目标的实现。

3、然而，当前针对水下滑翔机的俯仰和横滚配平装置的研究仍相对有限，这使得水下滑翔机的配平系统尚未达到完备的水平。这一状况无疑会给水下滑翔机在进行海上试验前带来额外的工作量和挑战。在缺乏可靠的俯仰和横滚配平装置的情况下，水下滑翔机将无法实现精确的飞行路径和姿态控制，这将直接影响其能够顺利完成预定任务的能力。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种解决当前水下滑翔机领域中因缺乏适用于俯仰和横滚配平的装置所带来的稳定性、能源效率和任务完成方面的问题的用于水下滑翔机的配平装置及其使用方法。

2、本发明是这样实现的，一种用于水下滑翔机的配平装置，其特征在于：包括基座、支轴、称重传感器、扭矩传感器和托载部件；轴线水平的所述支轴的两端部通过轴座安装于所述基座；所述称重传感器安装于所述支轴的两端部，所述称重传感器用以检测所述支轴端部的下压力；所述扭矩传感器安装于所述支轴的端部，所述扭矩传感器用于检测所述支轴的扭矩；所述托载部件固定安装于所述支轴，所述托载部件设有承托部，所述承托部用于托载轴线与所述支轴的轴线平行的水下滑翔机。

3、在上述技术方案中，优选地，所述托载部件包括支座、支撑平台和承托组件，所述支座固定安装于所述支轴，所述支撑平台固定安装于所述支座的上部，所述支撑平台的上支撑平面安装所述承托组件，所述承托组件构成用于支撑水下滑翔机的承托槽。

4、在上述技术方案中，优选地，所述承托组件包括对称设于所述支轴两侧的托辊，所述托辊的轴线与所述支轴的轴线平行，所述托辊通过辊座安装于所述支撑平台的上支撑平面。

5、在上述技术方案中，优选地，包括四个所述托辊，四个所述托辊两两左右对称设置，且位于同侧的所述托辊同轴线；轴向相邻的两托辊之间安装有装卡部件，装卡部件用于对承托于托辊的水下滑翔机限位。

6、在上述技术方案中，优选地，所述装卡部件为卡板，所述支撑平台设有插孔，所述卡板的下部两侧设有与所述插孔结合的插头，所述卡板设有位于两插头之间的、与水下滑翔机外壁结合的弧形卡口。

7、在上述技术方案中，优选地，所述支撑平台为矩形板体，四个所述托辊以所述支撑平台的中心为中心矩阵布置，所述卡板安装于所述支撑平台的中线上。

8、在上述技术方案中，优选地，所述称重传感器安装于所述轴座与所述基座之间。

9、在上述技术方案中，优选地，所述支轴的两端部分别连接所述扭矩传感器，所述扭矩传感器安装于所述基座，所述扭矩传感器的输入轴与所述支轴的端部通过周向联轴组件连接。

10、在上述技术方案中，优选地，所述扭矩传感器的输入轴连接同轴线的转套，所述支轴的轴端与所述转套通过键连接，所述支轴与所述转套之间设有间隙，且所述键设于所述支轴的中垂线上。

11、本水下滑翔机配平装置在优化滑翔机飞行姿态的过程中，充分利用了传感器技术，使得配平过程变得更加精确、高效，并减少了对人力的需求。传感器的应用在实现配平方面提供了更高的准确性和可靠性，从而有效地降低了人为误差的可能性，具体的优点和效果包括：

12、1、精确和高效的配平：传感器的使用使得水下滑翔机的配平过程更为精确和高效。传感器可以精准且实施的检测滑翔机的重心姿态和位置偏差，通过这些数据的直观显示，可以令操作人员配平调整更加准确。从而这有助于滑翔机在不同深度和海洋条件下保持稳定的飞行状态，从而确保数据采集的精确性。传感器技术的应用使得装置能够在短时间内实现精确的姿态调整，从而提高了调试过程的效率。这意味着水下滑翔机可以更快地进入实际工作阶段，从而减少了调试阶段对于资源的消耗。

13、2、综合调节能力：利用本装置能够同时满足滑翔机重心的俯仰和横滚综合调节需求，且两者之间互不干扰，能够同时作业。这种综合调节能力极大地增强了配平系统的整体性能和效果。这种多维度调节能力有助于滑翔机适应不同的海洋条件和任务需求。

14、3、结构简单与灵活性：本配平装置的设计结构相对简单，采用了简洁而灵活的构造。这种设计简单性确保了装置的易实施性和维护性。同时，其灵活性使得装置能够适应不同型号的水下滑翔机，以及应对不同海洋环境和任务需求，从而提高了其适用性和多样性。

15、4、标准化设计和易维护性：本装置采用了标准化的设计，使得其各个零部件可以轻松互换或更换。这种标准化设计不仅增强了装置的适应性，还简化了维护流程。维护人员可以更快速地进行零部件的维修和更换，从而降低了维护成本和停机时间。

16、综合而言，本用于水下滑翔机的配平装置借助传感器技术的引入，实现了高精确性、高效性和多维度调节能力。其结构简单、灵活性强以及易维护的特点，使其成为满足水下滑翔机配平需求的实用解决方案。这一创新技术的应用将有助于推动水下滑翔机技术的进一步发展和应用，提升海洋科学研究和环境监测的水平。

17、本发明的另一目的，提出一种上述的配平装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

18、s1.将称重传感器和扭矩传感器的示数设置归零；

19、s2.水下滑翔机置于托载部件；

20、s3.在维持水下滑翔机正姿态的状态下，通过调节配重块的位置令扭矩传感器之间的示数差值、称重传感器之间的示数差值落入设定数值范围。