[发明专利]一种基于麦克斯韦效应的水下航行器

说明书

本发明公开了一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，包括机体、浮力调节系统、导航与控制系统、测量与通讯系统、供电系统和驱动系统；其中浮力调节系统包括第一水箱、第二水箱、第一转换器、第二转换器和永磁铁；本发明提供的基于麦克斯韦效应的水下航行器，利用麦克斯韦效应中的电磁感应效应进行浮力调节，仅通过电磁感应效应作为动力输出，来灵活调节机体内部的水箱的进水和排水，即可实现调节航行器的航行状态，结构简单，突破了传统航行器浮力调节装置的复杂性；同时还提高了航行器的灵活性，降低耗能，能够实现长时间的水下勘测作业。

技术领域

本发明涉及水下航行器技术领域，特别是涉及一种基于麦克斯韦效应的水下航行器。

背景技术

麦克斯韦电磁理论(Maxwell's theory of electromagnetism)是由麦克斯韦基于电学和磁学的经验定律(包括：库仑定律，安培定律，毕-沙定律，法拉第电磁感应定律)总结分析得到的方程。该方程进一步对安培定律进行分析总结：提出磁场可以由传导电流激发，也可以由变化电场的位移电流激发，形成的磁场都是涡旋场，磁感应线是闭合线。

近些年，随着海洋资源开发的推进及各国对海洋权益的重视，水下航行器AUV(Autonomous underwater vehicle)具有非凡的意义。虽然现有的部分航行器能够完成大潜深，长距离航行，但是普遍存在耗能高、定位精度差、续航时间短及事故率高等问题。我国在AUV升沉系统领域的研究比较落后，大多采用国外基于柱塞泵等液压系统改变压力的方式实现升沉过程，常用的有美国海军研制的海水泵式浮力调节系统和日本研制的油囊式浮力调整系统。同时，目前研制的水下航行器普遍具有装置结构复杂，耗能较多，精度控制差，数据传输困难等缺点；因此，AUV在开展大潜深、低功耗、高可靠性、可重复提供高精度浮力等方面还有极大的研究空间。

综上，现有的水下航行器，存在装置结构复杂、耗能高、控制精度低的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，以解决上述现有技术存在的问题，具有结构简单，耗能低，控制精度和灵活性高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于麦克斯韦效应的水下航行器，包括机体、浮力调节系统、导航与控制系统、测量与通讯系统、供电系统和驱动系统；

所述浮力调节系统包括第一水箱、第二水箱、第一转换器、第二转换器和永磁铁，所述第一水箱和所述第二水箱分别设置于所述机体内部的首端和尾端，所述第一转换器设置于所述第一水箱的尾端，所述第二转换器设置于所述第二水箱的首端，所述第一转换器和所述第二转换器内部均设置有电磁线圈，所述永磁铁设置于所述第一转换器和所述第二转换器之间，所述第一水箱通过第一进水口与所述机体外部连通，所述第一水箱内部设置有第一活塞，所述第一活塞通过第一连杆机构与所述第一转换器连接，所述第一转换器能够通过所述第一连杆机构带动所述第一活塞移动，所述第一活塞的移动能够改变所述第一水箱内部的储水量；所述第二水箱通过第二进水口与所述机体外部连通，所述第二水箱内部设置有第二活塞，所述第二活塞通过第二连杆机构与所述第二转换器连接，所述第二转换器能够通过所述第二连杆机构带动所述第二活塞移动，所述第二活塞移动能够改变所述第二水箱内部的储水量；

所述导航与控制系统用于对航行器进行水下导航和行为控制，所述测量与通讯系统用于海水信息收集和人机交互，所述供电系统用于给整个航行器提供能源，所述驱动系统用于驱动航行器移动。

优选地，所述第一水箱设置有两个，两个所述第一水箱对称设置于所述机体首端两侧，两个所述第一水箱的外侧壁首端均设置有一个所述第一进水口，两个所述第一水箱内部的所述第一活塞均通过一个所述第一连杆机构与所述第一转换器连接；所述第二水箱设置有两个，两个所述第二水箱称设置于所述机体尾端两侧，两个所述第二水箱的外侧壁尾端均设置有一个所述第二进水口，两个所述第二水箱内部的所述第二活塞均通过所述第二连杆机构与第二所述转换器连接。