[发明专利]一种具备多工作模式的混合驱动型水下滑翔机

权利要求书

1.一种具备多工作模式的混合驱动型水下滑翔机，其特征在于，该水下滑翔机具备由沿轴向方向依次联接的艏部荷载舱(1)、能源舱(2)、姿态调节舱(3)、浮力调节舱(4)和艉部机动舱(5)共同组成的壳体结构，此外还包括固定安装在该壳体中部两侧的水平翼(13)、固定安装在该壳体中部上方的组合平板天线(14)、安装在该壳体艉部上方的垂直尾舵(11)，以及设置在所述艉部机动舱内的电磁式紧急抛载装置，其中：

所述艏部荷载舱(1)、能源舱(2)、姿态调节舱(3)、浮力调节舱(4)和艉部机动舱(5)均采用模块化结构设计；

所述水平翼(13)呈对称状布置，并用于对水下滑翔机提供向上的升力；所述组合平板天线(14)包括平板天线单元和支撑结构单元，其中该平板天线单元的壳体采用耐压材料制成，并在其中内置北斗通讯模块和铱星通讯模块；该支撑结构单元的壳体采用非耐压材料制成，并在其中内置无线通讯模块和AIS通讯模块，由此用于切换配合来提供水下滑翔机的对外通讯；所述垂直尾舵包括尾舵及其驱动装置，并用于对水下滑翔机的偏航角执行调节；

观测仪器(6)可拆卸更换地设置在所述艏部荷载舱(1)内，用于对海洋环境及其他所需信息进行采集；电池组(7)固定安装在所述能源舱(2)内，用于对整个水下滑翔机提供电能；质心调节装置(8)安装在所述姿态调节舱(3)内，该质心调节装置具备可沿着所述壳体轴向方向前后移动的质量包，并用于对水下滑翔机的俯仰角进行调节；浮力调节装置(9)固定设置在所述浮力调节舱(4)内，并通过对浮力大小的调节来实现水下滑翔机的上浮及下潜操作；此外，在所述艉部机动舱(5)内固定安装有泵喷推进装置(12)，并用于在需要时提供额外推力，由此提高水下滑翔机的航行速度；

对于所述浮力调节装置而言，它由液压回路和辅助气动回路组成，其中该液压回路包括与之相连的外油囊、油路和内油箱，并且可通过控制液压油在该外油囊与该内油箱之间的不同分布量，使得水下滑翔机的排水体积发生改变进而实现上浮或下潜；该辅助气动回路包括与之相连的外气囊，并且可通过控制导向所述外气囊的排气量，辅助所述液压回路来使得水下滑翔机实现更好的通讯姿态；

而对于所述电磁式紧急抛载装置而言，它包括安装基座(90)、不锈钢轴(100)、铁芯(80)、电磁绕组(70)和铁壳(40)，其中，所述安装基座(90)呈一端开口的槽体结构，并通过第一密封槽(30)与所述艉部机动舱(5)实现密封连接；所述铁芯(80)被嵌合设置在所述不锈钢轴(100)的下端内部，然后连同该不锈钢轴(100)整体套合安装于所述安装基座(90)的槽腔中；所述不锈钢轴的上端则通过封盖(120)及压缩弹簧(110)执行相对于所述安装基座(90)的封装；所述电磁绕组(70)对应于所述铁芯(80)缠绕在所述安装基座的下端位置处，所述铁壳(40)继续包裹在它的外部，并与铁芯共同构成一个电磁铁单元；以此方式，在对该电磁绕组通电的情况下，可实时高效地通过电磁感应来驱动所述铁芯执行上下移动，由此驱使所述不锈钢轴以恒定驱动力从所述安装基座中抽离，进而推动及适当承载其上的抛载块被紧急释放；

相应地，上述水下滑翔机具备如下的多种工作模式：

水面滑翔通讯模式下，此时所述浮力调节装置的所述辅助气动回路工作，向所述外气囊排气，导致航行器浮力大于重力，处于所述壳体中部上方的所述组合平板天线浮出水面，保持良好通讯姿态，进行数据传输；

滑翔下潜模式下，此时所述浮力调节装置的所述液压回路工作，所述外油囊中的液压油经过所述油路流到所述内油箱中，排水体积减小，航行器的重力大于浮力可下沉，在下降过程中，所述质心调节装置往艏部方向移动，航行器重心前移，水下滑翔机以一定滑翔角下降；

滑翔上浮模式下，此时所述浮力调节装置的所述液压回路工作，所述内油箱中的液压油经过所述油路流到所述外油囊中，排水体积增大，航行器的浮力大于重力可上升，在上升过程中，所述质心调节装置往艉部方向移动，航行器重心后移，水下滑翔机以一定滑翔角上升；

定深推进模式下，此时所述浮力调节装置使水下滑翔机处于平衡浮力状态，然后停止工作，而处于所述艉部机动舱内的泵喷推进装置动作，产生向前推力；

混合驱动模式下，此时所述浮力调节装置的所述液压回路工作来调整航行器浮力，所述质心调节装置移动来调整航行器重心位置并产生滑翔角；此时，处于所述艉部机动舱内的所述泵喷推进装置动作产生推力，由此实现混合驱动型水下滑翔机的混合驱动；

紧急抛载模式下，此时水下滑翔机无法正常上浮，通过设置在所述艉部机动舱内的所述电磁式紧急抛载装置来执行紧急抛载装置动作，分离抛载重物，此时，重力小于浮力，实现紧急上浮。