[发明专利]一种矢量推进的四旋翼水下航行器

说明书

本发明属于水下航行器技术领域，公开了一种矢量推进的四旋翼水下航行器，包括：耐压主体、螺旋桨推进器、转动机构、控制模块、动力模块；控制模块和动力模块位于耐压主体内部中心以下位置，动力模块用于为控制模块和螺旋桨推进器提供能量，促使其动作；四个螺旋桨推进器固定于转动机构上，对称分布于耐压主体两侧，四个螺旋桨推进器相对于耐压主体的中心对称；转动机构与耐压主体的连接能够实现转动机构整体绕耐压主体外壁自由圆周运动。相较于传统水下航行器结构方案，在实现水下航行器基本运动的同时，丰富了水下航行器的运动形式，提高了水下航行器的运动稳定性、可控性和推进器利用效率。

技术领域

本发明属于水下航行器技术领域，尤其是涉及一种矢量推进的四旋翼水下航行器。

背景技术

水下航行器是进行水下观测，水下作业的无人智能移动平台，其结构多采用框架式结构或鱼雷型结构。尤其是海底地形、海流因素复杂的情况，对水下航行器的可操控性、稳定性和推进器利用率等提出了很高的要求。水下航行器低速可控性和机动性的好坏决定了其能否顺利完成特定的水下工作任务，如海洋参数测量，定点悬停作业等。

然而目前的框架式结构方案和鱼雷式结构方案，在低速可控性和机动性上均存在回转半径较大，推进器利用效率低的情况。公开号CN 105346695A的专利文献公开了一种四旋翼水下航行器，虽然该专利文献中所述结构在运动机动性等性能上较之传统水下航行器结构有所提高，但在垂直方向上的上浮下潜运动中，因为推进器的布局方式，仍然存在运动可控性，推进器利用效率不高的问题。

发明内容

本发明提出了一种在各种水下工况下运动具有高可操控性、高稳定性和高推进器利用效率的矢量推进的四旋翼水下航行器。该水下航行器推进器布局简单，转向灵活，可实现无转弯半径的前后、左右、上浮、下潜的全自由度运动。

本发明提供的技术方案如下：一种矢量推进的四旋翼水下航行器，包括：耐压主体、螺旋桨推进器、转动机构、控制模块、动力模块；控制模块和动力模块位于耐压主体内部中心以下位置，动力模块用于为控制模块和螺旋桨推进器提供能量，促使其动作；四个螺旋桨推进器固定于转动机构上，对称分布于耐压主体两侧，四个螺旋桨推进器相对于耐压主体的中心对称；转动机构与耐压主体的连接能够实现转动机构整体绕耐压主体外壁自由圆周运动。

进一步地，上述螺旋桨推进器包括防水电机、调速器、螺旋桨、整流涵道；所述调速器密封于防水电机内部，螺旋桨固定在防水电机的转轴上，防水电机、螺旋桨、调速器组成的机构固定在整流涵道内，整流涵道固定在转动机构上。

进一步地，上述控制模块包括主控板、传感器；所述动力模块包括动力电源和主控板供电电源分别为螺旋桨推进器和主控板供电，主控板控制防水电机转速从而实现运动控制。

进一步地，上述动力模块为高性能锂电池组。

进一步地，上述转动机构包括对称设置的两部分，每部分包括条形连接板、防水滑环；其中，防水滑环一端为具有外螺纹的固定端，另一端为光滑的转动端，防水滑环通过具有外螺纹的一端与耐压主体一侧壁面螺纹连接，另一端的光滑部分与连接板中心的通孔A配合固定；转动机构两部分之间通过各自连接板间的连接杆连接。

进一步地，上述的耐压主体包括具有O型垫圈密封结构的圆筒和与圆筒两端相配合的密封圆板；圆筒两端有装配O型密封垫圈的沟槽和用以紧固的螺孔；密封圆板中间开有与防水滑环的螺纹端相配合的螺孔。

进一步地，上述O型垫圈为O型氟胶垫圈，圆筒采用耐压透明材料。

进一步地，转动机构优选地采用上述方式但不局限于上述方式。例如，转动机构包括圆盘形连接板、一端具有外螺纹的转轴、防水轴承；其中，转轴与耐压主体一侧壁面螺纹连接，另一端光滑部分与防水轴承配合，圆盘形连接板中心的通孔B与轴承配合固定；转动机构两部分之间通过各自连接板间的接杆连接。

本发明提供了矢量推进的四旋翼水下航行器，有以下至少一种有益效果：