[发明专利]一种仿海豹水下滑翔机

说明书

本发明公开一种仿海豹水下滑翔机，滑翔机包括前后导流罩、刚性内壳体、柔性外壳体、浮力调节单元、姿态调节单元、仿生机翼单元、仿生尾部单元、能源单元、主控制单元、导航通讯单元、航向调节单元。本发明给出通过硅橡胶柔性外壳体解决水下滑翔机浮力补偿问题以及安全性较低的问题，通过横向布置排水螺旋桨解决水下滑翔机机动性较差的问题，同时具有低水阻，高空间利用率的特性，且解决方案简单且易于实现，具有较强的可应用性。

技术领域

本发明涉及水下航行器技术领域，特别涉及一种具有高机动性与高安全性的仿海豹水下滑翔机。

背景技术

水下生物经过上亿年进化，在推进效率、推进方式、机动性等方面具有超越任何人造水面和水下运载器的优越性。海豹作为生活在两极海域的生物，经进化，海豹具有较强的机动性以及防护性，其身体呈流线纺锤型，头部为椭圆形，四肢变为鳍状，在水下可以实现灵活游动。身体外部有一层厚的皮下脂肪，用于取暖与缓冲撞击。

随着海洋科学的研究越来越深入，水下滑翔机作为一种新型的无人水下航行器，具有噪声小、体积小、质量轻、续航时间长等特点，在全世界范围内得到了广泛的重视。传统水下滑翔机由于多采用基于移动舱内电池包等重物的横滚调节方式来进行航向调节，导致滑翔机转弯半径较大，机动性与灵活性较差。同时，传统水下滑翔机机身、机翼、尾舵通常为碳纤维材质的刚性结构，并且在舱外也设有如高度计、抛载等相关设备，在布放回收过程中或在恶劣航行条件下易收到损伤，安全性较差。另外，由于传统水下滑翔机的刚性耐压壳体的体积压缩率与海水的体积压缩率不匹配，导致水下滑翔机在下潜与上浮过程中产生较大的浮力损失。仿海豹水下滑翔机通过模仿海洋生物海豹，具有与海豹相近的优良水动力外形，通过柔性硅橡胶外壳体可以实现工作中的撞击缓冲以及下潜时的浮力补偿功能，同时采用横向排水的航向调节方式，提高了水下滑翔机的经济性、安全性以及机动性。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，解决目前水下滑翔机安全性较低，机动性较差以及存在浮力损失等缺点，提供一种具有刚柔双层壳体的仿海豹水下滑翔机。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种仿海豹水下滑翔机，包括由硅橡胶制成的具有海豹外形的柔性外壳体，所述柔性外壳体内从前向后依次设有前导流罩、刚性内壳体、后导流罩和仿生尾部单元。所述刚性内壳体从前向后依次由前端盖、前耐压舱壳体、肋环、后耐压舱壳体和后端盖组成；前耐压舱壳体和后耐压舱壳体共同组成耐压舱，所述耐压舱内安装有浮力调节单元、姿态调节单元、能源单元和主控制单元；所述浮力调节单元位于姿态调节单元上方；所述刚性内壳体的外侧设有仿生机翼单元；所述仿生尾部单元和所述后导流罩内分别安装有导航通讯单元和航向调节单元。

进一步的，所述前导流罩和后导流罩采用ABS材质，为流线型设计；所述的柔性外壳体内部设有充油管路，用于通过充油实现辅助性浮力调节，外形仿照海豹的体型特征灌注成型。

进一步的，所述浮力调节单元包括排气嘴、前油囊、电磁阀、单向阀、齿轮泵、齿轮泵驱动电机、三通管接头、液压油路、油箱和油位拉线传感器。排气嘴设置于前油囊末端；前油囊位于前导流罩内部，安装于前端盖外侧，经前端盖接通液压油路连接于串联的电磁阀及齿轮泵，在齿轮泵另一端由液压油路连接于三通管接头，通过三通管接头分别连接于油箱以及单向阀。油位拉线传感器固连于油箱末端。

进一步的，所述的姿态调节单元包括丝杠导轨、丝杠驱动电机、丝杠电机减速器、滑块。

进一步的，所述的仿生机翼单元，包括两个对称布置的机翼；位于刚性内壳体内部的机翼为碳纤维材质的可动梯形平板机翼，位于刚性内壳体外部的机翼根据NACA0012翼型标准通过硅橡胶灌注成型。

进一步的，所述的仿生尾部单元，包括两个对称布置的由碳纤维材质构成的双关节可动尾鳍，所述导航通讯单元包括铱星天线与无线天线，分别布置于两个可动尾鳍骨架之上。