[发明专利]一种模态可切换跨介质环境探测平台及其探测方法

说明书

本发明公开了一种模态可切换跨介质环境探测平台及其探测方法，模态可切换跨介质环境探测平台包括控制仓、四组旋翼机构、漂浮气囊、设备安装框架、传感器安装盒、侧边夹持机构、降落支撑机构以及配重调整机构。该模态可切换跨介质环境探测平台利用气泵为漂浮气囊充放气，使下潜过程中漂浮气囊体积减小浮力大于重力，实现下潜；利用配重调整机构在数据采集完成后释放配重，使重力大于浮力，实现上浮；利用侧边夹持机构便于安装传感机构安装盒，便于更换携带不同传感器的传感机构安装盒；利用降落支撑机构与配重调整机构联动，保证降落支撑机构在数据采集完成之前不影响各个传感器，同时防止回收降落时磕碰仪器。

技术领域

本发明涉及一种环境探测平台，尤其是一种模态可切换跨介质环境探测平台。

背景技术

跨介质海洋探测设备最早可追溯到1934年提出的潜空两栖跨介质飞机概念。然而，由于水环境和空气环境之间的显著差异，航行器要同时满足两种介质的要求并不是一件容易的事。尽管美国等一些国家提出了许多载人两栖飞机设计方案，但最终都没有真正地实现海空两栖航行。近几十年，随着无人系统技术的发展，跨介质探测装备的研究取得较大进展，产生了很多的概念和变体，与有人航行器相比，这种系统的复杂度和技术难度有所降低。但是，总体来看这些跨介质探测设备仅能进行浅海航行，难以满足深海探测需求。

具有深潜功能的跨介质海洋环境探测平台还存在许多技术难题需要克服。如，探测平台空中飞行和深潜对重量需求的矛盾、介质之间模态过渡的实现、满足要求的多种介质推进系统设计、姿态稳定性等。为了解决这些问题，本发明提出了一种模态可切换跨介质环境探测平台。

发明内容

发明目的：提供一种模态可切换跨介质环境探测平台，能够实现跨介质进行环境探测的需要。

技术方案：本发明所述的模态可切换跨介质环境探测平台，包括控制仓、四组旋翼机构、漂浮气囊、设备安装框架、传感器安装盒、侧边夹持机构、降落支撑机构以及配重调整机构；

四组旋翼机构均安装在控制仓上；设备安装框架为U形框架；设备安装框架的两侧上边缘均固定在控制仓的下侧面上；漂浮气囊环绕式安装在设备安装框架的上部；在设备安装框架上安装有一个用于为漂浮气囊充放气的气泵；侧边夹持机构安装在设备安装框架的左侧壁上，用于将传感器安装盒夹紧安装在设备安装框架上；在传感器安装盒的外侧壁上设置有水深传感器、温度传感器以及盐度传感器； 在设备安装框架的下侧面上固定有一个配重机构安装盒；配重调整机构安装在配重机构安装盒上，用于调整设备整体的重量；在配重机构安装盒的下侧面上安装有一个声呐；降落支撑机构收缩安装在配重调整机构上，并与配重调整机构联动，用于在配重调整机构释放配重时联动伸出支撑；

在控制仓内设置有GPS模块、陀螺仪、控制器、存储器、气泵驱动电路以及无线通信模块，在控制仓的外侧壁上安装有气压传感器；气压传感器、无线通信模块、气泵驱动电路、存储器、水深传感器、温度传感器、盐度传感器、声呐均与控制器电连接；控制器通过气泵驱动电路驱动气泵为漂浮气囊充放气；配重调整机构以及四组旋翼机构均由控制器驱动。

进一步的，每组旋翼机构均包括旋翼悬臂、旋翼、旋翼驱动电机以及圆筒形涵道；四个旋翼悬臂的一端分别安装在控制仓的前后左右四个侧面上，且四个旋翼悬臂呈十字形分布；旋翼驱动电机安装在旋翼悬臂的另一端上，且旋翼驱动电机的输出轴竖直向上；旋翼安装在旋翼驱动电机的输出轴上；圆筒形涵道固定在旋翼悬臂上，且圆筒形涵道的中心线与旋翼驱动电机的输出轴的轴线相重合；旋翼的叶片尖端贴近圆筒形涵道的内侧壁；四个圆筒形涵道的相邻处上边缘均通过连接板连接；在连接板的中心处且位于控制仓的上方设置有一个通气口；

在控制仓内设置有旋翼电机驱动电路，旋翼电机驱动电路与控制器电连接，控制器通过旋翼电机驱动电路协调控制四个旋翼驱动电机。

进一步的，在每个旋翼驱动电机的下方均安装有一个浮力罐；浮力罐为双层结构，外层为炭纤维外壳，内部为充满高压气体的不锈钢储气罐。