[发明专利]基于浮力驱动与无轴矢量推进的变形潜水器及其工作方法

摘要

本发明公开了一种基于浮力驱动与无轴矢量推进的变形潜水器及其工作方法，属于海洋工程技术领域，变形潜水器包括主舱、浮力舱、电池舱、变形机构、无轴矢量推进器。本发明通过变形机构将浮力舱和电池舱与主舱连接，通过变形潜水器浮心和重心的位置变换，可实现潜水器的垂向运动形态和水平运动形态，配合浮力舱的浮力调整功能，可实现潜水器在垂向运动形态时具备上浮运动模式和下潜运动模式，通过变形机构调整浮力舱和电池舱分别处于主舱的正后方和正前方，可减少潜水器运动时的水阻，通过控制浮力舱中浮力的大小，可实现潜水器水中悬浮巡航和海底着陆功能，配合无轴矢量推进器的小幅度推动，可实现变形潜水器的高效巡航。

主权项

1.基于浮力驱动和无轴矢量推进的变形潜水器，其特征在于：包括主舱、浮力舱、电池舱、变形机构和无轴矢量推进器；其中，主舱，包括控制机构；被配置为用于实现驱动作用；控制机构和浮力舱中的从控制器、电池舱中的锂电池以及变形机构中的左变形旋转机构和右变形旋转机构通过线路连接；浮力舱，共两套，分为左右两个浮力舱，机械机构完全一致，包括前滚动膜片、后滚动膜片、浮力舱舱体、前浮力驱动机构、后浮力驱动机构和从控制器；前滚动膜片和浮力舱舱体的前端内壁连接并固定，后滚动膜片和浮力舱舱体的后端内壁连接并固定；前浮力驱动机构，共两套，分别安装固定在左右两个浮力舱的前端，被配置为用于对前滚动膜片进行推拉；后浮力驱动机构，共两套，分别安装固定在左右两个浮力舱的后端，被配置为用于对后滚动膜片进行推拉；从控制器，是浮力舱的控制核心和通讯枢纽，被配置为用于控制和驱动前浮力驱动机构和后浮力驱动机构从而控制前滚动膜片和后滚动膜片的位置，从而实现对变形潜水器浮力的调整；接收来自主舱中控制机构的控制指令，并向其发送包括自身指令执行结果或自身工作状态在内的信息；电池舱，包括两套对称的左电池舱和右电池舱，被配置为用于为主舱、浮力舱、变形机构和无轴矢量推进器提供电能；变形机构，包括左变形机构、右变形机构、左固定支臂、右固定支臂、左旋转支臂、右旋转支臂、左变形旋转机构和右变形旋转机构；左变形机构和右变形机构，被配置为用于实现浮力舱和电池舱的位置变换；左固定支臂和右固定支臂，对称安装设置在主舱的两侧，与主舱平行，呈水平固定横臂状，被配置为用于连接主舱体与左旋转支臂、右旋转支臂、左变形旋转机构和右变形旋转机构；同时也作为无轴矢量推进器的支撑和固定载体；左旋转支臂和右旋转支臂，对称安装在主舱体的两侧，被配置为用于配合左变形旋转机构和右变形旋转机构实现相对左固定支臂和右固定支臂的转动，从而实现浮力舱和电池舱的位置变换；左变形旋转机构包括第一左变形旋转机构、第二左变形旋转机构和第三左变形旋转机构；右变形旋转机构包括第一右变形旋转机构、第二右变形旋转机构和第三右变形旋转机构；第一左变形旋转机构、第二左变形旋转机构和第三左变形旋转机构与第一右变形旋转机构、第二右变形旋转机构和第三右变形旋转机构一一对称；第一左变形旋转机构安装固定在左旋转支臂和浮力舱中的左侧的浮力舱舱体之间，被配置为用于实现左侧的浮力舱舱体与左旋转支臂之间的相对角度转动；第一右变形旋转机构安装固定在右旋转支臂和浮力舱中的右侧的浮力舱舱体之间，被配置为用于实现右侧的浮力舱舱体与右旋转支臂之间的相对角度转动；第二左变形旋转机构安装固定在左旋转支臂和左固定支臂之间，被配置为用于实现左旋转支臂与左固定支臂之间的相对角度转动；第二右变形旋转机构安装固定在右旋转支臂和右固定支臂之间，被配置为用于实现右旋转支臂与右固定支臂之间的相对角度转动；第三左变形旋转机构安装固定在左旋转支臂和电池舱中左侧的电池舱舱体之间，被配置为用于实现左侧的浮力舱舱体与左侧的电池舱舱体之间的相对角度转动；第三右变形旋转机构安装固定在右旋转支臂和电池舱中右侧的电池舱舱体之间，被配置为用于实现右侧的浮力舱舱体与右侧的电池舱舱体之间的相对角度转动；无轴矢量推进器，包括无轴推进器和矢量角度驱动机构；无轴矢量推进器，共两套，分别安装固定在变形机构中的左固定支臂和右固定支臂上，被配置为用于通过矢量角度驱动机构控制无轴推进器的工作角度，通过控制主舱中的控制机构驱动无轴推进器运转，实现变形潜水器的全方位运动。