CN110316326B - 一种姿态可调的柔性双体无人艇 - Google Patents

Abstract

本发明属于无人艇技术领域，具体公开了一种姿态可调的柔性双体无人艇，包括动力推进装置，动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置；动力推进装置上设有与控制装置相连接的弹簧减震装置，动力推进装置上设有与双气垫式圆柱型支撑体装置相连接的一对伸缩装置；该发明通过在动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置，来保证无人艇的航行平稳，动力推进装置与双气垫式圆柱型支撑体装置采用柔性结构相连接，提高了无人艇航行的稳定性，甲板尾部连接有伸缩装置，可随时调整航行速度与姿态，使无人艇的调节性更加灵活，而弹簧减震装置的设计对控制平台起到了很好的缓冲减震作用，减轻了控制平台上各精密零部件间的磨损。

Description

一种姿态可调的柔性双体无人艇

技术领域

本发明属于无人艇技术领域，具体涉及一种姿态可调的柔性双体无人艇。

背景技术

随着无人艇关键技术的发展，国内外已研制多型性能好，吃水浅，续航能力久的无人艇，并跟随船舶出海执行任务。但由于自身重量及海上恶劣环境的影响使得无人艇航行姿态单一、调节能力差、关键零部件磨损严重、维护成本升高，不能满足复杂领域及恶劣环境下的多任务需求。因此，面对复杂的海洋环境，如何调整无人艇的航速与航行姿态，提高无人艇的使用寿命是无人艇发展的关键因素。

发明内容

为了解决现有无人艇在面对复杂的海洋环境时容易产生航速航行速度与姿态不稳定的问题，本发明提供了一种能够调整航行速度与姿态且能减轻无人艇精密部件磨损的柔性双体无人艇。

基于上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种姿态可调的柔性双体无人艇，包括动力推进装置，动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置；动力推进装置上设有通过弹簧减震装置相连接的控制装置，动力推进装置上还设有与双气垫式圆柱型支撑体装置相连接的一对伸缩装置。

优选地，弹簧减震装置包括高强度弹簧，高强度弹簧两端均设有长连杆，任一长连杆远离高强度弹簧的一端均设有短连杆，短连杆远离长连杆的一端均设有减震球铰头；高强度弹簧上套设有与两端长连杆相配合的圆柱套筒，圆柱套筒两端均设为与长连杆相配合的活动孔，活动孔上设有密封环。

优选地，双气垫式圆柱型支撑体装置包括充气囊，充气囊上设有支撑板，支撑板上设有一对万向轴座。

优选地，动力推进装置包括甲板，甲板前端设有导流板，甲板尾端设有一对沿甲板轴对称的推进器，甲板顶面设有一对刚性连杆，刚性连杆端部均设有连接球铰头，刚性连杆通过固定座与甲板顶面相连接；甲板顶面还设有两对球铰固定座，甲板顶面设有一对球铰孔；连接球铰头与万向轴座相配合。

优选地，伸缩装置包括电动推杆，电动推杆活动端设有活动球铰头，电动推杆固定端设有甲板球铰头；活动球铰头与万向轴座相配合；甲板球铰头与球铰孔相配合。

优选地，控制装置包括控制平台，控制平台上设有激光雷达，激光雷达一侧设有前置照明系统，激光雷达另一侧设有毫米波雷达；控制平台底面设有均与球铰固定座相配合的球铰支撑座。

优选地，充气囊与无人艇前进方向一致的一端为圆锥体状。

优选地，甲板与控制平台间隙配合；弹簧减震装置与动力推进装置、控制装置之间倾斜设置。

优选地，弹簧减震装置一端的减震球铰头与球铰固定座相连接，另一端的减震球铰头与球铰支撑座相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置，来保证无人艇的航行平稳，弹簧减震装置的设计对控制平台起到了很好的缓冲减震作用，减轻了控制平台上各精密零部件间的磨损，提高了无人艇在恶劣环境下的使用寿命；伸缩装置可随时调整航行速度与姿态，使无人艇的调节性更加灵活。

（2）高强度弹簧能最大限度的降低无人艇航线时颠簸带来的震感，长连杆、短连杆与减震球铰头相结合，安装在需要的部位，起到固定和保持弹簧减震装置稳定的作用，圆柱套筒能够保护高强度弹簧，保证高强度弹簧能够长时间安全使用，确保高强度弹簧的可靠性，活动孔保证长连杆可以自由活动，能够把受到的震动传递给高强度弹簧。密封环可以有效进行密封，防止海水等进入圆柱套筒，防止高强度弹簧生锈，延长高强度弹簧使用寿命。

（3）充气囊能够保证对整个无人艇的在水面的浮力，充气囊上的支撑板和万向轴座相配合，对动力推进装置起到固定作用。

（4）导流板两侧呈流线型起到减小航行阻力的作用，一对对称的推进器更容易控制无人艇的前进方向和速度，刚性连杆和连接球铰头相配合能够与万向轴座安全固定，球铰固定座起到安装弹簧减震装置的作用，球铰孔便于固定甲板球铰头。

（5）电动推杆起到及时伸缩的作用，通过电动推杆的伸缩调整充气囊尾端与甲板之间的距离，起到随时调整航行速度与姿态，使无人艇的调节性更加灵活的效果，甲板球铰头与球铰孔相配合，方便伸缩装置固定在甲板上，活动球铰头与万向轴座相配合，能够调整充气囊的方向，调整无人艇的姿态。

（6）控制平台上的前置照明系统用于照明，激光雷达与毫米波雷达相配合，起到对，球铰支撑座起到连接和支撑弹簧减震装置的作用。

（7）充气囊与无人艇前进方向一致的一端为圆锥体状，可以减小无人艇前进带来的阻力，便于无人艇加速行驶。

（8）甲板与控制平台间隙配合，避免甲板与控制平台直接接触，完全使用弹簧减震装置来减少震动的传导，保护控制平台上的精密设备。弹簧减震装置与动力推进装置、控制装置之间倾斜设置，可以有效发挥对控制装置的减震作用。

（9）球铰固定座与球铰支撑座之间通过弹簧减震装置上的减震球铰头连接，能够很大程度上减轻航行时甲板带来的颠簸和震颤，较大的减轻控制平台上各精密零部件间的磨损，提高了无人艇在恶劣环境下的使用寿命。

综上，本发明通过在动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置，来保证无人艇的航行平稳，动力推进装置与双气垫式圆柱型支撑体装置采用柔性结构相连接，提高了无人艇航行的稳定性，甲板尾部连接有伸缩装置，可随时调整航行速度与姿态，使无人艇的调节性更加灵活，而弹簧减震装置的设计对控制平台起到了很好的缓冲减震作用，减轻了控制平台上各精密零部件间的磨损，提高了无人艇在恶劣环境下的使用寿命，安装的甲板前端的导流板两侧呈流线型起到减小航行阻力效果。

附图说明

图1是实施例1的双体无人艇示意图；

图2是实施例1的双体无人艇姿态改变示意图；

图3是实施例1的双气垫式圆柱型支撑体结构示意图；

图4是实施例1的弹簧减振装置结构示意图；

图5是实施例1的控制平台示意图；

图6是实施例1的螺旋桨推进动力系统结构示意图；

图7是实施例1的图6左侧结构示意图。

图中，1、双气垫式圆柱型支撑体装置，2、弹簧减震装置，3、控制装置，4、动力推进装置，5、伸缩装置，101、充气囊，102、支撑板，103、万向轴座，201、减震球铰头，202、长连杆，203、高强度弹簧，204、圆柱套筒，205、短连杆，301、前置照明系统，302、激光雷达，303、毫米波雷达，304、球铰支撑座，305、控制平台，401、刚性连杆，402、连接球铰头，403、固定座，404、球铰固定座，405、导流板，406、甲板，407、推进器。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不限制本发明的范围。

实施例1：

一种姿态可调的柔性双体无人艇，其结构如图1-图7所示，包括动力推进装置4，动力推进装置4两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置1；动力推进装置4上设有通过弹簧减震装置2相连接的控制装置3，动力推进装置4上还设有与双气垫式圆柱型支撑体装置1相连接的一对伸缩装置5。

弹簧减震装置2包括高强度弹簧203，高强度弹簧203两端均设有长连杆202，任一长连杆202远离高强度弹簧203的一端均设有短连杆205，短连杆205远离长连杆202的一端均设有减震球铰头201；高强度弹簧203上套设有与两端长连杆202相配合的圆柱套筒204，圆柱套筒204两端均设为与长连杆202相配合的活动孔，活动孔上设有密封环。双气垫式圆柱型支撑体装置1包括充气囊101，充气囊101上设有支撑板102，支撑板102上设有一对万向轴座103。动力推进装置4包括甲板406，甲板406前端设有导流板405，甲板406尾端设有一对沿甲板406轴对称的推进器407，甲板406顶面设有一对刚性连杆401，刚性连杆401端部均设有连接球铰头402，刚性连杆401通过固定座403与甲板406顶面相连接；甲板406顶面还设有两对球铰固定座404，甲板406顶面设有一对球铰孔；连接球铰头402与万向轴座103相配合。伸缩装置5包括电动推杆，电动推杆活动端设有活动球铰头，电动推杆固定端设有甲板球铰头；活动球铰头与万向轴座103相配合；甲板球铰头与球铰孔相配合。控制装置3包括控制平台305，控制平台305上设有激光雷达302，激光雷达302一侧设有前置照明系统301，激光雷达302另一侧设有毫米波雷达303；控制平台305底面设有均与球铰固定座404相配合的球铰支撑座304。

充气囊101与无人艇前进方向一致的一端为圆锥体状。甲板406与控制平台305间隙配合；弹簧减震装置2与动力推进装置4、控制装置3之间倾斜设置。弹簧减震装置2一端的减震球铰头201与球铰固定座404相连接，另一端的减震球铰头201与球铰支撑座304相连接。

使用时，当无人艇需要调整姿态或者减速时，控制装置3发出指令，动力推进装置4两侧电动推杆开始缩回，电动推杆活动端带动活动球铰头缩回，活动球铰头带动一侧万向轴座103旋转，使得充气囊101尾端向动力推进装置4一侧靠拢，使得另一侧万向轴座103也一同旋转，旋转后的无人艇姿态如图2所示。此时由于沿前进方向的受力面积增大，同时在推进器的作用下促使无人艇快速减速，在此过程中，受到风浪的颠簸通过甲板406上的球铰固定座404传递给弹簧减震装置2，经过弹簧减震装置2上减震球铰头201、短连杆205、长连杆202传递到高强度弹簧203上，由于高强度弹簧203的减震过滤效果，使得通过长连杆202、短连杆205、减震球铰头201传递给球铰支撑座304的作用力大大减少，能够最大限度的降低控制平台304所受到的作用力，减少控制平台304上的激光雷达302和毫米波雷达303所受的冲击振动，因而能够提高无人艇在恶劣环境下的使用寿命，降低了无人艇的维护使用成本。

实施例2：

一种姿态可调的柔性双体无人艇，与实施例1的不同之处在于：甲板406前端未设有导流板405。

使用时，当无人艇需要调整姿态或者减速时，控制装置3发出指令，动力推进装置4两侧电动推杆开始缩回，电动推杆活动端带动活动球铰头缩回，活动球铰头带动一侧万向轴座103旋转，使得充气囊101尾端向动力推进装置4一侧靠拢，使得另一侧万向轴座103也一同旋转，旋转后的无人艇姿态如图2所示。此时由于沿前进方向的受力面积增大，同时在推进器的作用下促使无人艇快速减速，在此过程中，受到风浪的颠簸通过甲板406上的球铰固定座404传递给弹簧减震装置2，经过弹簧减震装置2上减震球铰头201、短连杆205、长连杆202传递到高强度弹簧203上，由于高强度弹簧203的减震过滤效果，使得通过长连杆202、短连杆205、减震球铰头201传递给球铰支撑座304的作用力大大减少，能够最大限度的降低控制平台304所受到的作用力，减少控制平台304上的激光雷达302和毫米波雷达303所受的冲击振动，因而能够提高无人艇在恶劣环境下的使用寿命，降低了无人艇的维护使用成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，但不仅限于上述实例，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种姿态可调的柔性双体无人艇，其特征在于，包括动力推进装置，所述动力推进装置两侧设有相对称的双气垫式圆柱型支撑体装置；所述动力推进装置上设有通过弹簧减震装置相连接的控制装置，所述动力推进装置上还设有与双气垫式圆柱型支撑体装置相连接的一对伸缩装置；所述弹簧减震装置包括高强度弹簧，高强度弹簧两端均设有长连杆，任一长连杆远离高强度弹簧的一端均设有短连杆，短连杆远离长连杆的一端均设有减震球铰头；所述高强度弹簧上套设有与两端长连杆相配合的圆柱套筒，圆柱套筒两端均设为与长连杆相配合的活动孔，活动孔上设有密封环；所述双气垫式圆柱型支撑体装置包括充气囊，充气囊上设有支撑板，支撑板上设有一对万向轴座；所述动力推进装置包括甲板，甲板前端设有导流板，甲板尾端设有一对沿甲板轴对称的推进器，甲板顶面设有一对刚性连杆，刚性连杆端部均设有连接球铰头，所述刚性连杆通过固定座与甲板顶面相连接；所述甲板顶面还设有两对球铰固定座，甲板顶面设有一对球铰孔；所述连接球铰头与万向轴座相配合；所述伸缩装置包括电动推杆，电动推杆活动端设有活动球铰头，电动推杆固定端设有甲板球铰头；所述活动球铰头与万向轴座相配合；所述甲板球铰头与球铰孔相配合；所述控制装置包括控制平台，控制平台上设有激光雷达，激光雷达一侧设有前置照明系统，激光雷达另一侧设有毫米波雷达；所述控制平台底面设有均与球铰固定座相配合的球铰支撑座；所述充气囊与无人艇前进方向一致的一端为圆锥体状。

2.如权利要求1所述的姿态可调的柔性双体无人艇，其特征在于，所述甲板与控制平台间隙配合；所述弹簧减震装置与动力推进装置、控制装置之间倾斜设置。

3.如权利要求2所述的姿态可调的柔性双体无人艇，其特征在于，所述弹簧减震装置一端的减震球铰头与球铰固定座相连接，另一端的减震球铰头与球铰支撑座相连接。

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