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原文传递一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标及其工作方法

专利名称：	一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标及其工作方法
摘要：	本发明公开一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，属于水下定点观测平台领域。该潜标包括潜标本体，在潜标本体的上方设置无动力滑翔翼；无动力滑翔翼包括三角翼，三角翼的轴线与潜标本体的轴线平行，三角翼的尖端处于潜标本体的艏部正上方，在三角翼的尾部中心刚性固定有尾翼；在潜标本体的内部设置有电池组和用于带动电池组沿潜标本体轴线方向来回移动的驱动机构；在潜标本体的艏部设置有水深控制模块，水深控制模块包括内油囊、外油囊、油路和液压泵。本发明通过在潜标本体上方加装大面积三角形滑翔翼，再配合可移动的电池组和水深控制模块进行潜标本体俯仰姿态调整，使流体对滑翔翼产生升沉力，加速潜标的上浮下潜过程，降低了总体功耗。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	青岛国数信息科技有限公司
发明人：	刘兴;王小东;毛春瑶;张浩
专利状态：	有效
申请日期：	2022-01-26T00:00:00+0800
发布日期：	2022-03-01T00:00:00+0800
申请号：	CN202210088690.5
公开号：	CN114104199A
代理机构：	青岛锦佳专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	邵朋程
分类号：	B63B22/00;B63B22/18;B;B63;B63B;B63B22;B63B22/00;B63B22/18
申请人地址：	266000 山东省青岛市即墨市青岛蓝色硅谷创业中心一期——海创中心
主权项：	1.一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：包括潜标本体（1），在潜标本体（1）的外部上方设置有无动力滑翔翼；无动力滑翔翼包括三角翼（2），三角翼（2）的轴线与潜标本体的轴线平行，三角翼（2）的尖端处于潜标本体（1）的艏部正上方，从正上方往下看，三角翼的翼面（201）将潜标本体（1）覆盖；三角翼（2）的尾部超出潜标本体（1）的艉部，在三角翼的尾部中心刚性固定有尾翼（3）；在潜标本体（1）的内部中段设置有电力模块（4），所述电力模块（4）包括电池组（401）和用于带动电池组（401）沿潜标本体轴线方向来回移动的驱动机构；在潜标本体的艏部设置有水深控制模块（5），所述水深控制模块包括内油囊（501）、外油囊（502）、油路和液压泵，内油囊和外油囊通过油路连通，液压泵用于控制外油囊充油或排油，外油囊设置在潜标本体的密闭舱外部，内油囊、油路和液压泵设置在潜标本体的密闭舱内部；在潜标本体的艉段设置有中央控制模块（6）和用于采集海洋数据信息及自身状态信息的数据采集模块（7），数据采集模块（7）与中央控制模块（6）连接，中央控制模块（6）分别与电力模块（4）和水深控制模块（5）相连接，中央控制模块（6）还连接有通信模块（8）。 2.根据权利要求1所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述三角翼（2）包括两个翼面（201），两个翼面（201）固定在刚性框架上，且呈对称分布；所述刚性框架包括中心支撑杆（202），在中心支撑杆的两侧设置有边缘支撑杆（203），边缘支撑杆（203）和中心支撑杆（202）在同一端头处相交，每个翼面对应固定在中心支撑杆（202）和其中一个边缘支撑杆之间；在潜标本体（1）的外侧套设有抱箍（9），在中心支撑杆（202）的对应位置处设置有连接片（10），连接片（10）与抱箍（9）的端头处通过螺栓连接。 3.根据权利要求2所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：在三角翼的尖端处设置有端头（204），所述中心支撑杆（202）和边缘支撑杆（203）的端部均与端头（204）相连接，在中心支撑杆（202）和边缘支撑杆（203）之间还设置有加强杆（205）。 4.根据权利要求1所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述驱动机构包括电机（402）和滚珠丝杠（403），电机（402）与滚珠丝杠（403）传动连接，电池组（401）安装在滚珠丝杠（403）上，在电池组上还穿过有若干个与滚珠丝杠相平行的支撑轴（404）。 5.根据权利要求4所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述电池组（401）的重心处于滚珠丝杠（403）的下方。 6.根据权利要求1所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述油路设置在阀块（503）上；所述液压泵为双向泵，正转时，外油囊（502）排油，反转时，外油囊（502）充油；所述潜标本体的密封舱两端设置有流线型保护罩（101），在流线型保护罩（101）上设置有过流孔，所述外油囊（502）设置在潜标本体艏部的流线型保护罩内。 7.根据权利要求1所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：该自升沉式潜标还包括用于控制潜标本体在一定海域范围内监测数据的系留系统，所述系留系统包括固定在海底的锚（11）和缆绳（12），缆绳（12）的一端与锚（11）相连接，缆绳（12）的另一端与索具（13）相连接，索具（13）转动固定在潜标本体上。 8.根据权利要求2所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述数据采集模块包括用于获取海洋水文信息的测流模块，和用于获取潜标当前姿态信息的姿态调整模块，测流模块和姿态调整模块均与中央控制模块（6）连接；所述通信模块（8）包括通信天线（801），通信天线伸出潜标本体的密封舱，固定于密封舱的艉部，通信天线为柔性结构，从翼面和中心支撑杆之间穿过三角翼。 9.根据权利要求2所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标，其特征在于：所述尾翼（3）设置在中心支撑杆（202）上，尾翼处于中心支撑杆所在的竖直面内。 10.如权利要求1-9中任一权利要求所述的一种基于滑翔翼的低功耗自升沉式潜标的工作方法，其特征在于包括以下步骤：（1）若潜标需要下潜，中央控制模块（6）通过水深控制模块（5）的液压泵控制外油囊（502）排油，浮力小于重力，产生驱动潜标下潜的动力；同时，中央控制模块（6）通过电力模块（4）的驱动机构控制电池组（401）沿潜标本体轴向向艉部方向移动，在重浮力力矩作用下，无动力滑翔翼向艉部方向倾斜，完成上仰动作，在海流作用下，翼面形成沉力，加速潜标下潜；到达预定深度后，中央控制模块通过数据采集模块所获取数据，判断潜标当前姿态，再次分别通过液压泵和驱动机构调整外油囊油量和电池组轴向位置，使潜标保持水平，水下悬停待机；（2）若潜标需要上浮，中央控制模块（6）通过水深控制模块（5）的液压泵控制外油囊（502）吸油，浮力大于重力，产生驱动潜标上浮的动力；同时，中央控制模块（6）通过电力模块（4）的驱动机构控制电池组（401）沿潜标本体轴向向艏部方向移动，在重浮力力矩作用下，无动力滑翔翼向艏部方向倾斜，完成下俯动作，在海流作用下，翼面形成升力，加速潜标上浮；到达水面后，再次分别通过液压泵和驱动机构调整外油囊油量和电池组轴向位置，使潜标保持水平，通信模块与卫星通信进行数据传输。
所属类别：	发明专利