一种开架式小型水下航行器

技术领域

本申请涉及水下航行器技术领域，尤其涉及一种开架式小型水下航行器。

背景技术

水下航行器包括载人水下航行器和无人水下航行器；其中，无人水下航行器可分为遥控式水下航行器(ROV)和无人无缆水下航行器(UUV)；无人无缆水下航行器如果进行预定义编程操作则又可被称为自主式水下航行器(AUV)。

在21世纪，海洋发挥着越来越重要的作用，无论是在海洋科学还是海洋工程方面，无人水下航行器都是探索海洋的一个重要的工具，其在海底地形测绘、管道检测、水文信息检测、海洋生物检测、海洋资源勘探开发、水下文物发掘等诸多方面得到了广泛的应用。

从另一方面，无人水下航行器从外观的角度分类，其分为开架式、流线式和其他类型。现有的开架式水下航行器的框架大多是采用的板材，即通过板材的切割，完成其框架的拼接，而由于制作航行器骨架的板材一经切割，便不能重新进行修改，因此如果在后续的设计、调试、设备的变更或者航行器改进升级等操作中，会受到板材框架低扩展性的限制。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的是提供一种开架式小型水下航行器，用于解决现有的开架式水下航行器扩展性较低的问题。

为达到上述技术目的，本申请提供一种开架式小型水下航行器，包括：舱体组件、框架组件与驱动组件；

所述框架组件包括：多根纵向型材与多根竖撑平台；

多根所述纵向型材水平设置并围成方形框架；

多根所述竖撑平台竖直且对称设置于所述方形框架的两侧；

所述纵向型材上设置有沿水平方向设置的通槽；

所述竖撑平台上下两端均连接所述纵向型材，且通过可拆卸件与所述通槽连接；

所述舱体组件包括：舱头、舱段与舱盖；

所述舱段设置于所述方形框架内；

所述舱头连接所述舱段的前端；

所述舱盖可拆卸连接所述舱段的后端；

所述驱动组件包括：主推与垂推；

所述主推用于向水平方向输出推动力；

所述垂推用于向竖直方向输出推动力；

所述主推和/或所述垂推设置于所述竖撑平台上。

进一步地，所述所述框架组件还包括：前端支撑盘和后端法兰；

所述前端支撑盘竖直设置于所述方形框架的前端，且可拆卸连接各所述纵向型材的前端；

所述后端法兰竖直设置于所述方形框架的后端，且可拆卸连接各所述纵向型材的后端。

进一步地，所述纵向型材的竖直截面为L型；

所述前端支撑盘或后端法兰上设置有供所述纵向型材卡入的长方形槽。

进一步地，所述框架组件还包括：后端框架；

所述后端框架设置于所述方形框架的后端；

所述主推连接所述后端框架上；

所述垂推设置于所述竖撑平台上。

进一步地，所述框架组件还包括：转向框架；

所述驱动组件还包括：舵机；

所述转向框架包括：舵臂、两根舵机连杆与支撑板；

所述舵机设置于所述后端框架上，且输出端连接所述舵臂的中部，以带动所述舵臂水平转动；

所述舵臂的两端分别连接两根所述舵机连杆的一端；

两根所述舵机连杆的另一端分别连接所述支撑板的两端，以使所述舵臂、两根舵机连杆与支撑板组成平行四边形机构；

所述主推设置于所述支撑板上。

进一步地，所述后端框架包括：两个竖板、两根短纵杆、两根长纵杆、两根竖杆、第一横杆与第二横杆；

两个所述竖板分别设置于所述后端法兰沿横向的两端；

两根所述短纵杆分别设置于两个所述竖板的中部；

两根所述长纵杆分别设置于两个所述竖板的底部；

两根所述竖杆的底部分别设置于两根所述长纵杆上，且顶部分别连接两根所述短纵杆；

所述第一横杆的两端分别连接两根所述短纵杆；

所述第二横杆的两端分别连接两根所述长纵杆；

所述舵机固定连接所述第一横杆下方；

所述支撑板可转动设置于所述第二横杆上。

进一步地，所述舱盖上设置有布置开关、水密接插件与深度计。

进一步地，所述框架组件为铝材质。

进一步地，所述框架组件还包括：多根横向型材、多根竖型材、至少两根长纵型材与配重块；

所述竖型材对称设置于所述方形框架的底部两侧；

所述竖型材竖直设置且顶端连接所述纵向型材；

两根所述长纵型材分别设置于所述方形框架的底部两侧，且连接所述竖型材的底端；

多根所述横向型材两端分别连接两根所述所述长纵型材；

所述配重块设置于所述横向型材上。

进一步地，所述框架组件还包括：两个舱体支撑；

所述舱体支撑设置于所述方形框架内，且分别设置于所述方形框架的顶部和底部；

所述舱段夹设于两个所述舱体支撑之间。

从以上技术方案可以看出，本申请提供一种开架式小型水下航行器，包括：舱体组件、框架组件与驱动组件；所述框架组件包括：多根纵向型材与多根竖撑平台；多根所述纵向型材水平设置并围成方形框架；多根所述竖撑平台竖直且对称设置于所述方形框架的两侧；所述纵向型材上设置有沿水平方向设置的通槽；所述竖撑平台上下两端均连接所述纵向型材，且通过可拆卸件与所述通槽连接；所述舱体组件包括：舱头、舱段与舱盖；所述舱段设置于所述方形框架内；所述舱头连接所述舱段的前端；所述舱盖可拆卸连接所述舱段的后端；所述驱动组件包括：主推与垂推；所述主推用于向水平方向输出推动力；所述垂推用于向竖直方向输出推动力；所述主推和/或所述垂推设置于所述竖撑平台上。

本方案中，在需要对航行器的元件、结构和设备的更换、增加、移除或是位置的改变等操作时，比如改变驱动组件在方形框架上的位置和数量时，通过增加和移动竖撑平台即可，之后再将竖撑平台与通槽连接，有效增加了航行器的可拓展。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的整体结构俯视立体图；

图2为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的整体结构仰视立体图；

图3为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的方位说明图；

图4为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的舱体组件示意图；

图5为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的前端法兰、后端法兰与角铝示意图；

图6为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的后端法兰与舱盖的平面图；

图7为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的前端支撑盘示意图；

图8为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的后端支撑盘示意图；

图9为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的后端框架示意图；

图10为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的转向框架、舵机与主推示意图；

图11为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的转动轮与固定盖示意图；

图12为本申请实施例提供的一种开架式小型水下航行器的平行四边形结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所请求保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可依具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图4，本申请实施例中提供的一种开架式小型水下航行器，包括：舱体组件100、框架组件200与驱动组件300。

框架组件200包括：多根纵向型材202与多根竖撑平台203。需要说明的是，本申请所提供的实施例中，以图3中的X轴方向作为纵向，以图3中的Y轴方向作为横向并以图3中的Z轴方向作为竖向。同时，本申请实施例中的前端是指沿图3中沿X轴正方向远离原点的一端；对应的，后端是指沿X轴负方向远离原点的一端。

多根纵向型材202水平设置并围成方形框架210；例如在本实施例中，纵向型材202可以包括四个，且围成长方框型的方形框架210。

多根竖撑平台203竖直且对称设置于方形框架210的两侧；例如竖撑平台203可以包括四个，使得方形框架210每边设置两个竖撑平台203。

纵向型材202上设置有沿水平方向设置的通槽；其中，通槽可以沿纵向型材202的长度方向贯穿。

竖撑平台203上下两端均连接纵向型材202，且通过可拆卸件与通槽连接；其中，可拆卸件可以例如是螺丝等；对应地，纵向型材202上设置有螺丝孔。

请参阅图4，舱体组件100包括：舱头101、舱段102与舱盖103；舱段102设置于方形框架210内；舱头101连接舱段102的前端；舱盖103可拆卸连接舱段102的后端。其中，舱头101可以为半球罩；舱段102可以为圆柱形，且舱段102的前端伸出方形框架210的前端外部，舱段102的后端位于方形框架210后端的内部。

驱动组件300包括：主推301与垂推302；主推301用于向水平方向输出推动力；垂推302用于向竖直方向输出推动力；主推301和/或垂推302设置于竖撑平台203上。依然以上述的包括四个竖撑平台203为例，位于两个竖撑平台203上可以设置垂推，另外两个竖撑平台203上可以设置主推302；在应用中，也可以是例如设置六个竖撑平台203，而位于前端的四个竖撑平台203则安装垂推302，位于后端的竖撑平台203则安装主推302，具体使得主推301和垂推302可以分别为舱体组件100与框架组件200提供推动力即可。

在本实施例中，框架组件200可以为铝材质。方形框架210作为一个长方体，铝型材的特点为只在长边方向存在变化，而在宽和高两个方向是不变的；并且，每两个铝型材之间的连接均为角件(图中未示出)连接，属于一种固定化连接方式，不需要单独设计。纵向型材202上沿长度方向(X轴方向)贯穿自身的通槽可以用于固定其他型材，比如竖撑平台203。现有的水下航行器的框架一般是使用板材制作的，板材相当于是面，而型材相当于是线，对于板材，在设计和制作时需要考虑在板材上切割某个形状，预留某个空间，钻孔等操作，而对于铝型材，则不需要考虑这些，唯一需要考虑的就是确定单根型材的长度，然后切割即可。所以从框架的设计上讲，使用了铝型材将节约制作成本和制作时间。因此，本实施例提供的开架式小型水下航行器相比于现有的水下航行器，可以有效提高扩展性。

具体来说，在水下航行器前期的调试或是后期版本改进、升级等任务中，航行器的元件、结构和设备的更换、增加、移除或是位置的改变等操作是不可避免的，但是由于铝型材的使用，上述操作的效率将会有很大的提升。以纵向型材202和竖撑平台203举例，如果想将垂推302集成在航行器上，只需要确定了竖直面上纵向型材202所代表的铝型材的距离即可(也即方形框架210的高度)，之后再设计竖撑平台203，而竖撑平台203集成在纵向型材202之后，如果想改变在纵向的位置，可以直接在纵向型材202上滑动后再固定。或者如果想在航行器侧面添加其他设备，如果框架是铝型材，因为纵向型材202代表的铝型材的用于固定其他装置的槽在垂向的距离不变，所以只需要依据这个距离，设计用于集成某设备的平台即可，而如果框架是板材，那么则是需要重新设计板材。

需要说明的是，在本实施例中，请参阅图3至图5，舱段102的前端设置有前端法兰104，后端设置有后端法兰105；舱头101与前端法兰104可以通过螺丝等连接件可拆卸连接；舱盖103与后端法兰105通过螺丝等连接件可拆卸连接。同时，舱段102下方可以设置有角铝106；角铝106贯穿于舱段102内部的底部，角铝106由两条长度相同的角铝组成，两条角铝106先由铜柱固定，组成一个整体之后再通过热熔胶和舱段102固定；角铝106的作用是作为舱体内部控制系统的平台，并且保证航行器控制系统可以与舱体固定。需要说明的是，请参阅图4与图6，舱盖103上设置有开孔，用于设置有布置开关1031、水密接插件1032与深度计1033。

在进一步改进的实施例中，框架组件200还包括：前端支撑盘204和后端支撑盘205；前端支撑盘204竖直设置于方形框架210的前端，且可拆卸连接各纵向型材202的前端；后端支撑盘205竖直设置于方形框架210的后端，且可拆卸连接各纵向型材202的后端。

进一步地，纵向型材202的竖直截面为L型；后端法兰105上可以设置有供纵向型材202卡入的缺口207，且缺口207向水平和竖直方向延伸形成L型槽。

请参阅图7与图8，前端支撑盘204和后端支撑盘205上设置有供纵向型材202卡入的长方形槽206，使得纵向型材202可以通过角件连接前端支撑盘204和后端支撑盘205。其中，后端支撑盘205上还可以设置有用于安装下述后端框架220的螺丝孔。通过前端支撑盘204和后端支撑盘205可以提高方形框架210的稳固性。

进一步地，请参阅图1，框架组件200还包括：两个舱体支撑240；舱体支撑240设置于方形框架210内，且分别设置于方形框架210的顶部和底部；舱段102夹设于两个舱体支撑240之间。

其中，舱体支撑240可以安装在横向设置的型材上，且适配于圆柱形的舱段102，其靠近舱段102的一侧为圆弧形。

在水下航向器调试的前中期甚至是正常使用阶段，频繁的开舱、封舱和更换元件等操作是必不可少的，但是现阶段很多的水下航行器由于设计的局限，进行开舱和封舱的操作过程均比较繁琐，为此，本方案的水下航行器在整体结构上采用了模块化设计和便携性设计。针对模块化设计举例说明：如果在航行器的后期改进中，工作人员想更换垂推301，那么只需要重新设计支撑平台203即可，然后将垂推301与支撑平台203固定，再将支撑平台203沿着纵向型材202滑动找到合适的位置之后与铝型材固定，而不需要对框架铝型材的整体结构进行修改。针对便携性设计，在舱体和框架的首次安装时，我们先安装组成方形框架210，然后将舱段102从艏部安装进方形框架210，后端法兰105上方形的缺口207可以正好和L型的纵向型材202搭配，使得舱体可以滑入框架内，之后我们在安装舱体支撑240、前端支撑盘204、后端支撑盘205。然后，在航行器的调试过程中，如果需要开舱操作，只需先拔掉水密接插件1032，然后分离后端支撑盘205，最后打开舱盖103即可，实现在开舱的过程中不需要拆掉前端支撑盘204和方形框架210，这极大的提高了调试的便携性。

在另一个实施例中，请参阅图9，框架组件200还包括：后端框架220；后端框架220设置于方形框架210的后端；主推301连接后端框架220上；垂推302设置于竖撑平台203上。

也即在本实施例中，通过后端框架220单独安装主推301，从而主推302可以在方形框架210的后端提供水平推动力。

作为进一步地改进，请参阅图10框架组件200还包括：转向框架230；驱动组件300还包括：舵机303；转向框架230包括：舵臂231、两根舵机连杆232与支撑板233；舵机303设置于后端框架220上，且输出端连接舵臂231的中部，以带动舵臂231水平转动；舵臂231的两端分别连接两根舵机连杆232的一端；两根舵机连杆232的另一端分别连接支撑板233的两端，以使舵臂231、两根舵机连杆232与支撑板233组成平行四边形机构；主推301设置于支撑板233上。其中，支撑板233可以为十字型结构。

舵机303可以通过平行四边形机构带动主推301转向。

在更具体的实施例中，请参阅图9，后端框架220包括：两个竖板221、两根短纵杆222、两根长纵杆223、两根竖杆224、第一横杆225与第二横杆226；两个竖板221分别设置于后端支撑盘205沿横向的两端；两根短纵杆222分别设置于两个竖板221的中部；两根长纵杆223分别设置于两个竖板221的底部；两根竖杆224的底部分别设置于两根长纵杆223上，且顶部分别连接两根短纵杆222；第一横杆225的两端分别连接两根短纵杆222；第二横杆226的两端分别连接两根长纵杆223；舵机303固定连接第一横杆225下方；支撑板233可转动设置于第二横杆226上。第二横杆226可以在设置两根，且形状可以为方柱状或板状。

其中，请参阅图9至图12，主推301的底部可以连接有底板3011，并通过该底板3011连接支撑板233。底板3011与支撑板233之间可以通过螺丝孔与铜柱(图中未示)连接。同时，支撑板233通过转轮234连接第二横杆226；其中，转轮234的一端可以通过固定盖235可转动安装在支撑板233的底部，另一端通过固定盖235可以转动连接第二横杆226，之后螺丝穿过两个固定盖235将转轮234轴向固定，实现支撑板223和第二横杆226的可转动连接。

进一步地，请参阅图1与图2，框架组件200还包括：多根横向型材201、多根竖型材208、至少两根长纵型材209与配重块400；竖型材208对称设置于方形框架210的底部两侧；竖型材208竖直设置且顶端连接纵向型材202；两根长纵型材209分别设置于方形框架210的底部两侧，且连接竖型材208的底端；多根横向型材201两端分别连接两根长纵型材209；配重块400设置于横向型材201上。

通过设置多根横向型材201、多根竖型材208与两根长纵型材209使得配重块400可以安装于舱体组件100下方而不与舱体组件100相干涉。

以上为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本申请进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。