一種雙模式變結構水面航行裝置及其變結構方法

1.本發明涉及水面航行器技術領域，具體地，涉及一種雙模式變結構水面航行裝置及其變結構方法。


背景技術：

2.隨著世界各國對海洋資源爭奪的日益激烈，對于水面航行器提出了更高的要求。傳統的低速水面航行器已經無法滿足航行器高速和高穩定性等需求。在軍事領域，為使海軍艦艇可在復雜惡劣的海洋環境中執行任務，對水面艦艇的耐波性也提出了更高的要求。
3.傳統水面航行器為取得較高的航速，則多為船身修長的單體船，但此類單體船穩定性和耐波性較差。與單體船相比，三體船具有更好的適航穩定性和耐波性，更低的燃料消耗，但三體船的操縱性比單體船差。
4.若結合兩者優點于一體，則在面對復雜的水域環境時，可以根據航行器所需性能靈活調節船體進行應對，使我們在海洋資源探索中更具競爭力。為此，如何實現設計一種同時具備高速和抗浪雙模式的變結構水面航行器成為亟待解決的問題。


技術實現要素：

5.針對現有技術中的缺陷，本發明的目的在于提供一種雙模式變結構水面航行裝置及其變結構方法，在需要高速航行時可變為單體船提高航速，在需要穩定巡航時又可變為三體船提高穩定性和耐波性。
6.為解決上述問題，本發明的技術方案為：
7.一種雙模式變結構水面航行裝置，所述裝置包括主船體以及設置于主船體兩側的輔助船體，所述主船體上安裝有航行控制器以及與航行控制器電性連接的電動推桿驅動模塊、推進驅動模塊，所述水面航行裝置通過推進驅動模塊推動水面航行裝置在水面航行，所述電動推桿驅動模塊用于驅動電動推桿，通過電動推桿實現主船體與輔助船體間的連接及通過電動推桿改變水面航行裝置的結構。
8.可選地，所述電動推桿包括四個雙向電動推桿，分別位于所述主船體船身兩側，每一側安裝兩個雙向電動推桿，所述同側兩個雙向電動推桿互相平行，并與所述輔助船體相連接。
9.可選地，所述主船體上安裝有姿態傳感器，通過所述姿態傳感器采集水面航行裝置實時的姿態信息，對所述電動推桿進行驅動，通過控制所述電動推桿的收縮和伸展實現船體結構的改變。
10.可選地，所述水面航行裝置設置有與所述推進驅動模塊電性連接的槳伺服模塊，主船體兩側的輔助船體一端各設有一個螺旋槳，通過所述推進驅動模塊驅動所述槳伺服模塊，槳伺服模塊驅動安裝在輔助船體一端的螺旋槳，實現水面航行裝置的航行推進或轉向。
11.可選地，所述水面航行裝置設置有與所述航行控制器電性連接的舵驅動模塊，所述主船體的一端安裝有舵，通過所述舵驅動模塊驅動所述舵實現方向控制或減搖。
12.可選地，所述舵通過船軸與所述主船體連接，所述航行控制器驅動船軸旋轉90
°
帶動舵完成從水平狀態到垂直狀態的轉換，以便于控制所述水面航行裝置的航向。
13.可選地，所述水面航行裝置設置有與所述航行控制器電性連接的無線通訊模塊，通過所述無線通訊模塊接收上位機終端向航行控制器發送的指令。
14.進一步地，本發明還提供一種雙模式變結構水面航行裝置的變結構方法，所述方法包括以下步驟：
15.所述雙模式變結構水面航行裝置通過航行控制器接收上位機操控終端指令，根據指令發送調整信號；
16.判斷所述調整信號是高速模式還是抗浪模式；
17.如果調整信號是高速模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿收縮；
18.如果調整信號是抗浪模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿伸展。
19.可選地，所述如果調整信號是高速模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿收縮的步驟具體包括：
20.舵驅動模塊根據上位機操控終端指令向船軸發送控制信號，通過控制調整船軸使舵轉至垂直位置；
21.根據姿態傳感器采集的實時姿態數據判斷水面航行裝置是否進入高速模式。
22.可選地，所述如果調整信號是抗浪模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿伸展的步驟具體包括：
23.舵驅動模塊根據上位機操控終端指令向船軸發送控制信號，通過控制調整船軸使舵轉至水平位置；
24.根據姿態傳感器采集的實時姿態數據判斷水面航行裝置是否進入抗浪模式。
25.與現有技術相比，本發明提供了一種雙模式變結構水面航行裝置及其變結構方法，解決了水面航行裝置在航行過程中面對高速和高穩定性兩個不同需求的問題，在需要高速航行時可變結構為單體船提高航速，在需要穩定巡航時又可變結構為三體船，提高穩定性和耐波性。
附圖說明
26.通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：
27.圖1為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置在抗浪模式下的立體圖；
28.圖2為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置在高速模式下的立體圖；
29.圖3為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置的電氣連接示意圖；
30.圖4為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置的變結構方法流程框圖。
具體實施方式
31.下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。
32.具體地，圖1為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置在抗浪模式下的立體圖，如圖1所示，所述雙模式變結構水面航行裝置包括主船體8、設置于主船體8兩側的輔助船體9，所述主船體8尾部安裝有舵3，所述舵3通過船軸12與主船體8連接，同時主船體8上還安裝有姿態傳感器11、航行控制器13和天線14。在本實施例中，所述主船體8和輔助船體9通過電動推桿4連接，構成完整的三體船，所述電動推桿4包括四個雙向電動推桿，分別位于所述主船體8船身兩側，每一側安裝兩個雙向電動推桿，所述同側兩個雙向電動推桿互相平行，并與所述輔助船體9相連接。另外，所述輔助船體9的船尾處各安裝有一個螺旋槳1，用于為水面航行裝置的前進提供動力。在本實施例中，所述舵3用于輔助水面航行裝置在抗浪模式下的定速巡航行過程中減輕航行裝置搖擺狀態，即減搖，此時所述舵3的功能變成了減搖鰭。
33.在另一實施例中，圖2為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置在高速模式下的立體圖，如圖2所示，所述水面航行器還可以變結構，由圖1所示的三體船變為圖2所示的單體船，所述主船體8依舊是通過所述的雙向電動推桿4連接輔助船體9，但此時的雙向電動推桿4是收縮狀態。圖3為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置的電氣連接示意圖，如圖3所示，通過無線通訊模塊10接收上位機終端向航行控制器13發送的變結構指令后雙向電動推桿4執行收縮命令，完成從三體船到單體船的變結構。在本實施例中，所述舵3由水平狀態轉變為垂直狀態，具體由上位機終端向航行控制器13發送指令，驅動船軸12旋轉90
°
帶動舵3完成水平狀態到垂直狀態的位置變換，以便于控制所述水面航行裝置的航向。
34.所述電動推桿驅動模塊5、推進驅動模塊6、舵驅動模塊7、無線通訊模塊10以及姿態傳感器11均與航行控制器13電性連接，所述電動推桿驅動模塊5用于驅動所述四個雙向電動推桿4的伸展和收縮。所述舵驅動模塊驅動7用于驅動所述舵3，實現水面航行裝置的方向控制或減搖。所述水面航行裝置設置有與推進驅動模塊6連接的槳伺服模塊2，通過所述推進驅動模塊6驅動所述槳伺服模塊2，槳伺服模塊2驅動安裝在輔助船體9一端的螺旋槳1，實現航行推進或轉向。
35.圖4為本發明實施例提供的雙模式變結構水面航行裝置的變結構方法流程框圖，如圖4所示，所述變結構方法包括以下步驟：
36.步驟s1：所述雙模式變結構水面航行裝置通過航行控制器接收上位機操控終端指令，根據指令發送調整信號；
37.步驟s2：判斷所述調整信號是高速模式還是抗浪模式；
38.步驟s3：如果調整信號是高速模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿收縮；
39.具體地，步驟s3包括以下步驟：
40.舵驅動模塊根據上位機操控終端指令向船軸發送控制信號，通過控制調整船軸使舵轉至垂直位置；
41.根據姿態傳感器采集的實時姿態數據判斷水面航行裝置是否進入高速模式。
42.步驟s4：如果調整信號是抗浪模式，則電動推桿驅動模塊控制電動推桿伸展；
43.具體地，步驟s4包括以下步驟：
44.舵驅動模塊根據上位機操控終端指令向船軸發送控制信號，通過控制調整船軸使舵轉至水平位置；
45.根據姿態傳感器采集的實時姿態數據判斷水面航行裝置是否進入抗浪模式。
46.與現有技術相比，本發明提供了一種雙模式變結構水面航行裝置及其變結構方法，解決了水面航行裝置在航行過程中面對高速和高穩定性兩個不同需求的問題，在需要高速航行時可變結構為單體船提高航速，在需要穩定巡航時又可變結構為三體船，提高穩定性和耐波性。
47.以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變化或修改，這并不影響本發明的實質內容。在不沖突的情況下，本技術的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。