遥控无人水下运载工具

1.本技术要求专利第ru 206387号的巴黎公约优先权，其全部公开内容通过引用被全部包括在本说明书中。
2.该运载工具属于水下技术领域，特别是用于海洋或河流目的的遥控无人水下运载工具(rouuv)，并且可用于各种水下研究，在水下执行简单操纵，例如水下物体的照片和视频拍摄，以及可用于水下机器人中。


背景技术：

3.公开了海洋的(oкеаника)模块化遥控无人水下运载工具(专利ru193287u1，ipc b63g8/00，b63h25/00，b63c11/48；2019年10月22日公告第30号(10/22/2019bull.no.30))，该模块化遥控无人水下运载工具包含具有放置在其中的气密密封模块的塑料壳体，该模块化遥控无人水下运载工具的壳体由无线电透射材料制成，同时所提及的模块配备有其自身的电源和具有无线电模块的电子设备，该无线电模块将所有模块的电子设备组合成单个无线信息和控制网络，根据该实用新型，在运载工具与位于该运载工具支撑件的控制面板互相连接或直接从操作员互相连接的情况下，引入了附加的水上模块，附加的水上模块包含电源、有线通信单元、无线电模块、卫星导航系统单元和用于在水面上移动模块的机电设备。该水上模块通过有线通信线路连接到运载工具的水下部分，以及运载工具的水上部件的无线电模块(水上模块)连接到所述控制面板(单元)。该实用新型的缺点是流体动力学阻力高，因为壳体具有突出元件。
4.公开了自动水上运载工具(ru 173254u1，ipc b63g8/00b63c11/48；2017年08月18日公告第23号(18.08.2017bull.no.23))，该自动水上运载工具包含遥控壳体、安装在壳体中的齿轮马达、提供将壳体夹持并固定在竖直位置中的转向齿轮，该遥控壳体具有连接至驱动器的螺旋桨，可以改变浮力，每个转向齿轮被固定至齿轮电机中的一个的轴，安装在根据提出的实用新型的壳体上的摄像机、带有位于壳体侧部上的压载体积的旋转螺旋螺旋桨被安装作为螺旋桨，壳体的顶部制成为平台的形式，该平台具有放置可以用于对其进行研究和维护工作的工艺设备，转向齿轮制成为螺旋桨的形式，该螺旋桨成对地安装在壳体的前部和后部中，以及平台上安装有至少两个摄像机。本实用新型的缺点是流体动力学阻力高。
5.cn206615369公开了一种打捞装置，该打捞装置用于水下刑事侦查环境的特殊复杂性搜寻(2017年7月11日，b63c 7/00b63c 11/49)。该发明涉及设计用于检测的复杂的水下搜寻和打捞装置，并且涉及电潜式遥控运载工具的技术领域。通常所处理的物理数据(碎片)沉降在河流和池塘的底部以及靠近该底部的含有大量悬浮液的水区段上，水是混浊的并且可见度基本上是零。水下机器人的光学成像装置可能不能正常工作。该发明涉及一种具有龟形壳体的水下搜救机器人，其包含壳体以及透明观察窗、聚焦盖、led灯条。相机可以操作并通过观察窗口从储液器的底部传输物体的图像。实现了水下碎片搜寻功能，然后安装在机器人尾部的远程救援运载工具能够实现水下碎片搜寻功能。壳体具有更加流线型的
形状，但是螺旋桨打开地定位增加了流体动力学阻力。
6.最接近的类似物是遥控无人水下运载工具nerei-350的复合体(ru108747u1 b63c 11/49g01v 8/00，2011年09月27日公告第27号(27.09.2011bull.no.27号))，其包含安装在支撑船舶上的舱上部分(op)，通过缆线连接至舱外水下部分(up)并且包括控制面板和信息显示器、水下导航系统的接收天线块和具有集流器的呈线缆卷轴形式的提升装置，接收天线块具有降低杆，并且up配备有电视摄像机，水下导航系统的照明和应答器信标，其特征在于，控制面板和信息显示器以在结构上放置在塑料容器中的模块的形式制成，其具有通用通电接触器和用于将通信电缆与线缆卷盘、水下导航系统的接收天线块以及up控制操纵杆相连的连接器，该up复合体的舱外水下部分以遥控运载工具模块的形式制成，包括带有浮力单元的承载框架以及电力电子箱、传感器盒、光学盒、两个尾部主螺旋桨、两个横向螺旋桨、环视扫描声纳头、水下导航系统应答器信标和单级抓手操纵器。此外，光学盒被制造成用于电视相机和照明的单个壳体的形式，并且配备有用于设定电视相机的视角的旋转装置，并且两个横向螺旋桨根据v形图安装，可以同时实现竖直螺旋桨和滞后螺旋桨的功能。包括在模块中的外壳和装置通过配备有压力密封连接器的气密密封线缆连接，该压力密封连接器用于提供它们之间的电连接。复合体具有浮力单元，该浮力单元被放置在支撑框架上，使得该遥控无人水下运载工具更重，并且因此恶化了其流体动力学特性，特别是增加了其流体动力学阻力。


技术实现要素：

7.技术的结果是降低了遥控无人水下运载工具在水下操作时的水动力阻力。
8.技术问题
9.确定的技术问题是遥控无人水下运载工具的高流体动力学阻力。
10.技术问题的解决方案
11.通过遥控无人水下运载工具来提供结果，该遥控无人水下运载工具包含中空壳体和浮力模块，中空壳体安装有水平螺旋桨和竖直螺旋桨的圆柱形气密密封，浮力模块通过螺纹连接件彼此连接，其特征在于，该浮力模块包含互相连接的外壳、形成椭圆形形状的侧板和侧壁，并且位于浮力模块中的浮体同时与其内部对应，排水孔被制成在外壳和侧壁中。
12.浮力模块的外壳、侧板和侧壁可通过螺纹连接件互相连接。
13.浮力模块的外壳、侧板和侧壁可通过胶合连接件互相连接。
14.位于浮力模块中的浮体由具有封闭单元的硬质聚氨酯泡沫体制成。
15.积极结果
16.所提出的解决方案具有新颖性，并且当在水下操作时允许减小rouuv的流体动力学阻力，这将增加rouuv移动的速度以及操纵的准确度。
附图说明
17.所提出的运载工具的技术本质通过附图来解释：
18.图1示出了rouuv整体视图；
19.图2示出了浮力模块的整体视图；
20.图3示出了浮力模块部件；
21.图4示出了浮力模块的仰视图。
具体实施方式
22.本实用新型的实现方案。
23.遥控无人水下运载工具(图1)包含圆柱形气密密封的中空壳体1，浮力模块4、四个水平螺旋桨2和两个竖直螺旋桨3安装在该中空壳体1上。支撑件6和电池5的圆柱形壳体通过螺纹连接件固定安装在壳体1的下方。声纳调制解调器7、定位器模块8和四个led深海灯9也借助于螺纹连接件固定至圆柱形气密密封的中空壳体1，必要时可减少或增加螺纹连接件的数量。在圆柱形气密密封的中空壳体1中，放置摄像机和电子单元(图中未示出)，包括rouuv控制模块、摄像机控制模块、螺旋桨控制模块2和3、声纳信号转换器模块、压力传感器信号转换器模块、泄漏传感器信号转换模块，并且根据用于特定问题的配置可以包含其他功能性模块。
24.圆柱形气密密封壳体1由铝制成并且被设计成用于潜入深达300m的深度，在低重量下具有高强度，通过阳极化保护免受腐蚀并且抵抗机械损坏。
25.水平螺旋桨2和竖直螺旋桨3可以借助于螺钉或螺栓连接件或通过目前从现有技术中已知的任何其他方法固定至圆柱形气密密封的中空壳体1。水平螺旋桨2被定位成与壳体1的中心线成一定角度，而螺旋桨2的中心线形成菱形，这确保了在水平面内的高rouuv可操作性。螺旋桨2、3是蓝色机器人(blue robotics)推进器或其他类似的推进器。每个螺旋桨2、3具有高达5千克力(kgf)的推进力，这足以获得高rouuv可操作性。螺旋桨2在rouuv的纵向轴线的方向上的总推进力在rouuv移动方向上和当推进力反向时均为14kgf。竖直螺旋桨3朝下、反向时的总推进力为10kgf。
26.浮力模块4(图2、图3)包含外壳10、两个侧板11以及侧壁12a、12b，其借助于紧固件(例如，螺钉和螺母(图中未示出))或粘合剂连接件而紧固在一起，并且形成流线型的椭圆形形状，通过来自螺旋桨2、3的水流提供更好的光顺性，这降低了rouuv的流体动力学阻力。在螺纹连接的情况下，排水孔14和用于紧固件(螺钉)的孔13制造在外壳10、侧板11、侧壁12a、12b的表面上。浮动模块4的外壳10、侧板11、侧壁12a、12b通过真空铸造到硅树脂模具中或者在通过加成工艺操作的机器上而由塑料制成，并且还可以通过模制碳纤维制成，其特征在于，高强度，以及良好的耐腐蚀性、轻薄性和耐久性。
27.在浮力模块4内，存在浮体15a、15b、15c、15d、15e、15f(图3)，这些浮体15a、15b、15c、15d、15e、15f由带有封闭单元的刚性聚氨酯泡沫制成并且重复侧壁12a、12b的内表面以及外壳10。浮力模块4和浮体15a至15f的体积被设计为获得rouuv相对于其待操作的水(海洋或河流)的正浮力，此外，浮体15a至15f被设计为用于频繁俯冲。
28.在外壳10上和侧板12上的孔16被设计成用于安装竖直螺旋桨3。其允许在螺旋桨3的入口和出口处分离具有不同总压力的水流，这就是为什么水可以在螺旋桨3外部流动的原因。
29.侧壁12a、12b以其内表面18面向壳体1并且重复其形状和大小。因此，侧壁12a、12b以及壳体1形成rouuv的外部形状，水在移动过程中或在螺旋桨2的运行过程中四处流动。侧壁12a、12b的轮廓17形成椭圆形。图4示出虚点线，其与浮力模块4的壳体的侧壁12a、12b的形状互补为完整的椭圆形。轮廓17的这个形状保护rouuv壳体1免受来自螺旋桨2的水流。因
此，侧壁12a、12b的所采用的结构形式排除了接触rouuv的非静止流的发生，并且降低了流体动力学阻力。
30.外壳10具有凸形椭圆形，这改善了围绕rouuv的流动，不允许来自螺旋桨2、3的水流混合(消除回流)，这降低了流体动力学阻力。在前面和后面制作切口19以在这些区域中放置声纳(未示出)、声纳调制解调器7、定位器模块8、led深海灯9以及外壳1的密封盖(未示出)，该密封盖是透明的，例如由有机玻璃制成。图4示出了将盖13的形状补充为椭圆形的虚线，并且切口19的尺寸在其上可见。外壳10的上表面形成为圆柱面的形式。
31.声纳调制解调器7附加提供了安装有线连接件(图中未示出)的可能性，其特征在于，与声纳信道相比更高的带宽，这将允许从rouuv相机获得当前图像。有线连接件的电缆(图中未示出)是高强度的、加强的，具有中性浮力(水中无重量)，其被设计以用于45kgf的操作负荷、160kgf的断裂力。以太网连接接口是双线的、抗噪声的，该解决方案允许使电缆长度大于300m。led深海灯9被设计以用于潜水深达500m，具有1500流明的总发光亮度，在大深度处提供良好的照明。水下摄像机(未示出)以一个自由度安装在旋转支撑件(未示出)上，允许在不改变rouuv位置的情况下获得概览图像。压力和温度传感器(未示出)、泄漏传感器(未示出)在泄漏检测的情况下提供立即感应。5个电池的壳体包含蓄电池或电池，例如14.8v、18ah的锂离子电池，在正常运行中提供了高达2小时的连续运行，在非密集操作模式下提供了高达4小时。
32.rouuv经由声纳通信信道、经由声纳调制解调器7或有线通信电缆(未示出)与海洋机器人综合体的控制面板互相连接。
33.工业实用性
34.该运载工具可以用于各种水下研究，在水下执行简单处理，例如水下物体的照片和视频拍摄，以及在水下机器人中。
35.专利文献
36.专利文献1：专利ru 193287
37.专利文献2：专利ru 173254
38.专利文献2：专利cn 206615369
39.专利文献2：专利ru 108747

技术特征：
1.一种遥控无人水下运载工具，包括圆柱形气密密封的中空壳体，所述圆柱形气密密封的中空壳体安装有通过螺纹连接件彼此连接的水平螺旋桨、竖直螺旋桨和浮力模块，其特征在于，所述浮力模块包括互相连接的外壳、形成椭圆形状的侧板和侧壁，并且位于所述浮力模块中的浮体同时对应于所述浮力模块的内部，排水孔被制成在所述外壳和所述侧壁中。2.根据权利要求1所述的遥控无人水下运载工具，其特征在于，所述外壳、所述侧板和所述侧壁通过螺纹连接件互相连接。3.根据权利要求1所述的遥控无人水下运载工具，其特征在于，所述外壳、所述侧板和所述侧壁通过粘合连接件互相连接。4.根据权利要求1所述的遥控无人水下运载工具，其特征在于，所述浮体由具有封闭单元的刚性聚氨酯泡沫体制成。

技术总结
运载工具属于水下技术领域，特别是用于海洋或河流目的的遥控无人水下运载器(ROUUV)。遥控无人水下运载工具包括圆柱形气密密封的中空壳体，该中空壳体安装有通过螺纹连接件彼此连接的水平螺旋桨、竖直螺旋桨和浮力模块。浮力模块包括互相连接的外壳、形成椭圆形状的侧板和侧壁，并且位于浮力模块中的浮体同时对应于该浮力模块的内部，排水孔被制成在壳体和侧壁中。侧壁中。侧壁中。


技术研发人员：鲁斯兰
受保护的技术使用者：高等教育自治非营利组织“因诺波利斯大学”地址
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2023/5/26