油电混合驱动两栖航行器及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种油电混合驱动两栖航行器及其控制方法，包括外壳组件、飞行组件以及滑翔机组件，飞行组件、滑翔机组件安装在外壳组件上，通过改变滑翔机组件中浮力调节筒内空气体积调节浮力使航行器浮出水面或潜入水中；飞行时，飞行组件中的升力螺旋桨提供飞行所需要的大部分升力，姿态调节螺旋桨调节飞行时的姿态，保证航行器的平稳飞行。本发明专利技术将内燃机驱动和电动机驱动相结合使能耗最多的升空部分使用燃油驱动，而对转矩敏感的姿态调整通过电机控制，极大地提高了续航时间，实现了空中和水下长距离、高精度以及高速度的要求，具备垂直起降、水平飞行的能力，能够进行持久的监测与监视任务，性能优良，实用性强。

Hybrid drive amphibious vehicle and its control method

【技术实现步骤摘要】
油电混合驱动两栖航行器及其控制方法
本专利技术涉及航空器
，具体地，涉及一种油电混合驱动两栖航行器及其控制方法。
技术介绍
海空两栖航行器是一种新型的跨介质运载平台，可同时进行空中、水面、水下探测等任务的高机动性运载平台。可以通过船载、岸基等形式进行布放与回收，能够进行远程遥控航行与自动航行，具备指定空域定位、定点航行、指定水域降落、自主水面航行、自主水下航行和飞行返航的功能，在海空立体观测、海洋环境调查、执行持久的情报收集和战场监视领域具备广泛的应用前景。采用传统电动机作为动力的多栖航行器，续航时间普遍不超过半小时，限制了多栖航行器的承压深度、浮力调节能力以及续航时间。油电混合的长续航海空两栖航行器采用燃油发动机和电动机混合动力的形式为航行器提供能量，其中燃油发动机具有能量密度大，转换效率高的特点，可显著提高多栖航行器的载重和续航能力。油电混合动力技术已经在汽车工业得到了较广泛的研究与应用，但多栖航行器相比于汽车工况更加复杂、环境变化尺度更大，大大限制了油电混合技术在多栖航行器领域中的应用。专利文献CN207015583U公开了一种可持续驻留水面的水空两栖太阳能驱动无人航行器，可持续驻留水面的水空两栖太阳能驱动无人航行器包括用于实现水上浮力产生和任务载荷安装的机身、用于实现水面浮力产生，太阳能电池板铺设且维持航行横向稳定性的机翼、推进系统，所述机翼连接于机身两侧，所述推进系统安装于机翼下方从翼根向外1/12～3/8的翼展之内，但该设计依靠太阳能驱动，影响了持续水下运行的续航能力。>
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种油电混合驱动两栖航行器及其控制方法。根据本专利技术提供的一种油电混合驱动两栖航行器，包括外壳组件、飞行组件以及滑翔机组件；所述飞行组件、滑翔机组件安装在外壳组件上。优选地，所述滑翔机组件包括浮力调节筒1、两个固定翼2以及固定翼支撑环；所述两个固定翼2通过固定翼支撑环紧固安装在浮力调节筒1的两侧并相对于浮力调节筒1对称布置；所述浮力调节筒1中设置有推杆16。优选地，所述外壳组件包括电器件舱11和燃油驱动舱7；所述电器件舱11的上面安装燃油驱动舱7，所述电器件舱11的下面与浮力调节筒1紧固连接；所述电器件舱11的内部设置有推杆电机15；所述推杆电机15能够驱使推杆16沿浮力调节筒1轴向的方向运动。优选地，所述飞行组件包括姿态调整旋翼组件以及升力旋翼组件；所述姿态调整旋翼组件安装在电器件舱11上；所述升力旋翼组件安装在燃油驱动舱7上。优选地，所述升力旋翼组件包括油箱8、内燃机9以及升力螺旋桨10；所述油箱8和内燃机9管路连接且都安装在燃油驱动舱7的内部；所述升力螺旋桨10安装在沿燃油驱动舱7竖直方向的上方；所述内燃机9与升力螺旋桨10通过驱动轴驱动连接。优选地，所述升力螺旋桨10采用共轴的双层螺旋桨。优选地，所述姿态调整旋翼组件包括多个姿态调节螺旋桨4、多个防水无刷电机5以及电源12；所述防水无刷电机5的上部安装姿态调节螺旋桨4；所述防水无刷电机5的下部安装在旋翼支撑杆3的一端；旋翼支撑杆3的另一端安装在电器件舱11上；多个姿态调节螺旋桨4以及相匹配的防水无刷电机5沿电器件舱11的周向均匀布置；所述电源12安装在电器件舱11的内部，电源12与防水无刷电机5电连接。优选地，所述电器件舱11上设置有电调6、控制模块17以及动态密封孔18；所述电调6与防水无刷电机5电连接；所述控制模块17能够控制电调6调节防水无刷电机5驱使姿态调节螺旋桨4自折叠并同时将动态密封孔18密封扣合。优选地，所述控制模块17包括以下子模块：信号获取子模块：获取深度信号、压力信号以及远程控制信号；飞行控制子模块：控制飞行组件的运行；浮力控制子模块：控制滑翔机组件的运行。根据本专利技术提供的一种油电混合驱动两栖航行器的控制方法，采用所述的油电混合驱动两栖航行器控制，包括如下步骤：出水步骤：控制器控制浮力调节筒1通过增加筒内空气体积增加浮力，航行器浮出水面，令防水无刷电机5运行，姿态调节螺旋桨4转动并张开，动态密封孔18打开；飞行步骤：控制电调6，控制对多个防水无刷电机5的输出电流，令多个姿态调节螺旋桨4之间产生转速差来调节飞行姿态，同时内燃机9带动升力螺旋桨10产生主要的升力；入水步骤：令防水无刷电机5关闭，姿态调节螺旋桨4收缩，关闭动态密封孔18，浮力调节筒1通过减少内部空气体积减少浮力；水下滑翔步骤：通过浮力调节筒1内部的浮力调节来进行水下滑翔。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术将内燃机驱动和电动机驱动相结合，在能量消耗较多的驱使航行器升空的作业时使用燃油作为主要能量；在能量消耗较少、控制航行器性能要求较高的姿态调整用电能作为主要能量；既能够实现空中长距离、高精度、长续航时间以及高速度的要求，又能够实现水下长时间、低能耗、长距离航行，具备垂直起降、水平飞行，能够进行广阔天空和深海打样的海空联合观测，执行持久的监测与监视任务，性能优良，实用性强。2、通过推杆16能够控制浮力调节筒1中充水多多少从而控制航行器浮出水面或潜进入水中的深度，结构简单，操作灵活。3、升力螺旋桨10采用共轴的双层螺旋桨，两层螺旋桨在转动时朝相反的方向转动，消除了现有技术中单一螺旋桨在转动时产生的扭矩，结构合理，实用性强。4、固定翼2对称的安装结构，在航行器在空中飞行或水中滑翔时都能够平衡姿态，减小了阻力，结构合理。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的侧面透视示意图；图3为本专利技术的不同的运动模式与运动模式切换示意图。图中示出：1-浮力调节筒7-燃油驱动舱13-上固定翼支撑环2-固定翼8-油箱14-下固定翼支撑环3-旋翼支撑杆9-内燃机15-推杆电机4-姿态调节螺旋桨10-升力螺旋桨16-推杆5-防水无刷电机11-电器舱17-控制模块6-电调12-电源18-动态密封孔具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的一种油电混合驱动两栖航行器，包括外壳组件、飞行组件以及滑翔机组件，所述飞行组件、滑翔机组件安装在外壳组件上；如图1所示，在水下滑翔的过程中，浮力调节筒1通过改变浮力调节筒1内空气体积调节浮力使航行器浮出水面或者潜入水下，固定翼2能让升降过程转换为水下滑翔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，包括外壳组件、飞行组件以及滑翔机组件；/n所述飞行组件、滑翔机组件安装在外壳组件上。/n

【技术特征摘要】
1.一种油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，包括外壳组件、飞行组件以及滑翔机组件；
所述飞行组件、滑翔机组件安装在外壳组件上。


2.根据权利要求1所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述滑翔机组件包括浮力调节筒(1)、两个固定翼(2)以及固定翼支撑环；
所述两个固定翼(2)通过固定翼支撑环紧固安装在浮力调节筒(1)的两侧并相对于浮力调节筒(1)对称布置；
所述浮力调节筒(1)中设置有推杆(16)。


3.根据权利要求2所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述外壳组件包括电器件舱(11)和燃油驱动舱(7)；
所述电器件舱(11)的上面安装燃油驱动舱(7)，所述电器件舱(11)的下面与浮力调节筒(1)紧固连接；
所述电器件舱(11)的内部设置有推杆电机(15)；
所述推杆电机(15)能够驱使推杆(16)沿浮力调节筒(1)轴向的方向运动。


4.根据权利要求3所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述飞行组件包括姿态调整旋翼组件以及升力旋翼组件；
所述姿态调整旋翼组件安装在电器件舱(11)上；
所述升力旋翼组件安装在燃油驱动舱(7)上。


5.根据权利要求4所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述升力旋翼组件包括油箱(8)、内燃机(9)以及升力螺旋桨(10)；
所述油箱(8)和内燃机(9)管路连接且都安装在燃油驱动舱(7)的内部；
所述升力螺旋桨(10)安装在沿燃油驱动舱(7)竖直方向的上方；
所述内燃机(9)与升力螺旋桨(10)通过驱动轴驱动连接。


6.根据权利要求5所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述升力螺旋桨(10)采用共轴的双层螺旋桨。


7.根据权利要求5所述的油电混合驱动两栖航行器，其特征在于，所述姿态调整旋翼组件包括多个姿态调节螺旋桨(4)、多个防水无刷电机(5)以及电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾铮，胡锐，吕晨昕，连琏，卢迪，熊程珂，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31