【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航行器，更具体地说，涉及一种利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器。
技术介绍
1、空中无人机以其机动性强和效高率等优点，在民用领域广泛应用。在民用方面，无人机被广泛应用于物流配送、环境监测、农业植保等领域。而水下潜航器则具有水下长时间潜行、高度自主性、隐蔽性高等优点，在海洋科学研究、资源勘探、和巡逻等领域得到广泛应用。空中无人机和水下航行器研发技术的逐渐成熟，为了进一步提升单一设备的作业能力，集成二者技术的跨介质航行器迎来了研发热潮。
2、跨介质航行器可以在水和空气两种介质中灵活机动，具有隐蔽性好、自主性强、作业灵活等优点，在协同作战科学考察、海上营救等方面都有着十分广泛的应用前景。在实现航行器的两栖作业及顺利跨介质方面，采用固定翼和折叠翼结构，均能够迅速跨越水空介质，在空中稳定飞行，在水下隐蔽航行，全程无需人工控制；在实现空中巡航、水下蔽航、快速跨介质的同时，还能在水下连续定深并自主返航回收。
3、然而现有的跨介质航行器在设计方面仍存在许多矛盾或弱点：(1)快速入水与入水抨击：航行器在快速入水时会与水面产生较大冲击，这可能会造成其内部结构的损坏，而要想实现快速跨介质功能又必须满足高速入水的条件，因此现有的航行器难以同时兼顾入水时效与入水保护功能；(2)水下动力与出水时效：现有的跨介质航行器在出水时仅依靠螺旋桨，存在动力不足与出水时效慢的缺点；为航行器设置辅助推进器能够增加出水动力，提高出水时效，但往往会增加自重，反而不利于航行器快速出水；(3)为了实现跨介质航行器水下密度控制
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其可以借助气体浮力实现快速出水，借助气体可压缩性实现入水保护，同时借助气体浮力和可压缩性实现压载功能的新概念航行器。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，包括气体控制装置和机械控制装置，所述气体控制装置外部设置机械控制装置；
3、所述气体控制装置包括从上至下依次设置的高压气罐、浮力气囊、气泵和缓冲气囊；所述高压气罐为四个且由外部设置的气罐外壳包裹支撑呈圆形分布，所述气罐外壳顶部设置有机尾外壳，所述气罐外壳底部从外到内依次气囊外壳、浮力气囊和气囊内壳，所述浮力气囊通过夹持器设置在气囊内壳上；所述气泵设置在气囊外壳的底部，所述气泵为两个且均通过固定板设置缓冲气囊上部，所述缓冲气囊外部套设有机头外壳；
4、所述机械控制装置包括动力推进模块、机臂折叠模块、分水起落模块和机臂折叠层外壳，所述机臂折叠模块为四个且由外部设置的机臂折叠层外壳固定支撑呈圆形分布，每个所述机臂折叠模块的末端均设置动力推进模块设置，所述分水起落模块设置在机臂折叠模块的下端。
5、按上述方案，所述动力推进模块包括从上至下依次设置的水用螺旋桨、螺旋桨固定外壳和空用螺旋桨，所述动力推进模块以水用螺旋桨和空用螺旋桨为核心构件，所述水用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳上端，所述空用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳下端。
6、按上述方案，所述分水起落模块包括从上至下依次设置的驱动电机、中心主架、支撑杆和可折叠杆，所述支撑杆设置在可折叠杆内部中心，所述可折叠杆和支撑杆设置在中心主架前端，所述驱动电机设置在中心主架尾端；所述驱动电机带动支撑杆上下移动，所述支撑杆带动可折叠杆开合实现分水起落模块的折叠功能。
7、按上述方案，所述固定板与机头外壳末端连接。
8、按上述方案，所述机臂折叠模块中的可折叠机臂设置在机臂折叠层外壳上。
9、按上述方案，所述机尾外壳与气罐外壳上端连接，所述气罐外壳下端与机臂折叠层外壳上端连接，所述机臂折叠层外壳下端与气囊外壳上端连接，所述气囊外壳下端与机头外壳连接。
10、按上述方案，所述动力推进模块设置在机臂折叠模块中的可折叠机臂末端，所述分水起落模块设置在机头部位，所述分水起落模块中的构件中心主架与固定板连接。
11、实施本专利技术的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，具有以下有益效果：
12、1、本专利技术的航行器提出借助气囊浮力和螺旋桨转动双动力方式实现航行器快速出水跨介质，解决了现有航行器快速跨介质与自身结构轻量化的矛盾；
13、2、本专利技术航行器可通过机械装置的结构变形配合气体装置的充气分配，可根据环境实现适时变形匹配对应工作要求，可以同时实现入水结构保护、出水动力辅助以及多种航姿匹配的三种功能；
14、3、本专利技术航行器合理地利用了气体的可压缩性，当气体压缩时，方便气体的存储，同时也能减小航行器自身体积，从而有利于航行器在空中的飞行。
15、4、本专利技术航行器为其引入气体控制装置，可实现压载功能，解决了现有航行器水下航行时压载水系统的设计与空中飞行时自身轻量化设计的矛盾。
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1.一种利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，包括气体控制装置和机械控制装置，所述气体控制装置外部设置机械控制装置；
2.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述动力推进模块包括从上至下依次设置的水用螺旋桨、螺旋桨固定外壳和空用螺旋桨，所述动力推进模块以水用螺旋桨和空用螺旋桨为核心构件，所述水用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳上端，所述空用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳下端。
3.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述分水起落模块包括从上至下依次设置的驱动电机、中心主架、支撑杆和可折叠杆，所述支撑杆设置在可折叠杆内部中心，所述可折叠杆和支撑杆设置在中心主架前端，所述驱动电机设置在中心主架尾端；所述驱动电机带动支撑杆上下移动，所述支撑杆带动可折叠杆开合实现分水起落模块的折叠功能。
4.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述固定板与机头外壳末端连接。
5.根据权利要求1所述的
6.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述机尾外壳与气罐外壳上端连接，所述气罐外壳下端与机臂折叠层外壳上端连接，所述机臂折叠层外壳下端与气囊外壳上端连接，所述气囊外壳下端与机头外壳连接。
7.根据权利要求6所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述动力推进模块设置在机臂折叠模块中的可折叠机臂末端，所述分水起落模块设置在机头部位，所述分水起落模块中的构件中心主架与固定板连接。
...【技术特征摘要】
1.一种利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，包括气体控制装置和机械控制装置，所述气体控制装置外部设置机械控制装置；
2.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述动力推进模块包括从上至下依次设置的水用螺旋桨、螺旋桨固定外壳和空用螺旋桨，所述动力推进模块以水用螺旋桨和空用螺旋桨为核心构件，所述水用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳上端，所述空用螺旋桨设置在螺旋桨固定外壳下端。
3.根据权利要求1所述的利用气体浮力与可压缩性的适时变姿态快速跨介质航行器，其特征在于，所述分水起落模块包括从上至下依次设置的驱动电机、中心主架、支撑杆和可折叠杆，所述支撑杆设置在可折叠杆内部中心，所述可折叠杆和支撑杆设置在中心主架前端，所述驱动电机设置在中心主架尾端；所述驱动电机带动支撑杆上下移动，所述支撑杆带动可折叠杆开合实...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海宇，陈雨曦，刘盈，孔祥韶，李国豪，郑成，王一雯，国新月，何健，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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