申请/专利权人：南京理工大学

申请日：2018-07-10

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN108945362B

主分类号：B63G8/00

分类号：B63G8/00;B63G8/28;B63G8/39;B63G8/16;B63H21/18

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2019.01.01#实质审查的生效;2018.12.07#公开

摘要：本发明公开了一种海底潜航器，包括母体潜航器和多个子潜航器，母体潜航器包括推进系统、航向控制系统、武器发射系统、多个子潜航器储存‑充能‑修复单元、母体总控制系统、声纳发射接收处理系统、母体储气室、核电转换系统和电机动力系统，多个所述子潜航器储存‑充能‑修复单元覆盖于母体潜航器周身与母体潜航器固定连接，每个子潜航器储存‑充能‑修复单元中包括一个子潜航器；该海底潜航器可以很好地代替人类进行一系列深海领域的军事任务，它可以分出多个小型潜航器，实现全方位的立体侦察，同时也具有情报侦察，信息传输及打击敌方等多种功能，可以完成对于领海的巡航以及深海的侦察、科研等活动。

主权项：1.一种海底潜航器，包括母体潜航器和多个子潜航器（2），其特征在于，所述母体潜航器包括推进系统（11）、航向控制系统（12）、武器发射系统（13）、多个子潜航器储存-充能-修复单元（14）、母体总控制系统（15）、声纳发射接收处理系统（16）、母体储气室（17）、核电转换系统（18）和电机动力系统（19），所述推进系统（11）位于母体潜航器尾端，多个所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）覆盖于母体潜航器周身与母体潜航器固定连接，每个所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）中包括一个子潜航器（2），所述母体总控制系统（15）、声纳发射接收处理系统（16）、母体储气室（17）、核电转换系统（18）和电机动力系统（19）设置在所述母体潜航器内部，所述子潜航器（2）包括至少一个传感器系统（21）、顶部外壳（22）、储气室（23）、螺旋桨机构（24）、声纳发射接收机构（25）、摄像头及水母总控制系统（26）和电源（27）；所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）为一长方体形结构，其上表面外露于海水，所述上表面包括左右两扇舱门（143），所述左右两扇舱门（143）能够沿上表面两侧的舱门轨道（144）相向滑动从而实现舱门（143）的打开和关闭；所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）包括储存室（145），所述储存室（145）位于舱门（143）内的储存-充能-修复单元（14）的内部，所述子潜航器（2）可收容于所述储存室（145），所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）还包括连通储存室（145）和所述上表面的排水系统（142），所述子潜航器储存-充能-修复单元（14）的靠近下表面的侧面设置有电缆通道（141），所述电缆通道（141）中设置有连接子潜航器和母体潜航器的通信电缆；所述子潜航器（2）还包括一中间平台（28），所述顶部外壳（22）覆盖在所述中间平台（28）上部且所述顶部外壳（22）的底部与所述中间平台（28）固定连接，所述顶部外壳（22）内部的中间平台（28）上设置有声纳发射接收机构（25）、电源（27）和摄像头及水母总控制系统（26），所述顶部外壳（22）与所述中间平台（28）所包围的顶部外壳（22）内部空间形成所述储气室（23），所述中间平台（28）的下部连接有螺旋桨机构（24），所述中间平台（28）的侧边连接有向下延伸的下部壳体（29），所述下部壳体（29）包容所述螺旋桨机构（24），在所述下部壳体（29）的外部连接有至少一个传感器系统（21）。

全文数据：一种海底潜航器技术领域[0001]本发明涉及海底探测技术领域，具体是一种海底潜航器。背景技术[0002]随着人类对资源的需求不断增加和海洋潜在资源不断的发现，海洋权益逐渐成为全球热点话题。各国纷纷发展自己的海军军事以保证自己在深海的利益。当下中国也需要提升对本国领海主权的维护和对深海的探索。由于深海环境复杂，突发情况较多，不适宜人类直接开展活动。[0003]与对天空和太空的探索相比，人类对深海的认知还停留在一个相对较低的水平。这是因为随着深度的增加，海水的压力倍增，再加上各种复杂洋流、暗礁、海山等的综合作用，使人类在深海活动面临的困难远比空中多的多。因此，人类在深海装备的研宄上要远远落后于飞行器。[0004]随着技术的进步和发展，现在的无人潜航器性能逐步成熟和完善。从20世纪90年代开始，以美国为首的西方国家开始对这种机动灵活的新型水下作战力量感兴趣，投入巨额资金支持它的改进发展。1988年，美国海军和国防预研局制定了“水域全覆盖”仿生型潜航器的发展规划。1999年，美国海军研制出第一代搜索鱼雷用无人潜航器侦察系统。目前，美国海军己经成为首屈一指的无人潜航器用户。除了美国，俄罗斯、英国、法国、日本等国家也推出了一些性能优越的无人潜航器。[0005]但是现有的潜航器受到探测覆盖面窄、信息收集不全面不灵活等问题的困扰。发明内容[0006]本发明提供一种海底潜航器满足水域全覆盖探测，可以很好地代替人类进行一系列深海领域的军事任务，实现全方位的立体侦察，同时也具有情报侦察，信息传输及打击敌方等多种功能，可以完成对于领海的巡航以及深海的侦察、科研等活动。[0007]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0008]—种海底潜航器，包括母体潜航器和多个子潜航器，所述母体潜航器包括推进系统、航向控制系统、武器发射系统、多个子潜航器储存-充能-修复单元、母体总控制系统、声纳发射接收处理系统、母体储气室、核电转换系统和电机动力系统，所述推进系统位于母体潜航器尾端，多个所述子潜航器储存-充能-修复单元覆盖于母体潜航器周身与母体潜航器固定连接，每个所述子潜航器储存-充能-修复单元中包括一个子潜航器，所述母体总控制系统、声纳发射接收处理系统、母体储气室、核电转换系统和电机动力系统设置在所述母体潜航器内部，所述子潜航器包括至少一个传感器系统、顶部外壳、储气室、螺旋桨机构、声纳发射接收机构、摄像头及水母总控制系统和电源。[0009]进一步地，所述推进系统为螺旋桨推进系统，所述航向控制系统位于母体潜航器后部，所述武器发射系统位于母体潜航器底部。[0010]进一步地，所述母体总控制系统位于所述母体潜航器靠近头部位置，母体总控制系统依次通过连接管路连接声纳发射接收处理系统、第一母体储气室、核电转换系统、第二母体储气室和电机动力系统，所述连接管路中设置有通信线路，所述电机动力系统与所述推进系统连接以为其提供动力。[0011]进一步地，所述子潜航器储存-充能-修复单元为一长方体形结构，其上表面外露于海水，所述上表面包括左右两扇舱门，所述左右两扇舱门能够沿上表面两侧的舱门轨道相向滑动从而实现舱门的打开和关闭;所述储存室位于舱门内的储存-充能-修复单元的内部，所述子潜航器可收容于所述储存室，所述子潜航器储存-充能-修复单元还包括连通储存室和所述上表面的排水系统，所述子潜航器储存-充能-修复单元的靠近下表面的侧面设置有电缆通道，所述电缆通道中设置有连接子潜航器和母体潜航器的通信电缆。[0012]进一步地，所述子潜航器还包括一中间平台，所述顶部外壳覆盖在所述中间平台上部且所述顶部外壳的底部与所述中间平台固定连接，所述顶部外壳内部的中间平台上设置有声纳发射接收机构、电源和摄像头及水母总控制系统，所述顶部外壳与所述中间平台所包围的顶部外壳内部空间形成所述储气室，所述中间平台的下部连接有螺旋桨机构，所述中间平台的侧边连接有向下延伸的下部壳体，所述下部壳体包容所述螺旋桨机构，在所述下部壳体的外部连接有至少一个传感器系统。[0013]进一步地，所述顶部外壳为一半球形，所述中间平台为一圆形平台，所述下部壳体为一圆柱形。[0014]进一步地，所述顶部外壳为单向透视功能的镀膜玻璃。[0015]进一步地，所述传感器系统数量为4个，均布于所述下部壳体的外部，所述声纳发射接收机构数量为8个，均布于所述中间平台上表面。[0016]进一步地，所述螺旋桨机构包括4个螺旋桨，所述4个螺旋桨均可单独控制。[0017]进一步地，所述电源为充电电池。[0018]与现有技术相比，本发明的有益效果是：[0019]1本发明的海底潜航器可实现水域全覆盖探测，母体潜航器采用核动力电池，能源储备量足以供给自身及其所携带的子潜航器长时间执行任务；[0020]⑵采用控制系统母体潜航器携带及侦测系统子潜航器携带）的分离模式，工作人员控制母体潜航器，母体潜航器控制子潜航器，极大地简化了控制技术；[0021]3采用储存-充能-修复系统，执行科研任务时，子潜航器会定时回到母体潜航器中进行修复充能，对坏掉的零件母体控制系统会自动进行更换，提高了整体的零件利用率，子潜航器如遇突发情况损坏不能自动回到母体时，母体控制系统会定位其位置进行回收；[0022]⑷采用无人操作，远程控制的设计，可以按照预设航路进行侦察、巡航，母体潜航器通过声波对子潜航器进行控制、通信，顺应了现代科技的发展潮流；[0023]⑸子潜航器采用仿水母的外壳的设计，增加了隐蔽性。附图说明[0024]图1为本发明海底潜航器的结构示意图。[0025]图2为本发明母体潜航器外部的结构示意图。[0026]图3为本发明母体潜航器内部的结构示意图。[0027]图4为本发明子潜航器储存-充能-修复单元的结构示意图。[0028]图5为本发明子潜航器外部的结构示意图。[0029]图6为本发明子潜航器内部的结构示意图。[0030]图中：2-子潜航器、11-推进系统、12-航向控制系统、13-武器发射系统、14—子潜航器储存-充能-修复单元、I5-母体总控制系统、16-声纳发射接收处理系统、17_母体储气室、18-核电转换系统、19-电机动力系统、141-电缆通道、142-排水系统、143-舱门、144-舱门轨道、145_储存室、21-传感器系统、22-顶部外壳、23-储气室、螺旋桨机构、25-声纳发射接收机构、26-摄像头及水母总控制系统、27-电源、28-中间平台、29-下部壳体。具体实施方式[0031]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。[0032]请参阅图1-2，一种海底潜航器，包括母体潜航器和多个子潜航器2，所述母体潜航器包括推进系统11、航向控制系统12、武器发射系统13、多个子潜航器储存-充能-修复单元14、母体总控制系统I5、声纳发射接收处理系统16、母体储气室17、核电转换系统18和电机动力系统19,所述推进系统11位于母体潜航器尾端，多个所述子潜航器储存-充能-修复单元14覆盖于母体潜航器周身与母体潜航器固定连接，每个所述子潜航器储存-充能-修复单元14中包括一个子潜航器2,所述母体总控制系统15、声纳发射接收处理系统16、母体储气室17、核电转换系统18和电机动力系统19设置在所述母体潜航器内部，所述子潜航器2包括至少一个传感器系统21、顶部外壳22、储气室23、螺旋桨机构24、声纳发射接收机构25、摄像头及水母总控制系统26和电源27。[0033]进一步地，所述推进系统11为螺旋桨推进系统，所述航向控制系统位于母体潜航器后部，所述武器发射系统13位于母体潜航器底部。[0034]进一步地，参见，1、3，所述母体总控制系统15位于所述母体潜航器靠近头部位置，母体总控制系统15依次通过连接管路连接声纳发射接收处理系统16、第一母体储气室17-1、核电转换系统18、第二母体储气室17-2和电机动力系统19，所述连接管路中设置有通信线路，所述电机动力系统19与所述推进系统11连接以为其提供动力，所述母体总控制系统15能够实现地面控制人员与母体潜航器的通信控制以及与子潜航器的通信控制。[0035]进一步地，参见图4,所述子潜航器储存-充能-修复单元14为一长方体形结构，其上表面外露于海水，所述上表面包括左右两扇舱门143,所述左右两扇舱门143能够沿上表面两侧的舱门轨道144相向滑动从而实现舱门143的打开和关闭；所述储存室145位于舱门143内的储存-充能-修复单元14的内部，所述子潜航器2可收容于所述储存室145,所述子潜航器储存-充能-修复单元14还包括连通储存室145和所述上表面的排水系统142,所述子潜航器储存-充能-修复单元14的靠近下表面的侧面设置有电缆通道141，所述电缆通道141中设置有连接子潜航器和母体潜航器的通信电缆。[0036]进一步地，参见图5-6，所述子潜航器2还包括一中间平台28，所述顶部外壳22覆盖在所述中间平台28上部且所述顶部外壳22的底部与所述中间平台28固定连接，所述顶部外壳22内部的中间平台28上设置有声纳发射接收机构25、电源27和摄像头及水母总控制系统26,所述顶部外壳22与所述中间平台2S所包围的顶部外壳22内部空间形成所述储气室23，所述中间平台28的下部连接有螺旋桨机构24,所述中间平台28的侧边连接有向下延伸的下部壳体29，所述下部壳体29包容所述螺旋桨机构24，在所述下部壳体29的外部连接有至少一个传感器系统21。[0037]进一步地，所述顶部外壳22为一半球形，所述中间平台28为一圆形平台，所述下部壳体29为一圆柱形。[0038]进一步地，所述顶部外壳22为单向透视功能的镀膜玻璃从而使得外壳内部与外界隔离，所述单向透视功能的镀膜玻璃能够使得从外壳22内部可以观察到外部的景象并且从外壳22外部无法观察到内部的景象。[0039]进一步地，所述传感器系统21数量为4个，均布于所述下部壳体29的外部，所述声纳发射接收机构25数量为8个，均布于所述中间平台28上表面。[0040]进一步地，所述螺旋桨机构24包括4个螺旋桨，所述4个螺旋桨均可单独控制。[0041]进一步地，所述电源27为充电电池[0042]本发明的工作原理是：[0043]母体潜航器：[0044]指挥人员在岸上用控制程序控制母体总控制系统15,母体下水后，根据导航系统进行航行，推进系统11提供动力，航向控制系统12控制航向，母体储气室17控制内部储气量来控制下潜深度，到达指定海域后，在程序的控制下，每下潜二十米的深度释放一定数量的子潜航器并对每个子潜航器进行声纳数据连接及控制，实现一定水域的全面覆盖。[0045]所述母体总控制系统15发出行动指令，由声纳发射接收处理系统16传输给各个子潜航器的八声纳发射接收机构25,由水母总控制系统26控制子潜航器完成采集信息的任务如海底形貌、海底生物分布情况、水质信息、敌方海底军事信息等并返回子潜航器储存-充能-修复单元14将搜集到的信息通过电缆通道141传输到母体总控制系统15并进行修复和充电。[0046]子潜航器：[0047]舱门143打开，子潜航器由水母总控制系统26控制，用水母储气室23调整储气量进行升降，用四个独立的螺旋桨机构24差速转动形成水流来改变方向，用传感器系统21、摄像头采集各自分配到的水域的信息；其间，用声纳发射接收机构25随时接收母体潜航器的信息，以保持对危险的高度警惕性和整体水域的侦测时效性，信息采集完毕后子潜航器回到母体中的子潜航器储存-充能-修复单元14中，舱门143闭合后排水系统142排出多余水量，子潜航器进行数据传输与充能修复。[0048]如果位置暴露，母体潜航器先返航，回到安全区域。由母体潜航器对子潜航器下达指令，必要时启动程序性自爆。在返航途中一旦确定敌方位置，母体潜航器也可以用武器发射系统13对其进行攻击。[0049]本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

权利要求：1.一种海底潜航器，包括母体潜航器和多个子潜航器2，其特征在于，所述母体潜航器包括推进系统（11、航向控制系统（12、武器发射系统（13、多个子潜航器储存-充能-修复单元14、母体总控制系统（15、声纳发射接收处理系统（16、母体储气室（17、核电转换系统（18和电机动力系统（19，所述推进系统（11位于母体潜航器尾端，多个所述子潜航器储存-充能-修复单元14覆盖于母体潜航器周身与母体潜航器固定连接，每个所述子潜航器储存-充能-修复单元（14中包括一个子潜航器2，所述母体总控制系统15、声纳发射接收处理系统16、母体储气室（17、核电转换系统（18和电机动力系统（19设置在所述母体潜航器内部，所述子潜航器2包括至少一个传感器系统（21、顶部外壳22、储气室23、螺旋桨机构24、声纳发射接收机构25、摄像头及水母总控制系统26和电源27。2.根据权利要求1所述的海底潜航器，其特征在于，所述推进系统（11为螺旋桨推进系统，所述航向控制系统（12位于母体潜航器后部，所述武器发射系统（13位于母体潜航器底部。3.根据权利要求1所述的海底潜航器，其特征在于，所述母体总控制系统（15位于所述母体潜航器靠近头部位置，母体总控制系统15依次通过连接管路连接声纳发射接收处理系统16、第一母体储气室17-1、核电转换系统18、第二母体储气室17-2和电机动力系统（19，所述连接管路中设置有通信线路，所述电机动力系统（19与所述推进系统（11连接以为其提供动力。4.根据权利要求1-3任一项所述的海底潜航器，其特征在于，所述子潜航器储存_充能_修复单元（14为一长方体形结构，其上表面外露于海水，所述上表面包括左右两扇舱门143，所述左右两扇舱门（143能够沿上表面两侧的舱门轨道（144相向滑动从而实现舱门（143的打开和关闭；所述储存室（145位于舱门（143内的储存-充能-修复单元（14的内部，所述子潜航器（2可收容于所述储存室（145，所述子潜航器储存-充能-修复单元14还包括连通储存室（145和所述上表面的排水系统（142，所述子潜航器储存-充能-修复单元14的靠近下表面的侧面设置有电缆通道141，所述电缆通道141中设置有连接子潜航器和母体潜航器的通信电缆。5.根据权利要求4所述的海底潜航器，其特征在于，所述子潜航器2还包括一中间平台（28，所述顶部外壳22覆盖在所述中间平台（28上部且所述顶部外壳泛2的底部与所述中间平台（28固定连接，所述顶部外壳22内部的中间平台（28上设置有声纳发射接收机构25、电源27和摄像头及水母总控制系统26，所述顶部外壳22与所述中间平台28所包围的顶部外壳22内部空间形成所述储气室2¾，所述中间平台（28的下部连接有螺旋桨机构24，所述中间平台（28的侧边连接有向下延伸的下部壳体29，所述下部壳体29包容所述螺旋桨机构24，在所述下部壳体29的外部连接有至少一个传感器系统21。6.根据权利要求5所述的海底潜航器，其特征在于，所述顶部外壳22为一半球形，所述中间平台（28为一圆形平台，所述下部壳体29为一圆柱形。7.根据权利要求6所述的海底潜航器，其特征在于，所述顶部外壳22为单向透视功能的镀膜玻璃。8.根据权利要求6所述的海底潜航器，其特征在于，所述传感器系统21数量为4个，均布于所述下部壳体29的外部，所述声纳发射接收机构25数量为8个，均布于所述中间平台（28上表面。9.根据权利要求5所述的海底潜航器，其特征在于，所述螺旋桨机构（24包括4个螺旋桨，所述4个螺旋桨均可单独控制。10.根据权利要求5所述的海底潜航器，其特征在于，所述电源27为充电电池。

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