自主水下航行器虎鲸计划结构设计

这款自主水下航行器的结构设计，核心围绕近岸浅水水域的常态化探测作业需求展开，区别于大型深海AUV的大尺寸、高续航设计取向，整体采用分段式圆柱舱体布局，在控制整体外径的前提下最大化内部可用装载空间，适配小型作业船的吊放、人工辅助布放的使用场景，不需要依赖大型收放设备就能完成部署，大幅降低近岸作业的配套门槛。

从实际作业场景来看，这类小型AUV可覆盖近岸水文普查、水下管线巡检、浅水区地形扫描、养殖区水下状况排查等多种任务，既可以切换至全自主模式按照预设航迹完成定深巡航、数据采集，也能切换至ROV遥控模式，通过水面端的操控指令完成定点悬停、近距离目标观测，适配不同任务的灵活需求。舱体前端采用透明耐压端盖设计，内置的摄像模组可直接透过端盖完成前方水域的影像采集，不需要额外设计外置摄像头的密封耐压结构，既减少了壳体的密封点位，也降低了整体结构重量。

结构设计上，整舱采用模块化分段思路，从前到后依次为观测传感舱、核心控制舱、动力能源舱、尾部推进舱，各段舱体之间采用法兰式密封连接，配合径向密封圈完成静密封，每段舱体可独立拆解，方便内部元器件的安装调试与后期维护更换。舱体外壳采用薄壁回转体结构，在保证耐压强度的前提下尽可能压缩壳体壁厚，预留更多内部空间装载电池、控制板、传感模块等组件；外壳表面预留的若干小型安装凸台，可根据任务需求加装外置传感探头、辅助标识件，不需要对主壳体做二次加工就能完成功能拓展。

舱体尾部的导流端盖采用流线型弧面设计，减少航行过程中的尾部紊流阻力，端盖上预留的推进器安装位可适配小型螺旋桨推进模块，配合舱体内部布置的姿态调整组件，可完成定深、转向、悬停等基础航行动作。内部的元器件安装采用分层导轨式布局，所有电路板、电池组、传感模块都通过标准化安装支架固定在舱内的纵向导轨上，安装位置可根据实际配重需求前后调整，方便整设备的重心配平，保证航行过程中的姿态稳定，避免出现头重脚轻或者侧倾的问题。

安装边界方面，整舱的外径控制在单人可环抱的尺寸范围内，总长度适配小型作业船的甲板存放空间，吊点设计在舱体重心位置的外壳加强筋处，布放时可通过单吊点完成起吊，不需要额外设计多点吊具；舱体两端的端盖都做了圆弧过渡处理，避免布放回收过程中磕碰造成壳体损伤，同时所有密封连接面都设计了定位止口，装配时可快速定位，保证密封圈的压缩量均匀，避免因装配错位导致的密封失效问题。

考虑到3D打印制作的适配性，整个壳体结构都做了壁厚均匀化处理，避免出现大壁厚差导致的打印变形问题，所有连接孔位都预留了足够的安装余量，打印完成后只需要简单的后处理就能完成装配，不需要复杂的二次机加工；内部的安装支架也采用轻量化镂空设计，在保证结构强度的前提下尽可能减少自重，提升设备的有效载荷占比，让有限的电池容量可以支撑更长的作业时长。

在功能实现上，这套结构预留了足够的扩展空间，除了基础的摄像观测模块，还可以根据任务需求更换前舱端盖，加装声呐、水质检测传感器等不同功能组件，不需要改动主舱体的结构就能完成功能切换，适配不同行业的水下作业需求；舱体内部的走线都设计了专门的走线槽，避免航行过程中线路晃动干扰内部传感器的测量精度，同时也方便后期线路检修与元器件更换。