CN102887216B - 一种水下变体滑翔器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能做水下滑翔运动的水下变体滑翔器，属于水下动力系统领域。所述水下变体滑翔器包括可变体耐压壳体组件、可伸缩旋转机翼组件和液压驱动系统。其中，可变体耐压壳体组件包括头段、压环、可伸缩波纹密封件、限位压环、中段、尾段和第一液压缸；可伸缩旋转机翼组件包括左翼板、右翼板、双头液压缸、第二液压缸、机翼组件安装基座和固定环；尾段与中段之间采用楔环结构连接；液压驱动系统位于水下变体滑翔器内部。所述滑翔器通过第一液压缸实现头段和中段之间的伸缩运动；通过双头液压缸实现左、右翼板的伸缩运动；通过第二液压缸驱动左、右翼板作旋转运动，具有结构紧凑、功耗小、易于控制的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种能做水下滑翔运动的水下变体滑翔器，属于水下动力系统领域。
背景技术
水下滑翔器是依靠侧翼产生的水平动力在水下潜行的无需外部能源的潜航体。由于其内部安装了最先进的全球定位系统、精细的探测器和数据分析仪，因而水下滑翔器既可用于水下科考、地质勘探，还能进行海下军事监视。在不需要研究人员在场的情况下，它能在水下不间断工作几个月，世界各地的专家都可以通过因特网获得数据。根据水下滑翔器的功能特点，有人将它比作科研人员的水下移动办公室。目前，国内外研发出的水下滑翔器的主要功能和特点如下：
a)纺缍状外型；
b)两侧设计有一对机翼；
c)内置移动重物和旋转重物，用来调节姿态；通过浮力驱动系统实现上浮和下沉；通过泵把油液从内部打到外皮囊上升，油液回到内部下沉。
综上所述，无论是国外研制出的水下滑翔器，还是国内开发出的同类产品，其内部驱动机构或单元类型较多，控制复杂，最突出的问题是功耗损失大、使用寿命短且故障率高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、易于控制、功耗损失小的水下变体滑翔器，以克服现有技术的缺点。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种水下变体滑翔器，包括可变体耐压壳体组件、可伸缩旋转机翼组件和液压驱动系统。
其中，可变体耐压壳体组件包括头段、压环、可伸缩波纹密封件、限位压环、中段、尾段和第一液压缸；在头段内壁和中段内壁上分别设有一圈径向的环形突起，压环固定在头段内壁的环形突起上，限位压环固定在中段内壁的环形突起上；中段套装在头段内；可伸缩波纹密封件的一端通过压环与头段相连，另一端通过限位压环与中段连接，保证头段和中段连接处的密封性；第一液压缸位于头段和中段的连接处形成的空腔内，第一液压缸一端与压环固定连接，另一端与限位压环固定连接，通过与可伸缩波纹密封件配合使用实现头段和中段之间的伸缩运动；头段与中段的外径相配合，两者之间设有两道密封圈实现径向动密封；
可伸缩旋转机翼组件包括左翼板、右翼板、双头液压缸、第二液压缸、机翼组件安装基座和固定环；机翼组件安装基座前部为安装筒，在安装筒中心位置正下方固定安装推杆；双头液压缸固定安装在安装筒内部中心位置，左右翼板的翼轴对称安装在安装筒的两端，并分别与双头液压缸的两压头端固定连接，双头液压缸可驱动左、右翼板作伸缩运动；在壳体组件中段的中下部位置沿径向开有通孔，基座通过安装筒安装在通孔中，基座两端与中段之间分别设有两道密封圈实现径向动密封；第二液压缸通过固定环安装在中段内部，通过第二液压缸的压头端驱动机翼组件安装基座的推杆，从而驱动基座带动左、右翼板作旋转运动；
尾段与中段之间采用楔环结构连接，使壳体组件整体外形为流线型；优选尾段上安装有呈X状分布的四片尾翼板。
液压驱动系统位于水下变体滑翔器内部，可驱动第一液压缸、双头液压缸和第二液压缸运动。
有益效果
本发明提供了一种水下变体滑翔器，所述滑翔器通过第一液压缸实现头段和中段之间的伸缩运动；通过双头液压缸实现左、右翼板的伸缩运动；通过第二液压缸驱动机翼组件安装基座，从而驱动左、右翼板作旋转运动。
在液压驱动系统的驱动下，耐压壳体外壳和机翼组件伸长或缩短，可改变该滑翔器的排水量、重心和浮心，从而使其在海底上浮或下潜。在滑翔器上浮或下潜过程中，左、右翼板会发生旋转，改变了翼板的迎流面积和迎流角度，继而改变了滑翔器在水中的滑翔姿态和方向，具有结构紧凑、功耗小、易于控制的优点。
附图说明
图1是本发明所述的水下变体滑翔器的总体结构俯视图。
图2是所述滑翔器的总体结构侧视图。
图3是所述可变体耐压壳体的结构示意图。
图4是所述可伸缩旋转机翼的结构俯视图。
图5是所述可伸缩旋转机翼的结构侧视图。
图6是所述可伸缩旋转机翼的结构右视图。
其中，1-可变体耐压壳体组件、2-可伸缩旋转机翼组件、3-液压驱动系统、4-头段、5-压环、6-可伸缩波纹密封件、7-限位压环、8-中段、9-尾段、10-第一液压缸、11-左翼板、12-右翼板、13-双头液压缸、14-第二液压缸、15-机翼组件安装基座、16-固定环、17-安装筒、18-推杆。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的水下变体滑翔器，包括可变体耐压壳体组件、可伸缩旋转机翼组件和液压驱动系统。
其中，可变体耐压壳体组件包括头段4、压环5、可伸缩波纹密封件6、限位压环7、中段8、尾段9和第一液压缸10；在头段4内壁和中段8内壁上分别设有一圈径向的环形突起，压环5固定在头段4内壁的环形突起上，限位压环7固定在中段8内壁的环形突起上；中段8套装在头段4内；可伸缩波纹密封件6的一端通过压环5与头段4相连，另一端通过限位压环7与中段9连接，保证头段4和中段8连接处的密封性；第一液压缸10位于头段4和中段8的连接处形成的空腔内，第一液压缸10一端与压环5固定连接，另一端与限位压环7固定连接，通过与可伸缩波纹密封件6配合使用实现头段4和中段8之间的伸缩运动；头段4与中段8的外径相配合，两者之间设有两道密封圈实现径向动密封；
可伸缩旋转机翼组件包括左翼板11、右翼板12、双头液压缸13、第二液压缸14、机翼组件安装基座15和固定环16；机翼组件安装基座15前部为安装筒17，在安装筒17中心位置正下方固定安装推杆18；双头液压缸13固定安装在安装筒17内部中心位置，左右翼板11、12的翼轴对称安装在安装筒17的两端，并分别与双头液压缸13的两压头端固定连接，双头液压缸13可驱动左、右翼板11、12作伸缩运动；在壳体组件中段8的中下部位置沿径向开有通孔，基座15通过安装筒17安装在通孔中，基座15两端与中段8之间分别设有两道密封圈实现径向动密封；第二液压缸14通过固定环16安装在中段8内部，通过第二液压缸14的压头端驱动机翼组件安装基座15的推杆18，从而驱动基座15带动左、右翼板11、12作旋转运动；基座15与第二液压缸14之间采用万向球头连接方式，能保证基座15在做旋转运动时不会出现卡制现象；
尾段9与中段8之间采用楔环结构连接，使壳体组件整体外形为流线型；尾段9上安装有呈X状分布的四片尾翼板。
液压驱动系统位于水下变体滑翔器内部，包括电机、液压泵、控制阀、油箱组件和传感器，作用为驱动第一液压缸10、双头液压缸13和第二液压缸14运动。
所述水下变体滑翔器的工作方式如下：当所述可变体耐压壳体组件的排水重量小于其本身的重量时，滑翔器做下潜运动，并通过左翼板11和右翼板12产生的水平动力在水下滑行；当滑翔器下潜滑行一段时间后，在液压驱动系统的控制下，第一液压缸10和双头液压缸13伸长，滑翔器的排水重量变大，下潜加速度减缓；直至可变体耐压壳体组件的排水重量大于其本身的重量后，下潜加速度为负，下潜速度降低直至为负，此时滑翔器开始上升，且在左翼板11和右翼板12产生的水平动力作用下滑行。在滑翔器滑翔的过程中，第二液压缸14伸长或缩短，改变左、右翼板11、12迎流角度，从而减小滑动阻力，增大滑行过程中的水平动力，增加滑行距离，减少能量损耗。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种水下变体滑翔器，其特征在于：所述水下变体滑翔器包括可变体耐压壳体组件、可伸缩旋转机翼组件和液压驱动系统；
其中，可变体耐压壳体组件包括头段（4）、压环（5）、可伸缩波纹密封件（6）、限位压环（7）、中段（8）、尾段（9）和第一液压缸（10）；在头段（4）内壁和中段（8）内壁上分别设有一圈径向的环形突起，压环（5）固定在头段（4）内壁的环形突起上，限位压环（7）固定在中段（8）内壁的环形突起上；中段（8）套装在头段（4）内；可伸缩波纹密封件（6）的一端通过压环（5）与头段（4）相连，另一端通过限位压环（7）与中段（9）连接；第一液压缸（10）位于头段（4）和中段（8）的连接处形成的空腔内，第一液压缸（10）一端与压环（5）固定连接，另一端与限位压环（7）固定连接；头段（4）与中段（8）的外径相配合，两者之间为径向动密封；
可伸缩旋转机翼组件包括左翼板（11）、右翼板（12）、双头液压缸（13）、第二液压缸（14）、机翼组件安装基座（15）和固定环（16）；机翼组件安装基座（15）前部为安装筒（17），在安装筒（17）中心位置正下方固定安装推杆（18）；双头液压缸（13）固定安装在安装筒（17）内部中心位置，左右翼板（11、12）的翼轴对称安装在安装筒（17）的两端，并分别与双头液压缸（13）的两压头端固定连接；在壳体组件中段（8）的中下部位置沿径向开有通孔，基座（15）通过安装筒（17）安装在通孔中，基座（15）两端与中段（8）之间为径向动密封；第二液压缸（14）通过固定环（16）安装在中段（8）内部，通过第二液压缸（14）的压头端驱动机翼组件安装基座（15）的推杆（18）；
尾段（9）与中段（8）之间采用楔环结构连接，使壳体组件整体外形为流线型；
所述液压驱动系统位于水下变体滑翔器内部，作用为驱动第一液压缸（10）、双头液压缸（13）和第二液压缸（14）运动。
2.根据权利要求1所述的一种水下变体滑翔器，其特征在于：所述头段（4）与中段（8）之间，以及基座（15）两端与中段（8）之间均设有两道密封圈实现径向动密封。
3.根据权利要求1所述的一种水下变体滑翔器，其特征在于：尾段（9）上安装有呈X状分布的四片尾翼板。
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