CN102923262A - 小水线面半潜复合水面无人艇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种小水线面半潜复合水面无人艇，包括水下潜体、垂直设置在水下潜体中部上的支撑体、固定支撑在支撑体顶部的水面浮体以及设置在水下潜体艉部的推进装置，水面浮体顶部嵌装有可升降感知平台，支撑体两侧自上而下对称设有三层水翼，上层水翼设置在水面浮体下方，中间层水翼位于上层水翼下方，下层水翼水平设置在支撑体下侧。本发明综合性能优于单体滑行艇和常规三体艇型无人艇，特别是摇荡运动性能得到极大改善，其适航性较单体滑行艇和常规三体艇型水面无人艇高60%以上，使得小型无人艇在高海况环境条件下正常作业成为可能。

Description

小水线面半潜复合水面无人艇
技术领域
本发明涉及一种无人艇，特指一种用于水上监测的小水线面半潜复合水面无人艇，属于高性能船舶技术领域。 
背景技术
水面无人艇是一个可以在复杂海洋环境中执行各种军用和民用任务的智能化无人平台，因其体积小、隐形性好，近些年得到世界各国的重视与发展。目前，国内无人艇普遍采用单体滑行艇或常规三体艇型无人艇，单体滑行艇和常规三体艇型无人艇排水量小，静浮或高速航行时稳定性差（特别是摇荡运动），很难在高海况条件下正常工作，大大影响了其适航性，航行经济性差。 
发明内容
本发明的目的是提供一种静浮或高速航行时稳定性好、适航性好的小水线面半潜复合水面无人艇。 
本发明通过以下技术方案予以实现： 
一种小水线面半潜复合水面无人艇，包括水下潜体、垂直设置在水下潜体中部上的支撑体、固定支撑在支撑体顶部的水面浮体以及设置在水下潜体艉部的推进装置，水面浮体顶部嵌装有可升降感知平台，支撑体两侧自上而下对称设有三层水翼，上层水翼设置在水面浮体下方，为倒V形结构，中间层水翼位于上层水翼下方，为V形结构，下层水翼水平设置在支撑体下侧；所述支撑体横剖面为对称翼形，三层水翼横剖面均为弓形。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。 
前述的小水线面半潜复合水面无人艇，其中所述水下潜体为艏部大艉部小的长椭圆柱体，水下潜体长宽比为5～15，宽高比为1.2～2.6。 
前述的小水线面半潜复合水面无人艇，其中所述的支撑体横剖面弦长自下而上逐渐变小，支撑体厚度比自下而上逐渐变大, 支撑体高度h等于水下潜体长度L。 
前述的小水线面半潜复合水面无人艇，其中所述的三层水翼横剖面弦高a是弦长b的0.25～0.4倍。 
本发明有效克服了单体滑行艇和常规三体艇型水面无人艇静浮及高速航行时运动稳定性差和经济性差的缺点，其综合性能优于单体滑行艇和常规三体艇型无人艇，特别是摇荡运动性能得到极大改善，其适航性较单体滑行艇和常规三体艇型水面无人艇高60%以上，使得小型无人艇在高海况环境条件下正常作业成为可能。 
本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。 
附图说明
图1是本发明静浮状态时的侧视图； 
图2是图1的右视图；
图3是图2的A-A剖视图；
图4是本发明航行状态时的侧视图；
图5是图4的右视图；
图6是本发明支撑体实施例一侧视图（横剖面弦长线性变化）；
图7是本发明支撑体实施例二侧视图（横剖面弦长二次抛物线变化）；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 
如图1～图5所示，本发明包括水下潜体1、垂直设置在水下潜体1中部上的支撑体2、固定支撑在支撑体2顶部的水面浮体3以及设置在水下潜体1艉部的推进装置4，为了保证整艇的良好快速性，水下潜体1为艏部大艉部小的流线型长椭圆柱体，其长宽比为5～15，宽高比为1.22.6，长宽比随着航速的提高而变大，水下潜体1艏部可布置一对可控水平舵，艉部可布置一个可控垂直舵和一个可控水平舵，艇艏、艉的可控水平舵配合使用可以保证本发明纵向优良操纵性，同时可以有效消减纵摇运动及其对感知平台的影响，艇艉可控垂直舵可以实现本发明横向优良航向稳定性和回转性。 
水面浮体3为椭球形，其顶部嵌装有可升降感知平台5，根据不同任务的需要，可以调节可升降感知平台5的高度，从而提高监测效率，采用液压泵或机械装置推动感知平台5实现其升降，依据模块化设计原则，感知平台5上可以布置导航、通讯和雷达等系统的天线，也可以设置白光摄像、红外探测和测距仪等传感器，还可以布置风速风向仪和其他物理传感器，有助于该无人艇完成多种任务；支撑体2两侧自上而下对称设有三层水翼6，上层水翼61是助升水翼，设置在水面浮体3下方，为倒V形结构，中间层水翼62是主升水翼，位于上层水翼61下方，为V形结构，具有补强横稳性的功能，下层水翼63是主升水翼，水平设置在支撑体2下侧，三层水翼6横剖面均为弓形，其弦高a是弦长b的0.25～0.4倍，保证高速航行的水面浮体3升高和横向稳定性。 
如图6、图7所示，支撑体2横剖面为对称翼形，横剖面弦长自下而上按线性或二次抛物线规律逐渐变小，支撑体2厚度比自下而上按线性规律逐渐变大，支撑体高度h等于水下潜体长度L,这样既能实现支撑体2良好的阻力性能，又能保证支撑体2的结构强度；推进装置4为一个或两个大直径螺旋桨，可获得很高的推进效率，为了保证推进系统的可靠性，也可以布置双推进器，推进器可以选用喷水推进、导管桨、对转桨、可调桨和普通桨等，具体参数根据综合技术经济性原则确定，为了降低推进系统的噪声，提高隐身性能，可选择喷水推进系统。 
如图1、图2所示，静浮状态时，水下潜体1、支撑体2以及三层水翼6均处于水面以下，水面浮体3漂浮在水面上；如图4、图5所示，高速航行时，随着航速加大，在三层水翼6和水动力支承作用下，水面浮体3脱离水面逐渐升高，上层水翼61、中层水翼62和下层水翼63在水中位置逐渐升高，当航速增加到一定临界值时，上层水翼61完全脱离水面，位于水翼割划水面之上，中层水翼62上升至水翼割划水面，下层水翼63其位置始终在水下，仅仅是位置有一定提升，属于深水翼工作状态，此时，水面浮体3上升至最高位置，从而完成监测任务。 
本发明采用玻璃钢或碳纤维等轻质复合材料，可以大大减少艇体重量，大幅增加有效搭载载荷，为增加更多的功能模块提供了可用空间。本发明整体全封闭并且水密，水下潜体1的排水量占全部排水量的80-88%，水下潜体1及其中布置的设备仪器等总重量占该艇重量的85-92%，使得艇体重心垂向位置大约在水下潜体1上表面附近，重心离水面距离大，为实现良好的纵、横向稳性奠定了基础。 
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。 

Claims (4)

1. 一种小水线面半潜复合水面无人艇，其特征在于：包括水下潜体、垂直设置在水下潜体中部上方的支撑体、固定支撑在所述支撑体顶部的水面浮体以及设置在水下潜体艉部的推进装置，水面浮体顶部嵌装有可升降感知平台，支撑体两侧自上而下对称设有三层水翼，上层水翼设置在水面浮体下方，为倒V形结构，中间层水翼位于上层水翼下方，为V形结构，下层水翼水平设置在支撑体下侧；所述支撑体横剖面为对称翼形，三层水翼横剖面均为弓形。
2.如权利要求1所述的小水线面半潜复合水面无人艇，其特征在于：所述水下潜体为艏部大艉部小的长椭圆柱体，水下潜体长宽比为5～15，宽高比为1.2～2.6。
3.如权利要求1所述的小水线面半潜复合水面无人艇，其特征在于：所述支撑体横剖面弦长自下而上逐渐变小，支撑体厚度比自下而上逐渐变大，支撑体高度h等于水下潜体长度L。
4.如权利要求1所述的小水线面半潜复合水面无人艇，其特征在于：所述三层水翼横剖面弦高a是弦长b的0.25～0.4倍。
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