CN105947162A - 泵组推进式水下航行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及泵组推进式水下航行器，可有效解决水下航行器自吸能力差，难以满足水下航行器的水动力性能的问题，技术方案是，壳体的前后两端分别设置有前喷射口总成和后喷射口总成，壳体上分别设置有进水口和用于控制壳体行进方向的喷射口，进水口与离心泵的进水口相连，离心泵的出水口与高压柱塞泵的进水口相连，高压柱塞泵的出水口分别与前喷射口总成、后喷射口总成和喷射口相连，构成壳体的行进方向控制结构，蓄水箱的进水口与双向齿轮泵的出水口相连，双向齿轮泵的出水口与设置在壳体上的换水口相连，构成壳体的浮力式上下位置调节结构，本发明保证高压柱塞泵的吸力，有效提高柱塞泵的效率，进而提高推进效率，使用方便，效果好。

Description

泵组推进式水下航行器

技术领域

本发明涉及水下航行器，特别是一种泵组推进式水下航行器。

背景技术

目前，大多数采用喷水推进系统的水下航行器，普遍是以水为介质，通过高压柱塞泵获得较高的速度，由喷管喷出并产生推进力。这种推进系统，由于柱塞泵自吸能力差，难以保证喷射口喷出强力的水流，难以满足水下航行器的水动力性能，从而无法产生足够的推进力来驱动航行器的航行。

因此，现有喷水推进系统存在固有的不足，迫切需要开发一种新型的喷水推进方案用于水下航行器。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种泵组推进式水下航行器，可有效解决水下航行器自吸能力差，难以保证喷射口喷出强力的水流，难以满足水下航行器的水动力性能的问题。

本发明解决的技术方案是，一种泵组推进式水下航行器，包括壳体，壳体内分别设置有高压柱塞泵、离心泵、蓄水箱和双向齿轮泵，壳体的前后两端分别设置有前喷射口总成和后喷射口总成，壳体上分别设置有进水口和用于控制壳体行进方向的喷射口，进水口与离心泵的进水口相连，离心泵的出水口与高压柱塞泵的进水口相连，高压柱塞泵的出水口分别与前喷射口总成、后喷射口总成和喷射口相连，构成壳体的行进方向控制结构，蓄水箱的进水口与双向齿轮泵的出水口相连，双向齿轮泵的出水口与设置在壳体上的换水口相连，构成壳体的浮力式上下位置调节结构。

本发明结构新颖独特，简单合理，采用离心泵加高压柱塞泵的泵组式推进系统，离心泵用于为柱塞泵提供有压力的水，起到预增压的作用，降低输送水的流量损失，保证高压柱塞泵的吸力，有效提高柱塞泵的效率，进而提高推进效率，使用方便，效果好，提高了水下航行器的工作效率和经济性，是对现有水下航行器的技术创新，对我国海洋技术的发展及海洋领域的探索有远大的意义。

附图说明

图1为本发明的剖面主视图。

图2为本发明的剖面俯视图。

图3为本发明前喷射口总成的俯视图。

图4为本发明后喷射口总成的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-4给出，本发明包括壳体1，壳体1内分别设置有高压柱塞泵2、离心泵3、蓄水箱和双向齿轮泵，壳体1的前后两端分别设置有前喷射口总成8和后喷射口总成4，壳体1上分别设置有进水口和用于控制壳体行进方向的喷射口，进水口与离心泵3的进水口相连，离心泵3的出水口与高压柱塞泵2的进水口相连，高压柱塞泵2的出水口分别与前喷射口总成、后喷射口总成和喷射口相连，构成壳体的行进方向控制结构，蓄水箱的进水口与双向齿轮泵的出水口相连，双向齿轮泵的出水口与设置在壳体上的换水口相连，构成壳体的浮力式上下位置调节结构。

为保证使用效果，所述的进水口至少有分别设置在壳体上、下、左、右的4个，分别为如图1、2所示的第一进水口J1、第二进水口J2、第三进水口J3和第四进水口J4；

所述的蓄水箱包括对称设置在壳体内左右两侧的第一蓄水箱10和第二蓄水箱6，第一蓄水箱10经第一双向齿轮泵9并通过壳体上的第一换水口J6与壳体外部相连通，第二蓄水箱6经第二双向齿轮泵7并通过壳体上的第二换水口J5与壳体外部相连通，构成壳体的浮力式上下位置调节结构；

所述的前喷射口总成8是由并排的三个前喷射管PQ1、PQ2、PQ3构成的，后喷射口总成4是由并排的三个后喷射管PH1、PH2、PH3构成的, 前喷射管和后喷射管的进水端均与高压柱塞泵2的出水口相连，二者出水端的的喷射方向相反；

所述的壳体内设置有给高压柱塞泵2、离心泵3供电的锂电池5；

所述的壳体1呈流线型；

所述的喷射口包括设置在壳体前部的第一喷射组、第二喷射组和设置在壳体后部的第三喷射组、第四喷射组；

所述的第一喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第一上喷射口PS1、第一下喷射口PX1、第一左喷射口PZ1和第一右喷射口PY1构成的；

所述的第二喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第二上喷射口PS2、第二下喷射口PX2、第二左喷射口PZ2和第二右喷射口PY2构成的；

所述的第三喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第三上喷射口PS3、第三下喷射口PX3、第三左喷射口PZ3和第三右喷射口PY3构成的；

所述的第四喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第四上喷射口PS4、第四下喷射口PX4、第四左喷射口PZ4和第四右喷射口PY4构成的；

所述的喷射口与高压柱塞泵2的出水口之间的管路上设置有电磁阀。

本发明水下航行器具有上升、下潜、前进、后退、左行、右行、左转向及右转向八种基本运动功能。

离心泵3进水口与水下航行器后部设置的至少四个进水口J1、J2、J3、J4相互连通，高压柱塞泵2的出水口通过管道分别与前喷射口总成8、后喷射口总成4及各个喷射口连通，通过控制各个喷射口喷射出强力水流作为动力，从而驱动水下航行器向需要的方向航行。同时，壳体内设有用于浮力调整的蓄水箱，通过向蓄水箱里注水和使蓄水箱排水来改变水下航行器的浮力，从而进一步控制其上升和下潜。

所述的离心泵使水通过输送管道进入高压柱塞泵进行加压，加压后的高压水流通过管道输送到水下航行器的前喷射口总成、后喷射口总成及上、下、左、右各个喷射口，从而在喷射口形成推进动力。所述的喷射口与高压柱塞泵泵组2出水口之间的连接管道上设置有多个电磁阀(图中未画出)，用来控制高压水流从不同的喷射口喷射，产生需要的推力。电磁阀均由设置在水下航行器的内的控制器来控制，从而实现对水下航行器全部工作过程的控制，这种通过控制器控制启闭电磁阀的技术手段为本领域技术人员的常规技术。

所述的向蓄水箱注水是为了增加水下航行器的重量，抵消其浮力；所述的使蓄水箱排水是为了减少水下航行器的重量，恢复其浮力。蓄水箱的进水口（即出水口）处分别设置有双向齿轮泵泵组，双向齿轮泵泵组的进水口分别与壳体上的第一换水口J6、第二换水口J5相互连通，当双向齿轮泵泵组正转时，水通过输送管道分别注入蓄水箱，此时，水下航行器的重量增加，航行器下潜；当耐双向齿轮泵泵组反转时，使蓄水箱的水通过输送管道分别排出，此时，水下航行器的重量减少，航行器上升。

水下航行器的各种基本运动功能，通过以下控制不同喷射口喷射的方法来实现：

前进时：打开后喷射口总成4 的喷射管PH2，关闭其它喷射管，如果需要水下航行器快速前进，同时打开3个喷射管PH1、PH2、PH3；

后退时：打开前喷射口总成3 的喷射管PQ2，关闭其它喷射口，如果需要水下航行器快速后退，同时打开3个喷射管PQ1、PQ2、PQ3；

下潜时：打开喷射口PS1、PS2、PS3、PS4，关闭其它喷射口，如果需要水下航行器快速下潜,同时向第一蓄水箱10和第二蓄水箱6里注水；

上升时：打开喷射口PX1、PX2、PX3、PX4，关闭其它喷射口，如果需要水下航行器快速上升，同时使第一蓄水箱10和第二蓄水箱6排水；

左行时：打开喷射口PY1、PY4或PY2、PY3, 关闭其它喷射口，如果需要水下航行器快速左移，同时打开喷射口PY1、PY2、PY3、PY4；

右行时：打开喷射口PZ1、PZ4或PZ2、PZ3, 关闭其它喷射口，如果需要水下航行器快速右移，同时打开喷射口PZ1、PZ2、PZ3、PZ4；

左转向时：同时打开喷射口PY1、PY2、PZ3、PZ4，关闭其它喷射口；

右转向时：同时打开喷射口PZ1、PZ2、PY3、PY4，关闭其它喷射口。

所述水下航行器除了具备以上基本运动功能，还可以在水下航行的过程中，通过调整喷射口不同方向的组合喷射，实现水下航行器任意运行姿态的控制。

上述结构中，所说的锂电池为市售产品，其作为离心泵3和高压柱塞泵2的能源装置与动力来源装置。

所述的离心泵、高压柱塞泵、第一双向齿轮泵和第二双向齿轮泵均采用耐腐蚀材料制成，具有耐腐蚀性，有效避免海水造成的侵蚀，保证其性能及工作可靠性，延长使用寿命。

所述的第一双向齿轮泵、第二双向齿轮泵均通过改变电机旋转方向，从而改变水流的方向，实现一泵两用。

所述的壳体呈流线型设计，使得在水中阻力小，增加了水下运动的灵活性，提高推进效率，确保其在作业过程中姿态的稳定。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用离心泵加高压柱塞泵的泵组式推进系统，其优越性在于，离心泵用于为柱塞泵提供有压力的水，起到预增压的作用，降低输送水的流量损失，保证高压柱塞泵的吸力，有效提高柱塞泵的效率30%-40%，进而提高推进效率；

2、由于采用多个喷管喷射和喷射加自重作动力的方式，以及控制喷射口不同方向的组合喷射，不仅大大提高了水下航行器的水动力性能，使其航行速度能提高到每秒钟百米以上，而且使其具有以不同航行速度实现多方向运动的功能，弥补了现有技术的不足；

3、该推进系统采用电驱动，使得水下航行器的位置和航向具有可控制性，反应迅速，定位精度高，操纵性能优良；

4、该推进系统结构简单、且便于生产及维护，降低了水下航行器的成本。

综上所述，本发明是对采用喷水推进技术的水下航行器的进一步改进，综合了传统航行器的各种优点，技术性先进、独特，结构简单、合理，增加了水下航行器的操纵简便性和大批量产品化能力。提高了水下航行器的工作效率和经济性，是对现有水下航行器的技术创新，对我国海洋技术的发展及海洋领域的探索有远大的意义。

Claims (8)

1.一种泵组推进式水下航行器，包括壳体（1），其特征在于，壳体（1）内分别设置有高压柱塞泵（2）、离心泵（3）、蓄水箱和双向齿轮泵，壳体（1）的前后两端分别设置有前喷射口总成（8）和后喷射口总成（4），壳体（1）上分别设置有进水口和用于控制壳体行进方向的喷射口，进水口与离心泵（3）的进水口相连，离心泵（3）的出水口与高压柱塞泵（2）的进水口相连，高压柱塞泵（2）的出水口分别与前喷射口总成、后喷射口总成和喷射口相连，构成壳体的行进方向控制结构，蓄水箱的进水口与双向齿轮泵的出水口相连，双向齿轮泵的出水口与设置在壳体上的换水口相连，构成壳体的浮力式上下位置调节结构。

2.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的进水口至少有分别设置在壳体上、下、左、右的4个。

3.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的蓄水箱包括对称设置在壳体内左右两侧的第一蓄水箱（10）和第二蓄水箱（6），第一蓄水箱（10）经第一双向齿轮泵（9）并通过壳体上的第一换水口（J6）与壳体外部相连通，第二蓄水箱（6）经第二双向齿轮泵（7）并通过壳体上的第二换水口（J5）与壳体外部相连通，构成壳体的浮力式上下位置调节结构。

4.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的前喷射口总成（8）是由并排的三个前喷射管（PQ1、PQ2、PQ3）构成的，后喷射口总成（4）是由并排的三个后喷射管（PH1、PH2、PH3）构成的, 前喷射管和后喷射管的进水端均与高压柱塞泵（2）的出水口相连，二者出水端的的喷射方向相反。

5.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的壳体内设置有给高压柱塞泵（2）、离心泵（3）供电的锂电池（5）。

6.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的壳体（1）呈流线型。

7.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的喷射口包括设置在壳体前部的第一喷射组、第二喷射组和设置在壳体后部的第三喷射组、第四喷射组；

所述的第一喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第一上喷射口（PS1）、第一下喷射口（PX1）、第一左喷射口（PZ1）和第一右喷射口（PY1）构成的；

所述的第二喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第二上喷射口（PS2）、第二下喷射口（PX2）、第二左喷射口（PZ2）和第二右喷射口（PY2）构成的；

所述的第三喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第三上喷射口（PS3）、第三下喷射口（PX3）、第三左喷射口（PZ3）和第三右喷射口（PY3）构成的；

所述的第四喷射组是由设置在壳体上且喷射方向分别为上、下、左、右的第四上喷射口（PS4）、第四下喷射口（PX4）、第四左喷射口（PZ4）和第四右喷射口（PY4）构成的。

8.根据权利要求1所述的泵组推进式水下航行器，其特征在于，所述的喷射口与高压柱塞泵（2）的出水口之间的管路上设置有电磁阀。