CN106114856B - 一种水空一体航行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水空一体航行器，包括机体、电动机和方向控制器，当电动机工作时，锥形螺旋桨高速旋转，使水空一体航行器前方大量的空气或水被卷入并输送到机体的尾端并高速喷出，产生一个向前的推力从而使水空一体航行器能够前行；同时通过控制方向控制器能够控制水空一体航行器的转向，使其能够灵活地进行多维转向迂回航行。

Description

一种水空一体航行器

技术领域

本发明涉及航行器技术领域，尤其涉及一种水空一体航行器。

背景技术

未来战场将呈现“一体”、“联合”、“全维”等特点，需要能够多栖作战的武器，对于飞机也是如此。只能在天空飞行的飞机已经不能很好的满足未来战争的需求，如果有既能在空中飞行，又能在水面航行，需要时也能快速地潜入水下以躲避敌方的搜寻及攻击并且可以从水下突然飞出以出其不意之势攻击敌方的能在水空领域自由航行的水空两用飞机，将会获得特别的作战效能并带来新的作战方式的转变，对未来战争的发展将具有重要意义。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种能够垂直升降、能在水中和空中交替航行且能够灵活的进行多维转向迂回航行的水空一体航行器。

本发明所采用的技术方案为：一种水空一体航行器，包括机体、电动机和方向控制器，所述机体中设置有动力装置和控制装置，所述方向控制器设置在所述机体的前端，所述方向控制器和所述控制装置信号连接，所述电动机设置在所述机体内部的漏斗形机舱内，所述电动机与所述动力装置电连接。

进一步的，所述机舱的入口和出口分别设置在所述机体的前端和后端，所述机舱的入口处设置有向外凸起的半球状第一网格架，所述机舱的出口处设置有向外凸起半球状第二网格架。

进一步的，所述方向控制器设置在所述机舱的入口处，所述方向控制器与所述第一网格架转动连接。

进一步的，所述方向控制器设置为半球状可伸缩叶片，所述叶片的外轮廓与所述第一网格架的外轮廓相同。

进一步的，所述电动机包括定子绕组和锥形螺旋桨，所述锥形螺旋桨的两端分别与所述第一网格架和所述第二网格架的中心转动连接，所述定子绕组设置在所述漏斗形防水机舱的外壁上。

进一步的，所述电动机还包括外转子绕组和内转子绕组，所述外转子绕组设置在所述机体外部的前端位置，所述外转子绕组上设置有外叶片，所述内转子绕组设置在所述锥形螺旋桨的内部。

进一步的，所述内转子绕组的两端分别与所述第一网格架和所述第二网格架的中心转动连接。

进一步的，所述机体的外形设置为前大后小的圆柱状。

本发明的有益效果为：所述水空一体航行器可以用于空中飞行，在海面等水域上空执行任务时可隐蔽到水下，在水中进行短暂的航行，而后又可以从水下上浮到水面，最后再次飞到空中，使其既具有飞机的快速性又具有潜艇的隐身性。

外转子绕组上的外叶片转动会阻止航行器前端周边空气进入航行器的正前方，有利于通过锥形螺旋桨的转动，从而抽掉水空一体航行器前方空气形成低气压或瞬间真空，既减小了空气对航行器的阻力又利于产生引力；且由于内转子绕组和外转子绕组互为反方向旋转，使航行器整体保持相对稳定平衡。

方向控制器通过可伸缩叶片伸出的时间长短和叶片的转动控制航行器的转向，使航行器在空中和水下的转向灵活，且入水后能快速沉降和上升。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、机体；11、第一网格架；12、第二网格架；2、电动机；21、定子绕组；22、锥形螺旋桨；23、外转子绕组、24、内转子绕组；25、外叶片；3、方向控制器；4、机舱。

具体实施方式

如图1所示，本发明提供了一种水空一体航行器，包括机体1、电动机2和方向控制器3，机体1的外形设置为前大后小的圆柱状，通过电动机2将空气或水排出从而产生向前的推力，使水空一体航行器在空中或水中都能航向。

优选的，机体1中设置有动力装置和控制装置，方向控制器3设置在机体1的前端，方向控制器3和控制装置信号连接，电动机2设置在机体1内部的漏斗形机舱4内，电动机2与动力装置电连接。通过方向控制器3能够控制水空一体航行器垂直升降，使该水空一体航行器能够进行水空交替航行，且航速较直升机更快，能够更灵活的进行立体多维转向迂回航行。当该水空一体航行器在水中时，能快速沉降和上升；在空中时，航行速度快且转向灵活。

优选的，机舱4的入口和出口分别设置在机体1的前端和后端，当电动机2启动后，空气或水能从机舱4的入口进入并从机舱4的出口喷出，使该水空一体航行器能够前行。机舱4的入口处设置有向外凸起的半球状第一网格架11，机舱4的出口处设置有向外凸起半球状第二网格架12。方向控制器3设置在机舱4的入口处且位于第一网格架11的后方，方向控制器3与第一网格架11转动连接，方向控制器3能够在第一网格架11上作圆周运动。方向控制器3设置为半球状可伸缩叶片，叶片的外轮廓与第一网格架11的外轮廓相同。方向控制器3通过控制可伸缩叶片伸出的时间长短以及在第一网格架11上的方位来控制转向，其原理是是当可伸缩叶片在某一方位伸出后，该方位上的空气或是水对水空一体航行器在该方位产生阻力，而反方向由于空气或水在电动机的用下卷入的空气或水量增大，因此该方位的气压或水压降低，造成空气或水机体1前端的压力分布不均从而使水空一体航行器转向。

优选的，电动机2包括定子绕组21和锥形螺旋桨22，锥形螺旋桨22的两端分别与第一网格架11和第二网格架12的中心转动连接，定子绕组21设置在漏斗形机舱的外壁上。锥形螺旋桨22分别以第一网格架11和第二网格架12的中心为基点进行旋转，通过锥形螺旋桨22的转动能够克服空气阻力产生一个向前的推力，同时当锥形螺旋桨22转动时，水空一体航行器前方大量被卷入的空气或水从狭小的尾端高速喷出，造成水空一体航行器前端的空气压力或水压比尾端的空气压力或水压更低，产生一个向前的推力。

优选的，电动机2还包括外转子绕组23和内转子绕组24，外转子绕组23设置在机体1外部的前端位置，外转子绕组23上设置有外叶片25，内转子绕组24设置在锥形螺旋桨22的内部。内转子绕组24的两端分别与第一网格架11和第二网格架12的中心转动连接。当电动机2工作时，外转子绕组23和内转子绕组24将产生两个互为反方向的磁场力，该磁场力使外转子绕组23和内转子绕组24互为反方向进行高速旋转。由于外转子绕组23上的外叶片25和内转子绕组24设置上的锥形螺旋桨22使外转子绕组23和内转子绕组24在高速旋转使时推动水空一体航行器前进且保持相对平衡。因为外叶片25的转动将会阻止机体1前端周边的空气进入飞行器正前方，外叶片25周边和上端的空气或水将产生强大的气流或水流，而水空一体航行器是前端大后端小的圆柱状，所以水空一体航行器周围的高气压或高水压就对水空一体航行器产生向前的推力使水空一体航行器前行。通过锥形螺旋桨22的转动使水空一体航行器前方空气压力或水压降低，减小了空气或水对水空一体航行器的阻力，使水空一体航行器能够前行；同时由于外转子绕组23和内转子绕组24互为反方向旋转，使一部分磁场力能够互相抵消，使水空一体航行器整体保持相对平衡。

因此通过控制电动机2中电流的强弱能够实现的水空一体航行器的控速和降落，特别是当其着陆时，水空一体航行器克服重力的举力几乎是与重力相等的，相当于飞行器在空中处于静止状态，并能通过控制电动机2中电流的强弱使其着陆。

水空一体航行器的外形必须是圆滑的且没有任何突起，因为水空一体航行器外形上的任何凸起都会产生阻力而影响其飞行功能，因此将飞行舱的位置设置在机舱4内，且通过摄像头来获取外界的环境信息。在机体1前方和后方各设置一个摄像头，机体1的四周均设置有摄像头，通过摄像头来观测机体1外部的情况。飞行舱内设置有左右两个显示屏，即驾驶窗，左边的显示屏与机体1四周的摄像头信号连接，右边的显示屏与机体1前方和后方的摄像头信号连接，可以通过显示屏获取机体1外围环境的信息从而操纵飞行器的航行方向和航行状态。

在材料方面，新型高强度、高质量比材料的出现使得水空一体航行器在材料上的难题得以解决。例如选择钛合金、玻璃钢以及碳纤维增强复合材料等新型材料。其中钛合金材料不但强度质量比高，在深海水中还具有不易腐蚀优点；玻璃钢材料的强度质量比较钛合金大，且有很好的吸声性能；碳纤维增强复合材料强度最大，能达到3000兆帕，是一般高强度钢的四倍，而其密度只有高强度钢的五分之一。这些材料都能使水空一体航行器在质量足够轻时还能使它具有比较好的抗压能力。

综上所述，本发明提供了一种水空一体航行器，通过锥形螺旋桨22高速旋转，使水空一体航行器前方大量的空气或水被卷入并输送到机体1的尾端并高速喷出，产生一个向前的推力从而使水空一体航行器能够前行，同时通过控制方向控制器3伸出的时间长短以及在第一网格架11上的方位来控制水空一体航行器的转向，使其能够灵活地进行多维转向迂回航行。该水空一体航行器除了在未来战场中将会获得特别的作战效能并带来新的作战方式，同时还能满足森林灭火、水上应急救援任务的需要，还可根据用户的需要加装必要的设备和设施，以实现海洋环境监测、资源探测、客货运输等任务的需要。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水空一体航行器，其特征在于：包括机体(1)、电动机(2)和方向控制器(3)，所述机体(1)中设置有动力装置和控制装置，所述方向控制器(3)设置在所述机体(1)的前端，所述方向控制器(3)和所述控制装置信号连接，所述电动机(2)设置在所述机体(1)内部的漏斗形机舱(4)内，所述电动机(2)与所述动力装置电连接，所述机舱(4)的入口设置在所述机体(1)的前端， 所述机舱(4)的入口处设置有向外凸起的半球状第一网格架(11)，所述方向控制器(3)设置在所述机舱(4)的入口处，所述方向控制器(3)与所述第一网格架(11)转动连接，所述方向控制器(3)设置为半球状可伸缩叶片。

2.根据权利要求1所述的水空一体航行器，其特征在于：所述机舱(4)的出口设置在所述机体(1)的后端，所述机舱(4)的出口处设置有向外凸起半球状第二网格架(12)。

3.根据权利要求2所述的水空一体航行器，其特征在于：所述叶片的外轮廓与所述第一网格架(11)的外轮廓相同。

4.根据权利要求2所述的水空一体航行器，其特征在于：所述电动机(2)包括定子绕组(21)和锥形螺旋桨(22)，所述锥形螺旋桨(22)的两端分别与所述第一网格架(11)和所述第二网格架(12)的中心转动连接，所述定子绕组(21)设置在所述漏斗形机舱(4)的外壁上。

5.根据权利要求4所述的水空一体航行器，其特征在于：所述电动机(2)还包括外转子绕组(23)和内转子绕组(24)，所述外转子绕组(23)设置在所述机体(1)外部的前端位置，所述外转子绕组(23)上设置有外叶片(25)，所述内转子绕组(24)设置在所述锥形螺旋桨(22)的内部。

6.根据权利要求5所述的水空一体航行器，其特征在于：所述内转子绕组(24)的两端分别与所述半球状的第一网格架(11)和所述半球状的第二网格架(12)的中心转动连接。

7.根据权利要求1所述的水空一体航行器，其特征在于：所述机体(1)的外形设置为前大后小的圆柱状。