CN106428421B - 一种多航态水中航行器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多航态水中航行器，包括主艇体，主艇体上方为流线型上层建筑，上层建筑内部安装可升降集成桅杆，上层建筑前方两侧对称安装可调水翼，上层建筑后方两侧对称安装电力推进装置，主艇体里设置密闭的驾控舱、燃油和电池舱、主机舱、浮态调节舱，主艇体前后方分别设置相通的进水口和出水口，集成桅杆上设置与主机舱相通的机舱进排气口，主艇体后方为表面桨推进装置，所述的主艇体采用单体、艉部斜升角为18°的全折角深V滑行艇艇型。本发明兼顾水面艇高速性、半潜艇高耐波性和潜艇隐蔽性，可以搭载丰富的水面、水下传感器设备，可广泛应用于海洋科研领域。

Description

一种多航态水中航行器
技术领域
本发明涉及一种航行器，尤其涉及一种多航态水中航行器。
背景技术
多航态水中航行器是一种可以通过浮态调节和航速变化来切换低速水下航行、半潜快速航行以及水面高速航行三种航行状态的航行器。水下航行时采用以电池为动力的电力推进方式，半潜快速航行和水面高速航行时使用柴油机为动力的表面桨推进方式，半潜航行时仅兼做主机通风口的集成桅杆露于水面以上，高速航行时主艇体抬离水面进入滑行状态。
现阶段常规水中航行器一般使用方式单一，水下航行器航速较小、不能快速部署到指定位置；水面航行器适航性和隐蔽性较差，而各领域对航行器长期、高速、隐蔽以及恶劣海况下的水面、水下作业能力均有着迫切需求。多航态水中航行器具有兼顾水面航行器高速性、半潜航行器高耐波性以及水下航行器隐蔽性的突出优点，可在恶劣海况下隐蔽的执行任务，可以快速切换至水面航行航态，高速逃离或快速部署，极大的提高了水中航行器的使用范围。多航态水中航行器能长期、隐蔽、自主地在海洋中执行使命任务，具备对水面/水下海洋环境的立体、持续感知能力。可完成水下-水面通信中继与导航、海洋测绘与科学调查、环境监测、水文调查、气象预报等任务。
中国专利申请号为CN104589939A，名称为“一种仿旗鱼可变结构型跨介质飞行器”的专利文件中公开了一种跨介质飞行器，通过安装在机身两侧的可倾转螺旋桨实现水下和空中航态切换。该发明不具备半潜航行和水面高速航行能力。中国专利申请号为CN102962843A，名称为“一种跃水机器海豚”的专利文件中公开了一种跃水机器海豚，通过直流电机和舵机控制头部、胸鳍和尾部运动，实现海豚跃出水面。该发明仅在近水面实现跃出水面过程，不具备水面高速航行和水下航行能力。上述两个发明与本发明中通过浮态调整和航速变来改变航态的多航态水中航行器在功能和特征上有所区别。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种可通过浮态调整和航速变化改变航行器高速水面滑行航行、快速半潜航行和低速水下航行航态的多航态水中航行器。
本发明的目的是这样实现的：包括主艇体，主艇体上方设置有流线型上层建筑，上层建筑内部安装有可升降集成桅杆，上层建筑前方两侧对称安装可调水翼，上层建筑后方两侧对称安装电力推进装置，主艇体内部设置密闭的驾控舱、燃油和电池舱、主机舱、浮态调节舱，主艇体的前后两端设置相通的进水口和出水口，集成桅杆上设置与主机舱相通的机舱进排气口，主艇体后方的中间位置设置有表面桨推进装置，所述的主艇体采用单体、艉部斜升角为18°的全折角深V滑行艇艇型。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述表面桨推进装置是可实现上下7°和左右23°的摆动调节的可调式表面桨。
2.可调水翼安装在距艇艏三分之一艇长处，采用NACA0012对称翼型。
3.集成桅杆为可升降式，水下航行时缩回至上层建筑内部，半潜或水面航行时伸出至上层建筑外部。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在低速水下航行时上层建筑处于水面以下，集成桅杆缩回至主艇体内部，采用电力推进配合可调水翼操控方式保持水下定深航行；半潜航行时，通过浮态调节使主艇体抬升至近水面，集成桅杆升起，采用表面桨配合艇艏可调水翼操控方式保持近水面半潜快速航行；高速水面航行时，通过浮态调节进一步抬升主艇体，可调水翼收起，随着主机转速增加，推力和航速增加，滑行面提供动升力使主艇体逐渐抬升，最终主艇体抬升至水面高速滑行状态。
本发明兼顾水面艇高速性、半潜艇高耐波性和潜艇隐蔽性，可以搭载丰富的水面、水下传感器设备，可广泛应用于海洋科研领域。
附图说明
图1是本发明水下航态轴测视图；
图2是本发明水面航态轴测视图；
图3是本发明半潜航态轴测视图；
图4是本发明侧视方向结构示意图；
图5是本发明后视方向结构示意图；
图6是本发明俯视方向结构示意图；
图7是本发明内部的结构示意图；
图中：1.表面桨推进装置；2.电力推进装置；3.集成桅杆；4.主艇体；5.上层建筑；6.可调水翼；7.进水口；8.出水口；9.驾控舱；10.燃油和电池舱；11.主机舱；12.浮态调节舱。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
结合图1至7，本发明由主艇体4、上层建筑5、集成桅杆3组成；主艇体4内部设置驾控舱9、燃油和电池舱10、主机舱11、浮态调节舱12；上层建筑5前方两侧对称安装可调水翼6，上层建筑5后方两侧对称安装电力推进装置2；集成桅杆3集成桅杆上布置有雷达、光电吊舱、GPS天线、北斗卫星通信系统、无线电天线等设备，同时桅杆上有开口直接连通主机舱和主机排气管，水面和半潜航行时通过风机实现机舱通风。
当多航态水中航行器低速水下航行时，外部的水通过进水口7和出水口8流入主艇体4和上层建筑5内部，主艇体4、上层建筑5和驾控舱9、燃油和电池舱10、主机舱11、浮态调节舱12提供全艇所需的浮力，此时上层建筑5没入水中，集成桅杆3缩回至上层建筑5内部，由电力推进装置2提供动力，调整可调水翼6的攻角改变水下航行深度。
当多航态水中航行器半潜航行时，浮态调节舱12提供部分储备浮力，主艇体4抬升至近水面，上层建筑5露出水面，集成桅杆3从上层建筑5内部伸出，由主机舱11内柴油机驱动表面桨推进装置1提供动力，调整可调水翼6攻角保持稳定半潜航行。
当多航态水中航行器高速水面航行时，浮态调节舱12提供全部储备浮力，主艇体4进一步抬升出水面，可调水翼6收起，随着航速的提高，流体动升力作用明显，艇体纵倾角增加，主艇体4内部的水由出水口8逐渐流出，主艇体4吃水逐渐减小，逐步提升至水面滑行状态，实现高速航行。表面桨推进装置1在出水过程可向下调整螺旋桨角度，辅助主艇体4快速出水。

Claims (3)

1.一种多航态水中航行器，其特征在于：包括主艇体，主艇体上方设置有流线型上层建筑，上层建筑内部安装有可升降集成桅杆，上层建筑前方两侧对称安装可调水翼，上层建筑后方两侧对称安装电力推进装置，主艇体内部设置密闭的驾控舱、燃油和电池舱、主机舱、浮态调节舱，主艇体的前后两端设置相通的进水口和出水口，集成桅杆上设置与主机舱相通的机舱进排气口，主艇体后方的中间位置设置有表面桨推进装置，所述的主艇体采用单体、艉部斜升角为18°的全折角深V滑行艇艇型；集成桅杆为可升降式，水下航行时缩回至上层建筑内部，半潜或水面航行时伸出至上层建筑外部；
在低速水下航行时上层建筑处于水面以下，集成桅杆缩回至主艇体内部，采用电力推进配合可调水翼操控方式保持水下定深航行；
半潜航行时，通过浮态调节使主艇体抬升至近水面，集成桅杆升起，采用表面桨配合艇艏可调水翼操控方式保持近水面半潜快速航行；
高速水面航行时，浮态调节舱提供全部储备浮力，通过浮态调节进一步抬升主艇体，可调水翼收起，随着主机转速增加，推力和航速增加，滑行面提供动升力使主艇体逐渐抬升，最终主艇体抬升至水面高速滑行状态。
2.根据权利要求1所述的一种多航态水中航行器，其特征在于：所述表面桨推进装置是可实现上下7°和左右23°的摆动调节的可调式表面桨。
3.根据权利要求1或2所述的一种多航态水中航行器，其特征在于：可调水翼安装在距艇艏三分之一艇长处，采用NACA0012对称翼型。
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