CN110901826A - 一种导流罩以及水下机器人 - Google Patents

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CN110901826A CN201911134106.XA CN201911134106A CN110901826A CN 110901826 A CN110901826 A CN 110901826A CN 201911134106 A CN201911134106 A CN 201911134106A CN 110901826 A CN110901826 A CN 110901826A
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熊明磊
王娇
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/32—Other means for varying the inherent hydrodynamic characteristics of hulls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

本发明提供了一种导流罩以及水下机器人，导流罩包括：头部壳体、中间壳体以及尾部壳体，所述头部壳体设置在所述中间壳体的一端，所述尾部壳体设置在所述中间壳体的另一端，所述头部壳体、所述中间壳体以及所述尾部壳体为扁平状结构。本发明的有益效果是：通过设计导流罩的外形，降低导流罩受到的水阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。

Description

一种导流罩以及水下机器人
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种导流罩以及水下机器人。
背景技术
现有技术中的水下机器人的导流罩在水下运动时，受到水的阻力较大，不符合流体力学。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种导流罩以及水下机器人。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种导流罩，其包括：头部壳体、中间壳体以及尾部壳体，所述头部壳体设置在所述中间壳体的一端，所述尾部壳体设置在所述中间壳体的另一端，所述头部壳体、所述中间壳体以及所述尾部壳体为扁平状结构。
本发明的有益效果是：通过设计导流罩的外形，降低导流罩受到的水阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步地，所述头部壳体以及所述尾部壳体的外形采用Myring外形。
采用上述进一步方案的有益效果是：导流罩的外部型线采用Myring型曲线为原型，并根据经验公式的计算和设备内部结构，选取适当的参数，确定导流罩的外形曲线。减小导流罩受到的阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。
进一步地，所述头部壳体、所述中间壳体以及所述尾部壳体的外形曲线依次过渡且相互密封连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过设计导流罩的外形，降低导流罩受到的水阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。过渡式曲线提高导流罩的美观性以及流线感，提高用户体验。
进一步地，所述头部壳体的曲线通过下述公式计算：
Figure BDA0002279122480000021
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米；
所述尾部壳体的曲线通过下述公式计算：
Figure BDA0002279122480000022
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米。
采用上述进一步方案的有益效果是：导流罩的外部型线采用Myring型曲线为原型，并根据经验公式的计算和设备内部结构，选取适当的参数，确定导流罩的外形曲线。减小导流罩受到的阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。
此外，本发明还提供了一种水下机器人，其包括上述任意一项所述的导流罩。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之一。
图2为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之二。
图3为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之三。
图4为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之四。
图5为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之五。
附图标号说明：1-头部壳体；2-中间壳体；3-尾部壳体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1至图5所示，图1为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之一。图2为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之二。图3为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之三。图4为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之四。图5为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图之五。
本发明提供了一种导流罩，其包括：头部壳体1、中间壳体2以及尾部壳体3，所述头部壳体1设置在所述中间壳体2的一端，所述尾部壳体3设置在所述中间壳体2的另一端，所述头部壳体1、所述中间壳体2以及所述尾部壳体3为扁平状结构。
通过设计导流罩的外形，降低导流罩受到的水阻力，提高AUV(水下机器人或者称自主式水下潜器，Autonomous Underwater Vehicle)的续航能力和巡航速度。
导流罩的主要功能是为了减小阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。本导流罩的外部型线是采用Myring型曲线为原型，并根据经验公式的计算和设备内部结构，选取适当的参数，确定外形曲线。
现有技术中使用Myring型曲线设计的通常为回转体，本发明是采用Myring型曲线设计的直线或者曲线型结构，本发明的导流罩属于直线运动型结构。
头部曲线表达式：
Figure BDA0002279122480000041
尾部曲线表达式：
Figure BDA0002279122480000042
其中a、b分别为导流罩的头部长度和中间段长度；n为头部指数参数；θ为尾部半包角；d为中间壳体的直径。
进一步地，所述头部壳体1以及所述尾部壳体3的外形采用Myring外形。
导流罩的外部型线采用Myring(米林，为人名，以人名命名的曲线)型曲线为原型，并根据经验公式的计算和设备内部结构，选取适当的参数，确定导流罩的外形曲线。减小导流罩受到的阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。
进一步地，所述头部壳体1、所述中间壳体2以及所述尾部壳体3的外形曲线依次过渡且相互密封连接。
通过设计导流罩的外形，降低导流罩受到的水阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。过渡式曲线提高导流罩的美观性以及流线感，提高用户体验。
进一步地，所述头部壳体1的曲线通过下述公式计算：
Figure BDA0002279122480000043
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米；
所述尾部壳体3的曲线通过下述公式计算：
Figure BDA0002279122480000051
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米。
图中的L代表导流罩的长度，其长度可以为100，单位可以为毫米。导流罩的外部型线采用Myring型曲线为原型，并根据经验公式的计算和设备内部结构，选取适当的参数，确定导流罩的外形曲线。减小导流罩受到的阻力，提高AUV的续航能力和巡航速度。
根据上述原理建立三维模型，并对已有模型利用fluent(商用CFD软件包，fluent为软件名，和流体、热传递和化学反应等有关的工业均可使用。它具有丰富的物理模型、先进的数值方法和强大的前后处理功能，在航空航天、汽车设计、石油天然气和涡轮机设计等方面都有着广泛的应用。用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂流动。)软件进行阻力仿真，得到2m/s速度下总阻力为509.91N。如果采用方体外形结构整体阻力将大于1753N，所以减阻外形可以将阻力减少70％。其中，CFD是英文Computational FluidDynamics(计算流体动力学)的简称。
此外，本发明还提供了一种水下机器人，其包括上述任意一项所述的导流罩。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种导流罩，其特征在于，包括：头部壳体、中间壳体以及尾部壳体，所述头部壳体设置在所述中间壳体的一端，所述尾部壳体设置在所述中间壳体的另一端，所述头部壳体、所述中间壳体以及所述尾部壳体为扁平状结构。
2.根据权利要求1所述的一种导流罩，其特征在于，所述头部壳体以及所述尾部壳体的外形采用Myring外形。
3.根据权利要求1所述的一种导流罩，其特征在于，所述头部壳体、所述中间壳体以及所述尾部壳体的外形曲线依次过渡且相互密封连接。
4.根据权利要求3所述的一种导流罩，其特征在于，所述头部壳体的曲线通过下述公式计算：
Figure FDA0002279122470000011
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米；
所述尾部壳体的曲线通过下述公式计算：
Figure FDA0002279122470000012
其中，a为头部壳体的长度，b为中间壳体的长度，n为头部指数参数，θ为尾部半包角，d为中间壳体的直径，x为轴向位置，r(x)为曲线方程中x取不同值时的半径值，单位毫米。
5.一种水下机器人，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的导流罩。
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