CN111186572A - 一种变体跨介质航行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种变体跨介质航行器，涉及一种可重复跨越水空界面并在两种介质中稳定航行的跨介质航行器。主要结构包括耐压水密舱，耐压水密舱底部设有螺旋桨推进器；耐压水密舱顶部可折叠地设有多个浆臂，多个浆臂折叠时在耐压水密舱顶部构成回转体流线型结构；多个浆臂展开时，在浆臂的顶面设置有电机和旋翼；耐压水密舱内部设有控制机构和电源。该变体跨介质航行器结构简单，采用变体的思想，利用回转结构体水下运动速度快和多旋翼飞行器能够自主悬停、机动性强的优势，结合特有的水空跨越变体机理，实现空中飞行、水下潜航以及多次水空跨越的基本功能，具备良好的水下/空中操纵性和复杂环境的适应性，军事和民用前景广阔。

Description

一种变体跨介质航行器
技术领域
本发明涉及一种变体跨介质航行器，特别是涉及一种可重复跨越水空界面并在两种介质中稳定航行的跨介质航行器。
背景技术
近年来，随着航空航海技术的快速发展和融合，以及海洋空间探测领域的不断拓展，越来越多的国家和研究者开始关注一类新概念跨介质航行器，与只能在单一介质内运动的普通飞行器和潜航器相比，跨介质航行器集空中飞行器和水下潜航器功能于一身，可以实现空中飞行、水面起降、水下潜航等功能，以及完成不同介质间的平稳转换，无论是军事领域还是民用领域都具有广阔的应用前景。
由于潜航器翼面很小，无法提供飞行需要的足够升力，因此见于公开资料的跨介质航行器的外形多采用常规固定翼飞行器布局或旋翼飞行器布局。然而，水和空气的物理性质存在很大差异(密度相差800倍，粘性系数相差56倍)，无论是固定翼飞行器外形还是旋翼飞行器外形的跨介质无人飞行器在水下运动均会受到巨大的阻力，成为横在跨介质无人飞行器工程实现道路上一道难以逾越的技术“鸿沟”。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种变体跨介质航行器，该航行器采用变体的思想，利用回转结构体水下运动速度快和多旋翼飞行器能够自主悬停、机动性强的优势，结合特有的水空跨越变体机理，具备良好的水下/空中操纵性和复杂环境的适应性，军事和民用前景广阔。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种变体跨介质航行器，包括耐压水密舱，所述耐压水密舱底部设置有螺旋桨推进器；所述耐压水密舱顶部可折叠地设置有多个浆臂，所述多个浆臂折叠时在所述耐压水密舱顶部构成回转体流线型结构；所述多个浆臂展开时，在所述浆臂的顶面设置有电机和旋翼，所述旋翼设置于所述电机的动力输出轴上；所述耐压水密舱内部设置有控制机构和电源；所述控制机构与所述电源电连接，所述控制机构用于控制所述浆臂的展开与折叠以及所述电机和所述螺旋桨推进器的启动和停止。
可选的，所述耐压水密舱底部设置有底座，所述底座中部设置有贯穿孔，所述贯穿孔的直径大于所述螺旋桨推进器的直径，所述底座的底部设置有多个支撑腿。
可选的，所述耐压水密舱侧壁上设置有多个控制鳍。
可选的，包括四个所述控制鳍。
可选的，包括八个所述浆臂。
可选的，所述浆臂的顶面中部隆起，所述隆起部位内部中空，所述电机与所述控制机构的连接线路设置于所述隆起部位内部。
可选的，所述电源为燃料电池。
可选的，所述旋翼为1047螺旋桨。
可选的，所述电机为KV1250电机。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明中的变体跨介质航行器，该变体跨介质航行器结构简单，采用变体的思想，利用回转结构体水下运动速度快和多旋翼飞行器能够自主悬停、机动性强的优势，结合特有的水空跨越变体机理，实现空中飞行、水下潜航以及多次水空跨越的基本功能，具备良好的水下/空中操纵性和复杂环境的适应性，军事和民用前景广阔。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明变体跨介质航行器的折叠状态结构示意图；
图2为本发明变体跨介质航行器的展开状态结构示意图。
附图标记说明：1、螺旋桨推进器；2、控制鳍；3、旋翼；4、电机；5、浆臂；6、耐压水密舱；7、底座。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1所示，本实施例提供一种变体跨介质航行器，包括耐压水密舱6，所述耐压水密舱6底部设置有螺旋桨推进器1；所述耐压水密舱6顶部可折叠地设置有多个浆臂5，所述多个浆臂5折叠时在所述耐压水密舱6顶部构成回转体流线型结构；所述多个浆臂5展开时，在所述浆臂5的顶面设置有电机4和旋翼3，所述旋翼3设置于所述电机4的动力输出轴上；所述耐压水密舱6内部设置有控制机构和电源；所述控制机构与所述电源电连接，所述控制机构用于控制所述浆臂5的展开与折叠以及所述电机4和所述螺旋桨推进器1的启动和停止。
于本具体实施例中，如图1-2所示，耐压水密舱6为密封良好的密闭舱体，其内部设置控制机构和燃料电池，用于为电机4和螺旋桨推进器1提供动力和控制，并用于控制浆臂5的展开、折叠和状态保持。
螺旋桨推进器1设置于耐压水密舱6的底部，作为变体跨介质航行器在水中航行的推进装置。
耐压水密舱6的外侧壁上呈十字形均匀分布着四个控制鳍2，通过控制机构对控制鳍2的调整，能够使变体跨介质航行器在水中完成前进、后退、转弯、滚转等动作。
在水中航行时，浆臂5处于折叠状态，八片浆臂5共同围成一个呈回转体流线型的前端，以减小变体跨介质航行器在水中航行时的阻力。
八片浆臂5展开后，均匀分布在耐压水密舱6的顶部周围，在八个电机4和八个旋翼3的共同作用下，变体跨介质航行器能够在空中飞行。
底座7通过螺钉可拆卸的设置于耐压水密舱6的底部，在变体跨介质航行器由飞行状态降落到底面时，通过底座7底部的三个支撑腿进行支撑，避免螺旋桨推进器1直接接触底面，防止螺旋桨推进器1损坏。
控制机构主要包括控制电路板、电子调速器、传感器以及对浆臂5的位置控制结构和对控制鳍2的调节结构。
本实施例中的变体跨介质航行器的主要工作过程如下：在水下工作模式时，8片浆臂5向上合起，此时，变体跨介质航行器呈回转体流线型结构，通过控制尾部安装的大功率螺旋桨推进器1和4个控制鳍2，完成前向、后向、侧偏、滚转等机动动作；空中工作模式时，8片浆臂5向下呈花瓣状沿圆周均匀分布打开，此时变体跨介质航行器为多旋翼3结构，每一片浆臂5内侧均安装一个旋翼3和电机4，通过调节每片浆臂5内侧的电机4，控制8个旋翼3的转速实现飞行器空中飞行时的不同的状态；在水空介质跨越过程中，通过变体即控制8片浆臂5的开合，以实现水下/空中工作模式的切换。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种变体跨介质航行器，其特征在于，包括耐压水密舱，所述耐压水密舱底部设置有螺旋桨推进器；所述耐压水密舱顶部可折叠地设置有多个浆臂，所述多个浆臂折叠时在所述耐压水密舱顶部构成回转体流线型结构；所述多个浆臂展开时，在所述浆臂的顶面设置有电机和旋翼，所述旋翼设置于所述电机的动力输出轴上；所述耐压水密舱内部设置有控制机构和电源；所述控制机构与所述电源电连接，所述控制机构用于控制所述浆臂的展开与折叠以及所述电机和所述螺旋桨推进器的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述耐压水密舱底部设置有底座，所述底座中部设置有贯穿孔，所述贯穿孔的直径大于所述螺旋桨推进器的直径，所述底座的底部设置有多个支撑腿。
3.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述耐压水密舱侧壁上设置有多个控制鳍。
4.根据权利要求3所述的变体跨介质航行器，其特征在于，包括四个所述控制鳍。
5.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，包括八个所述浆臂。
6.根据权利要求5所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述浆臂的顶面中部隆起，所述隆起部位内部中空，所述电机与所述控制机构的连接线路设置于所述隆起部位内部。
7.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述电源为燃料电池。
8.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述旋翼为1047螺旋桨。
9.根据权利要求1所述的变体跨介质航行器，其特征在于，所述电机为KV1250电机。
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