CN111661234B - 一种水中变结构多航态航行器 - Google Patents

Abstract

一种水中变结构多航态航行器，它涉及一种航行器。本发明为了解决现有的航行器存在水面水下作业能力受限的问题。本发明主艇体上方的流线型上层建筑，上层建筑两侧对称安装副艇体，副艇体下部铰接外连接桥，外连接桥外部边缘安装有锯齿，内部嵌套内连接桥，内连接桥下部安装浮筒组件，副艇体和外连接桥内部设置有展开和伸缩组件，所述主艇体内部设置浮态调节舱，结合展开和伸缩组件可实现中低海况高速航行、高海况低速稳定航行和极端恶劣海况半潜隐蔽航行三种航行状态的切换。本发明同时具备小水线面双体船的高速性、三体船高耐波性和半潜艇隐蔽性，可根据外界环境自动进行航态调节，并搭载丰富的水面、水下传感器设备，可广泛应用于海洋科研领域。

Description

一种水中变结构多航态航行器

技术领域

本发明涉及一种航行器。具体涉及一种水中变结构多航态航行器。属于航行器技术领域。

背景技术

现阶段常规水中航行器的使用方式和使用海域条件比较单一，水下航行器航速较小、又不能快速部署到指定位置，水面航行器的适航性和隐蔽性较差，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。

中国专利申请号为CNl04589939A，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喷水推进器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201610831903.3，名称为“一种多航态水中航行器”的专利文件中公开了一种依靠浮态调节舱来调节航态的多航态水中航行器，该发明无变结构特征，水面航态并不具备小水线面双体船航行稳定性，仅可在低海况下高速航行，同时也不具备三体船高耐波性，高海况下无法继续在水面航行。

综上所述，现有的航行器由于无法在中低海况高速航行、高海况低速稳定航行、极端恶劣海况半潜隐蔽航行和深浅水域航行均可自动调节航态，存在水下作业能力受限的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的航行器由于无法在中低海况高速航行、高海况低速稳定航行、极端恶劣海况半潜隐蔽航行和深浅水域航行均可自动调节航态，存在水面水下作业能力受限的问题。进而提供一种水中变结构多航态航行器。

本发明的技术方案是：一种水中变结构多航态航行器包括主艇体、副艇体、上层建筑、外连接桥、锯齿、内连接桥、浮筒组件和航态变换调节组件，主艇体的内部设有浮态调节舱，浮态调节舱包括支撑舱、第一压载水舱和第二压载水舱，支撑舱的两侧对称布置第一压载水舱和第二压载水舱，浮态调节舱的艇艏开设入水口，浮态调节舱的艇艉处，在第一压载水舱和第二压载水舱后部对称设有第一出水口和第二出水口；上层建筑安装在主艇体上，上层建筑的两侧对称安装有副艇体，副艇体的下端铰接有一个外连接桥，外连接桥的前端外部边缘处安装有锯齿，外连接桥内嵌有内连接桥，且内连接桥在外连接桥内可伸缩，内连接桥的下部安装有浮筒组件，副艇体和外连接桥内部安装有航态变换调节组件，航态变换调节组件带动外连接桥绕铰接点转动实现航态变换。

进一步地，主艇体为单体平底的方宽型艇型，由铝合金或不锈钢制成，且主艇体的外表面附有吸波涂层。

更进一步地，它还包括护弦，主艇体的两侧安装有护弦。

更进一步地，它还包括架控舱、集成升降桅杆、雷达、指示灯、探照灯和双目识别装置，上层建筑内部设置密封的架控舱，集成升降桅杆安装在架控舱的后端，雷达、指示灯、探照灯和双目识别装置均安装在集成升降桅杆上。

进一步地，浮筒组件包括浮筒、喷水推进器、可调首翼、可调尾翼、燃油舱、电池舱和主机舱，浮筒的前端内部密闭安装有电池舱，浮筒的后端内部从前到后依次密闭安装燃油舱和主机舱，喷水推进器安装在主机舱的后端，可调首翼安装在浮筒的首部内侧，可调尾翼对称安装在浮筒的尾部。

进一步地，可调首翼和可调尾翼在浮筒上的安装角度可调。

进一步地，外连接桥为小水线面形状。

进一步地，航态变换调节组件包括展开组件和伸缩组件，展开组件安装在副艇体和外连接桥的连接处，伸缩组件安装在外连接桥内并与内连接桥连接。

进一步地，展开组件包括母铰、公铰、第一锥齿轮轴、第二锥齿轮轴、传动轴和驱动装置，母铰固定安装在副艇体内部下端，公铰固定安装在外连接桥的上端，母铰和公铰之间通过水平设置的第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴连接，驱动装置安装在副艇体内部，驱动装置通过传动轴与第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴连接并带动第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴转动。

进一步地，伸缩组件包括电动缸、直线导轨、内密封圈和外密封圈，直线导轨滑动安装在内连接桥的外侧壁和外连接桥的内侧壁之间，电动缸安装在内连接桥上部的外连接桥上，电动缸的伸出端端部与浮筒连接，内密封圈安装在内连接桥的顶部，外密封圈安装在外连接桥的底部内侧。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明的水中变结构多航态航行器是通过变结构和浮态调整的方式进行切换航态，进而获得一种具备中低海况高速航行、高海况低速稳定航行、极端恶劣海况半潜隐蔽航行和深浅水域航行均可自动调节航态的水中航行器。本发明的外连接桥采用小水线面形状，极大地减少了航行器阻力，通过浮态调节舱、展开和伸缩组件可实现中低海况高速航行、高海况低速稳定航行、极端恶劣海况半潜隐蔽航行状态三种航态的任意切换，能够搭载丰富的水面、水下传感器设备，可广泛应用于海洋科研领域。

2、本发明的多航态变结构水中航行器具有水面航行器高速性、半潜航行器高耐波性、水下航行器隐蔽性、深浅水域自动实现航态调节的突出优点，可在恶劣海况下隐蔽的执行任务，可以快速切换至水面高速航行状态、半潜漂浮状态和浅水航行状态，能够高速逃离或快速部署任务，能够以漂浮状态增加续航力，可完成水下一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。

3、本发明并未单纯采用变结构技术来调整航态，也并未单一使用小水线面双体船和三体船的形式，其高速航行时最大航速并不受限。背景技术中的两件发明专利与本发明中通过变结构和浮态调节来实现中低海况高速航行、高海况低速稳定航行和极端恶劣海况半潜隐蔽航行三种航行状态的切换，在功能和特征上有显著区别。

4、本发明采用喷水推进技术，外连接桥采用小水线面形状，高速航行状态时可以获得更高的航速；

5、本发明主艇体表面附有吸波涂层，声纳和雷达很难探测到它，发动机位于水下很安静，具有一定的隐蔽性；

6、本发明同时具备小水线面双体船的高速性、三体船高耐波性和半潜艇隐蔽性，可根据使命任务、深浅水域和外界环境自动进行航态调节，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是本发明中低海况水面高速航行状态轴侧视图；

图2是本发明中低海况水面高速航行过渡状态轴侧视图；

图3是本发明极端恶劣海况半潜隐蔽低速漂浮状态轴侧视图；

图4是本发明浅水环境航行状态轴侧视图；

图5是本发明中主副船体外型轴侧视图；

图6是本发明中主船体内部的结构示意图；

图7是本发明中展开和伸缩组件结构示意图；

图8是本发明中展开和伸缩组件结构剖视图；

图9是本发明中内外连接桥伸开状态结构示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图9说明本实施方式，本实施方式的一种水中变结构多航态航行器包括主艇体1、副艇体2、上层建筑30、外连接桥3、锯齿15、内连接桥20、浮筒组件和航态变换调节组件，主艇体1的内部设有浮态调节舱，浮态调节舱包括支撑舱19、第一压载水舱18a和第二压载水舱18b，支撑舱19的两侧对称布置第一压载水舱18a和第二压载水舱18b，浮态调节舱的艇艏开设入水口16，浮态调节舱的艇艉处，在第一压载水舱18a和第二压载水舱18b后部对称设有第一出水口17a和第二出水口17b；上层建筑30安装在主艇体1上，上层建筑30的两侧对称安装有副艇体2，副艇体2的下端铰接有一个外连接桥3，外连接桥3的前端外部边缘处安装有锯齿15，外连接桥3内嵌有内连接桥20，且内连接桥20在外连接桥3内可伸缩，内连接桥20的下部安装有浮筒组件，副艇体2和外连接桥3内部安装有航态变换调节组件，航态变换调节组件带动外连接桥3绕铰接点转动实现航态变换。

本实施方式的外连接桥外部安装有锯齿，锯齿边缘帮助航行器穿过海洋障碍，比如渔网等。

本实施方式的上层建筑30为流线型上层建筑。

具体实施方式二：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的主艇体1为单体平底的方宽型艇型，由铝合金或不锈钢制成，且主艇体1的外表面附有吸波涂层。如此设置，很难被声纳和雷达探测到，具有一定的隐蔽性。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的还包括护弦5，主艇体1的两侧安装有护弦5。如此设置，便于保护主艇体1。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式还包括架控舱31、集成升降桅杆10、雷达11、指示灯12、探照灯13和双目识别装置14，上层建筑30内部设置密封的架控舱31，集成升降桅杆10安装在架控舱31的后端，雷达11、指示灯12、探照灯13和双目识别装置14均安装在集成升降桅杆10上。如此设置，集成升降桅杆10为可升降式，能够低速稳定航行或半潜航行时缩回至上层建筑内部，水面高速航行时伸出至上层建筑外部；雷达11便于探测和传输给水上指挥部准确信息，而且通过、指示灯12、探照灯13和双目识别装置14便于识别到水下的真实情况，便于及时调整航态。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1至图4、图7至图9说明本实施方式，本实施方式的浮筒组件包括浮筒4、喷水推进器8、可调首翼7、可调尾翼6、燃油舱9、电池舱32和主机舱33，浮筒4的前端内部密闭安装有电池舱32，浮筒4的后端内部从前到后依次密闭安装燃油舱9和主机舱33，喷水推进器8安装在主机舱33的后端，可调首翼7安装在浮筒4的首部内侧，可调尾翼6对称安装在浮筒4的尾部。如此设置，便于航行器的顺利航行。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图4、图7至图9说明本实施方式，本实施方式的可调首翼7和可调尾翼6在浮筒4上的安装角度可调。如此设置，用以调整浮筒姿态，适应于浮筒喷水推进过程周围流场的变化，进而产生更多动升力增加航行器的快速性和稳定性。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1至图5说明本实施方式，本实施方式的外连接桥3为小水线面形状。如此设置，对称布置在主艇体两侧，高速航行状态减阻效果较为明显。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图7至图9说明本实施方式，本实施方式的航态变换调节组件包括展开组件和伸缩组件，展开组件安装在副艇体2和外连接桥3的连接处，伸缩组件安装在外连接桥3内并与内连接桥20连接。如此设置，便于调整航态。其它组成和连接关系与具体实施方式一至七中任意一项相同。

具体实施方式九：结合图8说明本实施方式，本实施方式的展开组件包括母铰25、公铰26、第一锥齿轮轴24a、第二锥齿轮轴24b、传动轴23和驱动装置22，母铰25固定安装在副艇体2内部下端，公铰26固定安装在外连接桥3的上端，母铰25和公铰26之间通过水平设置的第一锥齿轮轴24a和第二锥齿轮轴24b连接，驱动装置22安装在副艇体2内部，驱动装置22通过传动轴23与第一锥齿轮轴24a和第二锥齿轮轴24b连接并带动第一锥齿轮轴24a和第二锥齿轮轴24b转动。如此设置，展开组件进行旋转可以展开外连接桥，内连接桥可通过伸缩组件进行伸缩，展开伸缩组件可实现航行器中低海况高速航行、高海况低速稳定航行、极端恶劣海况半潜隐蔽航行三种航行状态的切换，展开和伸缩组件可协同操作，用以切换航行器到达任意航态从而应对深浅海域及更为复杂恶劣的海况条件。其它组成和连接关系与具体实施方式一至八中任意一项相同。

具体实施方式十：结合图9说明本实施方式，本实施方式的伸缩组件包括电动缸21、直线导轨27、内密封圈28和外密封圈29，直线导轨27滑动安装在内连接桥20的外侧壁和外连接桥3的内侧壁之间，电动缸21安装在内连接桥20上部的外连接桥3上，电动缸21的伸出端端部与浮筒4连接，内密封圈28安装在内连接桥20的顶部，外密封圈29安装在外连接桥3的底部内侧。如此设置，便于将内连接桥20和浮筒4展开。其它组成和连接关系与具体实施方式一至九中任意一项相同。

结合图1至图9说明本发明的工作原理：

当水中变结构多航态航行器高速水面航行状态航行时，驱动装置22带动传动轴23旋转，将动力传递给锥齿轮轴24a和锥齿轮轴24b，公铰26和母铰25组成复合铰链进一步地带动外连接桥3及浮筒组件进行旋转，使得外连接桥3倾斜直立、变结构多航态航行器以貌似小水线面双体船的外型进行高速水面航行状态航行；

当水中变结构多航态航行器低速半潜漂浮状态航行时，打开主艇体1上的入水口16，使得水进入压载水舱18a和压载水舱18b，达到所需半潜重力关闭入水口16，启动驱动装置22使得外连接桥3及浮筒4组件进行旋转，使得外连接桥3趴在水面、变结构多航态航行器以宽尺度形式低速半潜漂浮在水面上航行，之后打开出水口17a和出水口17b，排出主艇体1内部的水使主艇体1上升，并调整外连接桥3旋转角度从而达到变结构多航态航行器高速水面航行状态；

当水中变结构多航态航行器浅水环境航行时，趴在水面上的变结构多航态航行器通过电动缸21和直线导轨27将内连接桥20伸出，抬高主船体并调整外连接桥3旋转角度以应对浅水域对变结构多航态航行器复杂海况条件的高要求。

以上所述仅对本发明的优选实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述具体实施方式，本领域的技术人员在本发明的启示之下，在不脱离发明宗旨下，对本发明的特征和实施例进行的各种修改或等同替换以适应具体情况均不会脱离本发明的精神和权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：它包括主艇体（1）、副艇体（2）、上层建筑（30）、外连接桥（3）、锯齿（15）、内连接桥（20）、浮筒组件和航态变换调节组件，

主艇体（1）的内部设有浮态调节舱，浮态调节舱包括支撑舱（19）、第一压载水舱（18a）和第二压载水舱（18b），支撑舱（19）的两侧对称布置第一压载水舱（18a）和第二压载水舱（18b），浮态调节舱的艇艏开设入水口（16），浮态调节舱的艇艉处，在第一压载水舱（18a）和第二压载水舱（18b）后部对称设有第一出水口（17a）和第二出水口（17b）；

上层建筑（30）安装在主艇体（1）上，上层建筑（30）的两侧对称安装有副艇体（2），副艇体（2）的下端铰接有一个外连接桥（3），外连接桥（3）的前端外部边缘处安装有锯齿（15），外连接桥（3）内嵌有内连接桥（20），且内连接桥（20）在外连接桥（3）内可伸缩，内连接桥（20）的下部安装有浮筒组件，副艇体（2）和外连接桥（3）内部安装有航态变换调节组件，航态变换调节组件带动外连接桥（3）绕铰接点转动实现航态变换；

航态变换调节组件包括展开组件和伸缩组件，展开组件安装在副艇体（2）和外连接桥（3）的连接处，伸缩组件安装在外连接桥（3）内并与内连接桥（20）连接；

展开组件包括母铰（25）、公铰（26）、第一锥齿轮轴（24a）、第二锥齿轮轴（24b）、传动轴（23）和驱动装置（22），母铰（25）固定安装在副艇体（2）内部下端，公铰（26）固定安装在外连接桥（3）的上端，母铰（25）和公铰（26）之间通过水平设置的第一锥齿轮轴（24a）和第二锥齿轮轴（24b）连接，驱动装置（22）安装在副艇体（2）内部，驱动装置（22）通过传动轴（23）与第一锥齿轮轴（24a）和第二锥齿轮轴（24b）连接并带动第一锥齿轮轴（24a）和第二锥齿轮轴（24b）转动；

伸缩组件包括电动缸（21）、直线导轨（27）、内密封圈（28）和外密封圈（29），直线导轨（27）滑动安装在内连接桥（20）的外侧壁和外连接桥（3）的内侧壁之间，电动缸（21）安装在内连接桥（20）上部的外连接桥（3）上，电动缸（21）的伸出端端部与浮筒（4）连接，内密封圈（28）安装在内连接桥（20）的顶部，外密封圈（29）安装在外连接桥（3）的底部内侧；

外连接桥（3）外部安装有锯齿。

2.根据权利要求1所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：主艇体（1）为单体平底的方宽型艇型，由铝合金或不锈钢制成，且主艇体（1）的外表面附有吸波涂层。

3.根据权利要求2所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：它还包括护弦（5），主艇体（1）的两侧安装有护弦（5）。

4.根据权利要求3所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：它还包括架控舱（31）、集成升降桅杆（10）、雷达（11）、指示灯（12）、探照灯（13）和双目识别装置（14），上层建筑（30）内部设置密封的架控舱（31），集成升降桅杆（10）安装在架控舱（31）的后端，雷达（11）、指示灯（12）、探照灯（13）和双目识别装置（14）均安装在集成升降桅杆（10）上。

5.根据权利要求4所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：浮筒组件包括浮筒（4）、喷水推进器（8）、可调首翼（7）、可调尾翼（6）、燃油舱（9）、电池舱（32）和主机舱（33），

浮筒（4）的前端内部密闭安装有电池舱（32），浮筒（4）的后端内部从前到后依次密闭安装燃油舱（9）和主机舱（33），喷水推进器（8）安装在主机舱（33）的后端，可调首翼（7）安装在浮筒（4）的首部内侧，可调尾翼（6）对称安装在浮筒（4）的尾部。

6.根据权利要求5所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：可调首翼（7）和可调尾翼（6）在浮筒（4）上的安装角度可调。

7.根据权利要求1、2、3、4或5任意一项所述的一种水中变结构多航态航行器，其特征在于：外连接桥（3）为小水线面形状。

Images