CN113093807B - 一种无人地效翼船地效飞行控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无人地效翼船技术领域，尤其是一种无人地效翼船地效飞行控制装置。其包括船体，所述船体左右两侧对称设置地效翼，所述地效翼上设置浮舟，所述船体底部沿长度方向设置多个地效飞高测量装置，所述浮舟底部设置地效飞高测量装置；所述船尾上设置第一操舵装置，第一操舵装置用于操纵升降舵，地效翼上设置第二操舵装置，第二操舵装置用于操纵副翼。本发明采用独特的地效飞高测量装置，对船体和浮舟距离水面的最小地效飞行高度进行实时测量，以确保测量的无人地效翼船的地效飞行高度是实时准确的；本发明通过将伸出的操纵板收起并紧贴在船体或浮舟底部，保持了船体或浮舟底部原有的外形，消除了可能影响无人地效翼船起降性能的不利因素。

Description

一种无人地效翼船地效飞行控制装置

技术领域

本发明涉及无人地效翼船技术领域，尤其是一种无人地效翼船地效飞行控制装置。

背景技术

地效翼船作为利用地面效应贴近水面或地面飞行的运载工具，具有在地效区内长距离超低空稳定飞行和在地效区外短时间飞高越障的能力。一般的地效翼船都是有人驾驶，并且通过人眼来判断地效飞行高度，但长时间飞行往往会造成驾驶员驾驶疲劳，因此大型地效翼船就借助于独特的地效翼船自动驾驶仪来帮助驾驶员减轻驾驶疲劳，由于地效飞行高度低，苏联的地效翼船使用自动驾驶曾经发生过事故。无人飞机与无人地效翼船最大的区别就是两者所处的飞行高度不同，无人机起飞后会马上脱离地效区在中高空飞行，而无人地效翼船则必须具备在地效区长距离超低空稳定飞行的能力，否则就等同于无人机，也就没有了地效翼船的飞行优势。在地效区飞行必须克服的最大难点是如何确保能够准确地获得地效飞行的高度信息，从而有效地控制地效翼船在地效区内长距离稳定飞行。现有的地效翼船仍然采用飞机用无线电测高仪来测量地效飞行高度，而这种仪器的测量误差对于很小范围的地效飞行高度来说就显得非常大，根本无法满足无人地效翼船对地效飞行高度的测量要求，因此迫切需要能够准确测量无人地效翼船地效飞行高度的装置，以满足无人地效翼船执行地效飞行任务的要求。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的无人地效翼船地效飞行控制装置，确保能够实时准确地获得地效飞行的高度信息，从而有效地控制地效翼船在地效区内长距离稳定飞行。

本发明所采用的技术方案如下：

一种无人地效翼船地效飞行控制装置，包括船体，所述船体左右两侧对称设置地效翼，所述地效翼上设置浮舟，所述浮舟能够帮助地效翼漂浮在水面，船体顶部后端设置船尾，所述船尾能够控制船体飞行方向，所述船体底部沿长度方向设置多个地效飞高测量装置，所述浮舟底部设置地效飞高测量装置；所述船尾上设置第一操舵装置，第一操舵装置用于操纵升降舵，地效翼上设置第二操舵装置，第二操舵装置用于操纵副翼，所述船体内设置控制模块，控制模块分别和地效飞高测量装置、第一操舵装置和第二操舵装置电连接，控制模块根据地效飞高测量装置传输过来的数据控制第一操舵装置和第二操舵装置进行飞行操控；所述地效飞高测量装置包括高度操作杆组件，高度操作杆组件一端连接升降绳索一端，升降绳索另一端连接收卷机构。

进一步的，船体顶部前端设置发动机，发动机给船体提供飞行动力。

进一步的，收卷机构为电动葫芦。

进一步的，高度操作杆组件包括安装座，安装座左右两端固定转轴座，安装座左右两端的转轴座内转动连接转轴，转轴上固定连接操纵板，操纵板一端连接升降绳索，另一端固定连接操纵杆一端，操纵杆另一端套接转动框中部，转动框左右两端分别固接框轴，框轴转动连接在框轴座内，框轴座固定在转动框上；所述框轴一端固定连接触臂，触臂所在侧的转动框上固定电阻条，触臂转动时始终保持与电阻条接触，触臂上连接电流线一端，电阻条上连接信号线一端，电流线和信号线连接在控制模块上。

进一步的，操纵杆连接操纵板一端左右两侧对称设置三角板结构的加强筋，加强筋分别和操纵杆和操纵板焊接。

进一步的，转轴两端分别套装卷簧，卷簧一端固定在安装座上，另一端固定在操纵板上。

进一步的，第一操舵装置包括第一操舵驱动件，第一操舵驱动件上连接第一操舵动力源和第一操舵控制阀，第一操舵控制阀和控制模块电连接，第一操舵驱动件的驱动端通过销轴铰接第一操舵摇臂一端，第一操舵摇臂另一端固定连接第一支轴一端，第一支轴另一端固定连接升降舵，第一支轴转动连接在第一支座上。

进一步的，第二操舵装置包括第二操舵驱动件，第二操舵驱动件上连接第二操舵动力源和第二操舵控制阀，第二操舵控制阀和控制模块电连接，第二操舵驱动件的驱动端通过销轴铰接第二操舵摇臂一端，第二操舵摇臂另一端固定连接第二支轴一端，第二支轴另一端固定连接副翼，第二支轴转动连接在第二支座上。

进一步的，控制模块包括进行控制运算的计算机和信号传输反馈模块，信号传输反馈模块和计算机电连接。

本发明的有益效果如下：

本发明采用独特的地效飞高测量装置，对船体和浮舟距离水面(或地面)的最小地效飞行高度进行实时测量，以确保测量的无人地效翼船的地效飞行高度是实时准确的；本发明通过将伸出的操纵板收起并紧贴在船体或浮舟底部，保持了船体或浮舟底部原有的外形，消除了可能影响无人地效翼船起降性能的不利因素；本发明依据对来自高度操作杆组件的地效飞高电子信号的计算和处理结果，对无人地效翼船发出操舵指令，使无人地效翼船始终保持在安全的地效飞行高度飞行。

附图说明

图1为本发明立体图。

图2为本发明地效飞高测量装置收起状态结构图。

图3为本发明地效飞高测量装置放下状态结构图。

图4为本发明高度操作杆组件处于收起状态的主视图。

图5为本发明高度操作杆组件处于收起状态的俯视图。

图6为本发明高度操作杆组件处于放下状态的主视图。

图7为本发明高度操作杆组件处于放下状态的俯视图。

图8为本发明的第一操舵装置控制原理图。

图9为本发明的第二操舵装置控制原理图。

其中：1、浮舟；2、地效翼；3、船体；4、发动机；5、船尾；6、收卷机构；7、升降绳索；8、高度操作杆组件；8.1、操纵板；8.2、转轴；8.3、转轴座；8.4、加强筋；8.5、操纵杆；8.6、转动框；8.7、安装座；8.8、卷簧；8.9、框轴座；8.10、框轴；8.11、触臂；8.12、电阻条；8.13、电流线；8.14、信号线；9、控制模块；9.1、计算机；9.2、信号传输反馈模块；10、第一操舵装置；10.1、第一操舵动力源；10.2、第一操舵驱动件；10.3、第一操舵控制阀； 10.4、第一操舵摇臂；10.5、第一支座；10.6、升降舵；11、第二操舵装置； 11.1、第二操舵动力源；11.2、第二操舵驱动件；11.3、第二操舵控制阀；11.4、第二操舵摇臂；11.5、第二支座；11.6、副翼。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示的实施例中，主要包括船体3，船体3左右两侧对称设置地效翼2，地效翼2上设置浮舟1，浮舟1能够帮助地效翼2漂浮在水面。船体3 顶部前端设置发动机4，发动机4给船体3提供飞行动力。船体3顶部后端设置船尾5，船尾5能够控制船体3飞行方向。

如图1所示的实施例中，船体3底部沿长度方向设置多个地效飞高测量装置，浮舟1底部设置地效飞高测量装置。

如图1所示的实施例中，船体3内设置控制模块9，船尾5上设置第一操舵装置10，第一操舵装置10用于操纵升降舵，产生的操纵效果是抬头升起或低头降下无人地效翼船。地效翼2上设置第二操舵装置11，第二操舵装置11 用于操纵副翼，产生的操纵效果是无人地效翼船一侧升起的同时另一侧则降下。控制模块9分别和地效飞高测量装置、第一操舵装置10和第二操舵装置11电连接，在地效飞行时，控制模块9根据地效飞高测量装置传输过来的数据控制第一操舵装置10和第二操舵装置11进行飞行操控。

如图2和3所示的实施例中，地效飞高测量装置包括高度操作杆组件8，高度操作杆组件8一端连接升降绳索7一端，升降绳索7另一端连接收卷机构 6，收卷机构6能够收卷或放卷升降绳索7，从而实现高度操作杆组件8的收放。在地效翼船起飞前，收卷机构6将高度操作杆组件8收起紧贴机体底部，在地效翼船起飞后，收卷机构6将高度操作杆组件8放下。如图2所示实施例中，收卷机构6为电动葫芦。

如图4～7所示的实施例中，高度操作杆组件8包括安装座8.7，安装座8.7 左右两端固定转轴座8.3，安装座8.7左右两端的转轴座8.3内转动连接转轴 8.2，转轴8.2上固定连接长条板状结构的操纵板8.1，长条板状结构的操纵板 8.1便于紧贴在船体3或浮舟1底部，达到不影响船体3或浮舟1外形的目的。操纵板8.1一端连接升降绳索7，另一端固定连接圆柱状结构的操纵杆8.5一端。操纵杆8.5另一端套接U形结构的转动框8.6中部，转动框8.6左右两端分别固接框轴8.10，框轴8.10转动连接在框轴座8.9内，框轴座8.9固定在转动框8.6上。

如图4～7所示的实施例中，框轴8.10一端固定连接触臂8.11，触臂8.11 所在侧的转动框8.6上固定圆弧形结构的电阻条8.12，触臂8.11转动时始终保持与电阻条8.12接触。触臂8.11上连接电流线8.13一端，电阻条8.12上连接信号线8.14一端。电流线8.13和信号线8.14连接在控制模块9上。

高度操作杆组件8在工作时，能够将操纵杆8.5的转动转换成计算机能够处理的电子信号，从而获得无人地效翼船地效飞行时最低飞行高度的数据。而采用触臂8.11、电阻条8.12、电流线8.13和信号线8.14构成的电流回路就能够实现将转动运动转换成电子信号的目标。

具体原理如下：电流线8.13连接在触臂8.11上，同时触臂8.11还与电阻条8.12接触，电阻条8.12则通过信号线8.14连接在电脑上形成回路。当操纵板8.1触碰水面而顺时针转动时，相连的操纵杆8.5随之顺时针转动，从而带动触臂8.11顺时针转动，并沿着电阻条8.12滑动，触臂8.11和电阻条8.12 的接触位置随之发生变化，也就是说随着沿着电阻条8.12滑动的触臂8.11位置的变化，由电流线8.13、触臂8.11、电阻条8.12和信号线8.14构成的电流回路的电流电阻随之变化。电阻的大小取决于触臂8.11位于电阻条8.12上的位置到信号线8.14起点的距离大小，触臂8.11接触点到信号线8.14起点的距离越远，电流将要流经电阻条8.12的长度越长，相应的电流遇到的电阻就越大，反之电阻就越小。这样操纵杆8.5的转动就转换成计算机能够处理的电流电阻大小变化的信号。

为了提高操纵板8.1和操纵杆8.5之间的连接强度，如图5和图7所示的实施例中，操纵杆8.5连接操纵板8.1一端左右两侧对称设置三角板结构的加强筋8.4，加强筋4分别和操纵杆8.5和操纵板8.1焊接。

如图5和图7所示的实施例中，转轴8.2两端分别套装卷簧8.2，卷簧8.2 一端固定在安装座8.7上，另一端固定在操纵板8.1上。卷簧8.2能够提供克服无人地效翼船飞行过程中风阻力，避免操纵板8.1受风阻影响无法正常进行地效飞高测量。另一方面也能够防止无人地效翼船地效飞行过程中操纵板8.1 触及水面驱使板杆连接体无约束地向上转动，冲击船体或浮舟底部，造成结构的损坏。

如图8所示的实施例中，第一操舵装置10包括第一操舵驱动件10.2，第一操舵驱动件10.2上连接第一操舵动力源10.1和第一操舵控制阀10.3，第一操舵控制阀10.3和控制模块9电连接，第一操舵驱动件10.2的驱动端通过销轴铰接第一操舵摇臂10.4一端，第一操舵摇臂10.4另一端固定连接第一支轴一端，第一支轴另一端固定连接升降舵10.6，第一支轴转动连接在第一支座 10.5上。

如图9所示的实施例中，第二操舵装置11包括第二操舵驱动件11.2，第二操舵驱动件11.2上连接第二操舵动力源11.1和第二操舵控制阀11.3，第二操舵控制阀11.3和控制模块9电连接，第二操舵驱动件11.2的驱动端通过销轴铰接第二操舵摇臂11.4一端，第二操舵摇臂11.4另一端固定连接第二支轴一端，第二支轴另一端固定连接副翼11.6，第二支轴转动连接在第二支座11.5 上。

第一操舵驱动件10.2和第二操舵驱动件11.2能够采用气缸、油缸或者电动推杆。第一操舵动力源10.1和第二操舵动力源11.1能够采用气瓶、液压泵或电源。

如图9所示的实施例中，控制模块9包括进行控制运算的计算机9.1和信号传输反馈模块9.2，信号传输反馈模块9.2和计算机9.1电连接。

地效飞行控制时，首先由控制模块9接收到来自高度操作杆组件8的电信号，并对飞高信号数据进行计算和处理，以此确定如何操控相应的舵面来满足无人地效翼船地效飞行时对飞高的要求。然后通过控制模块9将控制信号传输向第一操舵控制阀10.3和第二操舵控制阀11.3，相应的升降舵10.6和副翼 11.6发生转动，使无人地效翼船的飞行状态发生改变，地效飞高也发生改变。同时，将第一操舵控制阀10.3和第二操舵控制阀11.3到位的动作指令反馈给控制模块9。由于无人地效翼船地效飞高的变化将使得操纵板8.1转动位置也发生了变化，由此带来的电信号变化又传送到控制模块9的计算机9.1里，这样经过对飞高电信号数据和反馈电信号数据的计算和处理，能够确认无人地效翼船的地效飞高是否满足要求。当确认飞行状态已经满足地效飞行要求，则通过控制模块9向第一操舵控制阀10.3和第二操舵控制阀11.3发出控制指令，相应的升降舵10.6和副翼11.6逐渐转动回到原中立位置，无人地效翼船将以此地效飞行高度继续飞行。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种无人地效翼船地效飞行控制装置，包括船体(3)，所述船体(3)左右两侧对称设置地效翼(2)，所述地效翼(2)上设置浮舟(1)，所述浮舟(1)能够帮助地效翼(2)漂浮在水面，船体(3)顶部后端设置船尾(5)，所述船尾(5)能够控制船体(3)飞行方向，其特征在于：所述船体(3)底部沿长度方向设置多个地效飞高测量装置，所述浮舟(1)底部设置地效飞高测量装置；所述船尾(5)上设置第一操舵装置(10)，第一操舵装置(10)用于操纵升降舵，地效翼(2)上设置第二操舵装置(11)，第二操舵装置(11)用于操纵副翼，所述船体(3)内设置控制模块(9)，控制模块(9)分别和地效飞高测量装置、第一操舵装置(10)和第二操舵装置(11)电连接，控制模块(9)根据地效飞高测量装置传输过来的数据控制第一操舵装置(10)和第二操舵装置(11)进行飞行操控；所述地效飞高测量装置包括高度操作杆组件(8)，高度操作杆组件(8)一端连接升降绳索(7)一端，升降绳索(7)另一端连接收卷机构(6)；所述高度操作杆组件(8)包括安装座(8.7)，安装座(8.7)左右两端固定转轴座(8.3)，安装座(8.7)左右两端的转轴座(8.3)内转动连接转轴(8.2)，转轴(8.2)上固定连接操纵板(8.1)，操纵板(8.1)一端连接升降绳索(7)，另一端固定连接操纵杆(8.5)一端，操纵杆(8.5)另一端套接转动框(8.6)中部，转动框(8.6)左右两端分别固接框轴(8.10)，框轴(8.10)转动连接在框轴座(8.9)内，框轴座(8.9)固定在转动框(8.6)上；所述框轴(8.10)一端固定连接触臂(8.11)，触臂(8.11)所在侧的转动框(8.6)上固定电阻条(8.12)，触臂(8.11)转动时始终保持与电阻条(8.12)接触，触臂(8.11)上连接电流线(8.13)一端，电阻条(8.12)上连接信号线(8.14)一端，电流线(8.13)和信号线(8.14)连接在控制模块(9)上。

2.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述船体(3)顶部前端设置发动机(4)，发动机(4)给船体(3)提供飞行动力。

3.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述收卷机构(6)为电动葫芦。

4.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述操纵杆(8.5)连接操纵板(8.1)一端左右两侧对称设置三角板结构的加强筋(8.4)，加强筋(8. 4)分别和操纵杆(8.5)和操纵板(8.1)焊接。

5.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述转轴(8.2)两端分别套装卷簧，卷簧一端固定在安装座(8.7)上，另一端固定在操纵板(8.1)上。

6.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述第一操舵装置(10)包括第一操舵驱动件(10.2)，第一操舵驱动件(10.2)上连接第一操舵动力源(10.1)和第一操舵控制阀(10.3)，第一操舵控制阀(10.3)和控制模块(9)电连接，第一操舵驱动件(10.2)的驱动端通过销轴铰接第一操舵摇臂(10.4)一端，第一操舵摇臂(10.4)另一端固定连接第一支轴一端，第一支轴另一端固定连接升降舵(10.6)，第一支轴转动连接在第一支座(10.5)上。

7.如权利要求1所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述第二操舵装置(11)包括第二操舵驱动件(11.2)，第二操舵驱动件(11.2)上连接第二操舵动力源(11.1)和第二操舵控制阀(11.3)，第二操舵控制阀(11.3)和控制模块(9)电连接，第二操舵驱动件(11.2)的驱动端通过销轴铰接第二操舵摇臂(11.4)一端，第二操舵摇臂(11.4)另一端固定连接第二支轴一端，第二支轴另一端固定连接副翼(11.6)，第二支轴转动连接在第二支座(11.5)上。

8.如权利要求1～7中任意一项所述的一种无人地效翼船地效飞行控制装置，其特征在于：所述控制模块(9)包括进行控制运算的计算机(9.1)和信号传输反馈模块(9.2)，信号传输反馈模块(9.2)和计算机(9.1)电连接。

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