CN113968110A - 一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水陆两栖车辆技术领域，公开了一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，包括滑行车本体、履带机构、车首水翼机构、车尾水翼机构和封板机构；所述滑行车本体的底部设置有驱动所述滑行车本体移动的履带机构，还设置有与所述履带机构位置相对应的封板机构，所述封板机构能够进行平移，所述履带机构能够进行升降运动；所述滑行车本体车首的底部设置车首水翼机构，车尾的底部设置车尾水翼机构；所述车首水翼机构能够进行升降运动，所述车尾水翼机构能够进行升降运动及开合运动。本发明能够增加动浮力以降低车体浸深和流体阻力，达到两栖车辆大部分车体跃出水面的近似于“起飞”的效果，以达到超高航速的目标。
Description
技术领域
本发明涉及水陆两栖车辆技术领域，更具体的说，特别涉及一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体。
背景技术
近年来，超高速两栖车辆成为新的研究热点，其相比传统两栖车辆具有水上超高速行驶的功能特性，因此受到人们的广泛关注。超高航速两栖车辆的关键技术在于高功率密度发动机、喷水推进器、滑行式车体构型、行动系统的收放与驱动和滑行式水翼减阻措施。履带式两栖车辆能够在水陆复杂环境条件下的具备岸滩高通过性，进一步拓展了水陆两栖车辆领域的应用。
目前，世界上喷水推进器和滑水型车体构型的设计理论与制造工艺已相对成熟，行动系统的收放与驱动系统采用油气元件的独立悬架技术已经付诸实践，滑行式水翼减阻措施成为新的研究热点。世界上轻型两栖车辆水上最大航速已经达到或超过90公里/小时，其主要代表以英国吉布斯公司的轮胎收放型两栖车。它具有流线型车体构型，在车首和车尾各装有一个全浸式水翼，从而最大程度地减少阻力。
履带式两栖车辆由于其履带舱、四轮一板等非流线型结构，不仅造成其在航行时形状阻力和飞溅阻力较大，而且致使其在水上航行时，周围的流场情况十分复杂，车辆水下部分的紊流现象尤其明显。为了增大动升力以减小车辆浸深，国内外履带两栖车辆均采用首尾滑板的平板滑行原理构型，但这一构型主要为中重型吨位车辆设计，且经过试验验证无法提供足够动升力以满足超高速水面行驶需求。
大量的研究和试验表明，国内高速水陆两栖平台的研究具备以下发展趋势：
1、高速水陆两栖平台的研究已经显现向超高速方向发展的趋势。
2、为了实现更高的水面航行速度，平台构型研究方面已经从单体滑行车体构型到水翼艇车体构型，再发展到直接采用高性能船型(三体船)车体构型。
3、对超高速水陆两栖平台的研究，必然要更多地吸收不同种类的超高速水面舰船的构型优点和借鉴先进的超高速复合型水面舰船构型特点，将其构型进行恰当地融合，形成水动力学和空气动力学复合优化的超高速新构型。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，能够增加动浮力以降低车体浸深和流体阻力，达到两栖车辆大部分车体跃出水面的近似于“起飞”的效果，以达到超高航速的目标。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，包括滑行车本体、履带机构、车首水翼机构、车尾水翼机构和封板机构；
所述滑行车本体的底部设置有驱动所述滑行车本体移动的履带机构，还设置有与所述履带机构位置相对应的封板机构，所述封板机构能够进行平移，所述履带机构能够进行升降运动；所述滑行车本体车首的底部设置车首水翼机构，车尾的底部设置车尾水翼机构；所述车首水翼机构能够进行升降运动，所述车尾水翼机构能够进行升降运动及开合运动。
进一步的，所述履带机构包括车轮履带组件和驱动组件，所述驱动组件设置在所述滑行车本体上，并连接所述车轮履带组件。
进一步的，所述封板机构包括底封板、车体铰接头、液压缸，所述底封板通过车体铰接头与滑行车本体连接，并连接液压缸；所述液压缸驱动所述底封板进行平移。
进一步的，所述底封板上还设置有铰接限位块，所述滑行车本体上设置有与所述铰接限位块配合的限位移动槽道。
进一步的，所述车首水翼机构和车尾水翼机构均包括对称设置的固定式水翼板、水翼升降板、驱动液压缸和水翼铰接头；所述固定式水翼板固连在水翼升降板上，水翼升降板通过水翼铰接头与滑行车本体相连，所述水翼升降板还连接驱动液压缸，所述驱动液压缸驱动所述水翼升降板进行上下平移。
进一步的，所述水翼升降板还设置有水翼限位块，所述滑行车本体上也设置有与所述水翼限位块配合的限位移动槽道。
进一步的，所述车尾水翼机构还包括摆动式液压缸，所述摆动式液压缸设置在对应的固定式水翼板和水翼升降板之间。
进一步的，所述车尾水翼机构内对称的固定式水翼板降下并打开形成V字夹角。
进一步的，所述固定式水翼板的上表面为弧面，下表面为平面。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过车首水翼机构和车尾水翼机构，当车体在水上以超高速模式行驶时，车首车尾共4块固定式水翼板随车体在水中高速行驶，当流体以超高速顺着固定式水翼板表面流动时，由于固定式水翼板上表面弧形较大，下表面平直，即可在固定式水翼板上下表面形成流体压力差，并形成向上的动升力，动升力会随固定式水翼板的浸深、攻角等参数有所变化，受固定式水翼板影响，流体的流场速度矢量有一个明显的向上改变，从而提高车辆动升力。当车体进入高速航行状态下，固定式水翼板可利用升降控制板升起至水面表面上方，利用下表面贴近水面运动时和水面对气流影响，使固定式水翼板产生空气动力学表面效应，进一步提高车体所受动升力而大幅度减少推进功率。
通常，流体对两栖车体的阻力受航速、车姿、吨位影响，主要减阻措施为提高平台所受动升力，使得车体整体抬升，吃水体积大幅度减小。在两栖平台进入超高速行驶状态后，车体整体抬升几乎跃出水面，达到近乎于“起飞”的状态，使车体所受流体阻力大幅减小，此时车体所受阻力从单纯水阻力，变为了水阻力与空气阻力相结合的形式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。其中：
图1为本发明滑行式履带两栖车体的结构示意图。
图2为本发明滑行式履带两栖车体的另一结构示意图。
图3为本发明车首水翼机构和车尾水翼机构的结构示意图。
图4为本发明中车尾水翼机构的局部结构示意图。
图5为本发明中车尾水翼机构展开状态示意图。
图6为本发明中车尾水翼机构收拢状态示意图。
附图标记说明如下：1-滑行车本体、2-履带机构、3-驾驶舱、4-车首水翼机构、5-车尾水翼机构、7-封板机构、11-固定式水翼板、12-水翼升降板、13-驱动液压缸、14-水翼铰接头、15-水翼限位块、16-摆动式液压缸、21-车轮履带组件、71-底封板、101-限位移动槽道。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1和图2所示，本发明提供一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，该车体包括滑行车本体1、履带机构2、车首水翼机构4、车尾水翼机构5和封板机构7；
所述滑行车本体1的底部设置有驱动所述滑行车本体1移动的履带机构2；所述滑行车本体1上还设置有与所述履带机构2位置相对应的封板机构7，所述封板机构7能够进行平移，便于所述履带机构2伸出或收回滑行车本体1的履带舱。
所述滑行车本体1车首的底部设置车首水翼机构4，车尾的底部设置车尾水翼机构5；所述车首水翼机构4能够进行升降运动，所述车尾水翼机构5能够进行升降运动及开合运动。
本实施例中，所述滑行车本体1的车首上部设置有驾驶舱3，所述车首水翼机构4与所述驾驶舱3的位置相对应。
所述履带机构2包括车轮履带组件21和驱动组件(图上未显示)，所述驱动组件设置在所述滑行车本体1上，并连接所述车轮履带组件21，能够带动所述车轮履带组件21进行平移。
进一步的，所述封板机构7设置在所述滑行车本体1上，并在所述车轮履带组件21收回履带舱时，能够进行平移并封住履带舱。所述封板机构7包括底封板71、车体铰接头和液压缸(图上未显示)，所述底封板71通过车体铰接头与滑行车本体1连接，并连接液压缸，通过所述液压缸进行驱动，带动所述底封板71进行平移，实现对履带舱进行打开或封住。
进一步的，所述底封板71上还设置有铰接限位块，所述滑行车本体1上设置有与所述铰接限位块配合的限位槽道，通过所述铰接限位块与所述限位移动滑槽配合，使得所述底封板71被限制在仅允许水平移动的单自由度运动。
本实施例中，当履带机构2收起后，通过液压缸73驱动底封板71，底封板71向滑行车本体1外侧运动并最终封住履带舱，当底封板71需要收起时，液压缸73收回，底封板71随之运动，履带舱打开，履带机构2放下。通过履带机构2和封板机构7两者平移运动，使履带机构2能够收回履带舱并封住，这样方便使得整车能够进行水上滑行。具体的，所述履带机构2采用两组对称设置在所述滑行车本体1的底部，便于驱动所述滑行车本体1移动，每组所述履带机构2分别对应设置有封板机构7。
进一步的，参阅图3和图4所示，所述车首水翼机构4和车尾水翼机构5均包括对称设置的固定式水翼板11、水翼升降板12、驱动液压缸13和水翼铰接头14。
所述固定式水翼板41固连在水翼升降板12上，水翼升降板42通过水翼铰接头14与滑行车本体1相连，所述水翼升降板12还连接驱动液压缸13，通过驱动液压缸13驱动带动水翼升降板12进行上下平移，从而带动所述固定式水翼板11进行上下平移。
进一步的，所述水翼升降板12还设置有水翼限位块15，所述滑行车本体1上也设置有与所述水翼限位块15配合的限位移动槽道101。
本实施例中，通过滑行车本体1上的限位移动槽道，并通过水翼限位块15与所述限位移动滑槽配合，水翼升降板12被限制在仅允许上下运动的单自由度运动，即通过驱动液压缸13运动可控制水翼升降板12的升降运动。
进一步的，所述车尾水翼机构5还包括摆动式液压缸16，所述摆动式液压缸16设置在对应的固定式水翼板11和水翼升降板12之间，即所述车尾水翼机构5的固定式水翼板11与水翼升降板12通过所述摆动式液压缸16相连，所述车尾水翼机构5的固定式水翼11通过对应的驱动液压缸13控制升降运动，并通过摆动式液压缸16控制固定式水翼11的开合角度，从而实现水上水翼姿态控制。
进一步的，所述车尾水翼机构5内对称的固定式水翼板11降下并打开形成V字夹角，所述夹角的大小可以根据实际需要进行调整。
进一步的，所述固定式水翼板11的上表面为弧面，下表面为平面，这样便于在所述固定式水翼板11的上下表面形成流体压力差，从而形成向上的动升力。具体的，所述车首水翼机构4和车尾水翼机构5两者固定式水翼板11的外形尺寸可以根据需要进行调整。
本实施例中，通过车尾水翼机构5可实现车尾的固定式水翼11的高低浸深、与车体间角度变化，动态调整车体所受动升力，使得车体的纵倾角减小，从而改变了车体的航行姿态；由于车体所受水阻力减少，在车体动力系统一定的情况下，达到了提高车辆水上航速的目的。
参阅图5和图6所示，本发明提供的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其工作原理如下：
车体在陆上航行状态时，所述车首水翼机构4和车尾水翼机构5对应的水翼升降板12升起，带动对应的固定式水翼板11升起，所述车尾水翼机构5的固定式水翼板11还能进行折叠，即收拢在水翼升降板12的一侧。所述封板机构7工作，带动底封板71平移打开履带舱，所述履带机构2的驱动组件工作，车轮履带组件21放下，带动所述滑行车本体1整体在陆上高速行驶；
车体在水上航行状态时，所述履带机构2的驱动组件工作，车轮履带组件21收进履带舱，所述封板机构7工作，带动底封板71平移滑动，覆盖履带舱。所述车首水翼机构4和车尾水翼机构5两者的水翼升降板12降下，带动两者的固定式水翼板11降下，而车尾水翼机构5的固定式水翼板11放下并形成V字夹角，影响车辆底部周围流场，流体在此处的流场速度矢量有一个明显的向上变化，从而提高车辆动升力，可明显改变车辆航行姿态，显著减小航行阻力，达到水上超高速航行的目的。
本实施例在水上高速航行状态下，通过固定式水翼板11的升降、角度变化等即折叠式水翼结构，可以改变或影响两栖车辆底部流场及阻力特性，从而达到减小两栖车辆阻力并达到超高速水上航行、减少其高速状态下海豚现象。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：包括滑行车本体、履带机构、车首水翼机构、车尾水翼机构和封板机构；
所述滑行车本体的底部设置有驱动所述滑行车本体移动的履带机构，还设置有与所述履带机构位置相对应的封板机构，所述封板机构能够进行平移，所述履带机构能够进行升降运动；所述滑行车本体车首的底部设置车首水翼机构，车尾的底部设置车尾水翼机构；所述车首水翼机构能够进行升降运动，所述车尾水翼机构能够进行升降运动及开合运动。
2.根据权利要求1所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述履带机构包括车轮履带组件和驱动组件，所述驱动组件设置在所述滑行车本体上，并连接所述车轮履带组件。
3.根据权利要求1所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述封板机构包括底封板、车体铰接头、液压缸，所述底封板通过车体铰接头与滑行车本体连接，并连接液压缸；所述液压缸驱动所述底封板进行平移。
4.根据权利要求3所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述底封板上还设置有铰接限位块，所述滑行车本体上设置有与所述铰接限位块配合的限位移动槽道。
5.根据权利要求1所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述车首水翼机构和车尾水翼机构均包括对称设置的固定式水翼板、水翼升降板、驱动液压缸和水翼铰接头；所述固定式水翼板固连在水翼升降板上，水翼升降板通过水翼铰接头与滑行车本体相连，所述水翼升降板还连接驱动液压缸，所述驱动液压缸驱动所述水翼升降板进行上下平移。
6.根据权利要求5所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述水翼升降板还设置有水翼限位块，所述滑行车本体上也设置有与所述水翼限位块配合的限位移动槽道。
7.根据权利要求5所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述车尾水翼机构还包括摆动式液压缸，所述摆动式液压缸设置在对应的固定式水翼板和水翼升降板之间。
8.根据权利要求5所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述车尾水翼机构内对称的固定式水翼板降下并打开形成V字夹角。
9.根据权利要求5所述的具有折叠式水翼结构的滑行式履带两栖车体，其特征在于：所述固定式水翼板的上表面为弧面，下表面为平面。
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