CN213892852U - 一种泵喷矢量推进的水下航行器 - Google Patents
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Abstract
一种泵喷矢量推进的水下航行器，包括中心动力泵、布置在水下航行器的设定方位上的多个出水口、与各出水口相配合的电磁阀以及与所述中心动力泵和各出水口相应连通的涵道，所述中心动力泵从外部抽水并送到所述多个出水口，通过选择性地控制各出水口的电磁阀的打开和关闭，使水按照设定方位从相应的出水口喷流出去，由此控制所述水下航行器的航行和姿态。本实用新型的水下航行器在水下航行时，噪音、振动低，动力更加强劲，能量利用率更高，同时多个泵喷推进器出口的布局，使得整个航行器的姿态变化更加灵活，具有矢量推进的效果。将推进功率集中在单一自由度上输出，可以大幅增加了机动性能，且比传统的矢量推进器结构上更加简单，并提高了可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及水下航行器，特别是涉及一种泵喷矢量推进的水下航行器。
背景技术
水下航行器能够在水面以下航行并可携带传感器、机械臂等工具，完成水下观测、水下勘探、侦测甚至是军事上的进攻防守等作业任务。
目前，常见的水下航行器有鱼雷型航行器、水下滑翔机、波浪滑翔机等，其中鱼雷型航行器与本实用新型中的航行器最为接近。鱼雷型航行器一般在机身上布置有一台或多台螺旋桨推进器，可实现航行器在水下的三维运动；也有鱼雷型航行器通过主螺旋桨和舵片配合使用来实现航行器在水下的三维运动；水下滑翔机不采用螺旋桨推进器，其通过自身携带油囊的变化来改变自身浮力重力的平衡，利用机身机翼在海水中升降时的分力来驱动前进；波浪滑翔机通过利用波浪能，使航行器本身在波浪的作用下，上下小幅度运动，通过水下部分的桨叶在海水中升降时的分力来驱动前进。传统采用螺旋桨推进的航行器在推进时容易产生空泡、动力不够强劲、机动性能较弱、运行时噪音较大等缺点。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于对本申请的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服上述背景技术的不足，提供一种泵喷矢量推进的水下航行器。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种泵喷矢量推进的水下航行器，包括中心动力泵、布置在水下航行器的设定方位上的多个出水口、与各出水口相配合的电磁阀以及与所述中心动力泵和各出水口相应连通的涵道，所述中心动力泵从外部抽水并送到所述多个出水口，通过选择性地控制各出水口的电磁阀的打开和关闭，使水按照设定方位从相应的出水口喷流出去，由此控制所述水下航行器的航行和姿态。
进一步地：
所述电磁阀为开度可调的电磁阀，通过控制相应电磁阀的开度大小来控制相应出水口的流量。
所述多个出水口包括水平出水口和竖直出水口。
所述水平出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相垂直。
所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口。
所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口，所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
还包括设置在所述水下航行器的艉部的主出水口，所述主出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相反。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型的水下航行器在航行时能够实现矢量的推进，可实现俯仰角、航向角的调整，也可以实现水平方向和竖直方向的移动。与传统的螺旋桨推进的航行器相比，本实用新型通过泵喷推进器代替螺旋桨推进器，使得水下航行器在水下航行时，更加低噪音、低振动，动力更加强劲，能量利用率更高，同时多个泵喷推进器出口的布局，使得整个航行器的姿态变化更加灵活，具有矢量推进的效果。不同于通过改变喷口方向向不同方向偏转以产生不同方向推力的矢量推进器，本实用新型可将航行器上所有推进功率集中在单一自由度上输出，可以大幅增加机动性能，本实用新型比传统的矢量推进器结构上更加简单，并提高了可靠性。
附图说明
图1为本实用新型一种实施例的水下航行器的结构示意图。
具体实施方式
以下对本实用新型的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接既可以是用于固定作用也可以是用于耦合或连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1，在一种实施例中，一种泵喷矢量推进的水下航行器，包括中心动力泵5、布置在水下航行器的设定方位上的多个出水口2、8、与各出水口2、8相配合的电磁阀3以及与所述中心动力泵5和各出水口2、8相应连通的涵道6，所述中心动力泵5从外部抽水并送到所述多个出水口2、8，通过选择性地控制各出水口的电磁阀的打开和关闭，使水按照设定方位从相应的出水口2、8喷流出去，由此控制所述水下航行器的航行和姿态。
在优选的实施例中，所述电磁阀3为开度可调的电磁阀，通过控制相应电磁阀3的开度大小来控制相应出水口2、8的流量。
在优选的实施例中，所述多个出水口包括水平出水口和竖直出水口。
在优选的实施例中，所述水平出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相垂直。应理解，使所述水平出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相垂直并不是必须的，两者也可以是其他夹角，所述水平出水口也能达到对水下航行器施加侧向推动力的作用。
在一些优选的实施例中，所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口。
在一些优选的实施例中，所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
在更优选的实施例中，所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口，同时，所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
在优选的实施例中，水下航行器还包括设置在所述水下航行器的艉部的主出水口(8)，所述主出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相反。
不同于通过改变喷口方向，向不同方向偏转以产生不同方向的推力的矢量推进器，本实用新型实施例基于泵喷矢量推进的水下航行器，通过中心动力泵和设置在多个不同方位的出水口组合推进来实现全机矢量推进，具有许多优势。应用泵喷矢量推进的航行器相较于使用普通螺旋桨推进器的航行器，推进效率高，辐射噪音低，临界航速高，而且泵喷推进能够与航行器的机身更好地结合起来，一体化程度较高，在一个航行器上能够布置多个泵喷出水口，灵活机动性能更好，更方便稳定地控制航行器的姿态。本实用新型实施例将推进功率集中在单一自由度上输出，可以大幅增加了机动性能，且比改变喷口方向的矢量推进器结构上更加简单，并提高了可靠性。
以下进一步举例描述本实用新型具体实施例。
一种泵喷矢量推进的水下航行器在结构组成上包含中心动力泵5、多个出水口2、8等以及与出水口相匹配的电磁阀3和相应连通的涵道6，以及航行器本体4、艏部1、艉部7。本实用新型的实施例以一个中心动力泵5和五个出水口2为例，在结构组成上包含航行器本体4、一个中心泵5、五个出水口2、五个水下电磁阀3和相应的连接涵道6，其中前动力段设置有一个竖直出水口和一个水平出水口，后动力段也设置有一个竖直出水口和一个水平出水口，在航行器的艉部，设置有一个主出水口8。五个水下电磁阀3分别用于控制五个泵喷推进器的开合和推力大小。在其工作时，通过选择性地控制各出水口的电磁阀的打开和关闭，使水按照设定方位从相应的出水口2、8喷流出去，由此控制所述水下航行器的航行和姿态。进一步地，可通过控制相应的电磁阀6的开度大小，来控制出水口的流量，从而更灵活地控制航行器的航行和姿态。前动力段的竖直出水口工作时，能够改变航行器的俯仰角姿态，从而实现上浮下潜；前动力段的水平出水口工作时，能够改变航行器的航向角姿态，从而实现左转、右转和掉头；前后动力段的竖直出水口同时工作时，能够实现竖直面上移动；前后动力段的侧面出水口同时工作时，能够实现水平面上移动；艉部主出水口控制航行器的航速。
本实用新型的背景部分可以包含关于本实用新型的问题或环境的背景信息，而不一定是描述现有技术。因此，在背景技术部分中包含的内容并不是申请人对现有技术的承认。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本实用新型的保护范围。在本说明书的描述中，参考术语“一种实施例”、“一些实施例”、“优选实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管已经详细描述了本实用新型的实施例及其优点，但应当理解，在不脱离专利申请的保护范围的情况下，可以在本文中进行各种改变、替换和变更。
Claims (9)
1.一种泵喷矢量推进的水下航行器，其特征在于，包括中心动力泵、布置在水下航行器的设定方位上的多个出水口、与各出水口相配合的电磁阀以及与所述中心动力泵和各出水口相应连通的涵道，所述中心动力泵从外部抽水并送到所述多个出水口，通过选择性地控制各出水口的电磁阀的打开和关闭，使水按照设定方位从相应的出水口喷流出去，由此控制所述水下航行器的航行和姿态。
2.如权利要求1所述的水下航行器，其特征在于，所述电磁阀为开度可调的电磁阀，通过控制相应电磁阀的开度大小来控制相应出水口的流量。
3.如权利要求1或2所述的水下航行器，其特征在于，所述多个出水口包括水平出水口和竖直出水口。
4.如权利要求3所述的水下航行器，其特征在于，所述水平出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相垂直。
5.如权利要求3所述的水下航行器，其特征在于，所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口。
6.如权利要求3所述的水下航行器，其特征在于，所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
7.如权利要求3所述的水下航行器，其特征在于，所述水平出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的水平出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的水平出水口，且所述竖直出水口包括设置在所述水下航行器的前动力段的竖直出水口，以及在所述水下航行器的后动力段的竖直出水口。
8.如权利要求3所述的水下航行器，其特征在于，还包括设置在所述水下航行器的艉部的主出水口，所述主出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相反。
9.如权利要求7所述的水下航行器，其特征在于，还包括设置在所述水下航行器的艉部的主出水口，所述主出水口的朝向与所述水下航行器的水平前进方向相反。
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