CN214396306U - 一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置，旨在提供一种能实现高速两栖车的减阻增效，确保航行稳定性的装置。包括水平尾翼单元、蝠式翼单元及控制器。水平尾翼单元包括由内层板与外层板组成的水平尾翼、内层板伸缩驱动机构和水平尾翼伸缩驱动机构；蝠式翼单元包括由第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板组成的蝠式翼板，第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过翼板伸缩驱动机构与主车体的尾部连接，第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过位于车辆底面与过度尾封板交界线处的铰接轴与主车体铰接。该装置可自主展开和回收，增强了对不同工况的适应性；确保了航行的稳定性。

Description

一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置

技术领域

本实用新型涉及水陆两栖车技术领域，更具体的说，是涉及一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置。

背景技术

水陆两栖车是一种同时具备车与船的特性，既可在陆地行驶，又可泛水浮渡的特种车辆。多用于军事，救灾救难，探测等专业领域。

相较于一般高性能船舶如滑行艇、多体船来讲，水陆两栖车的重量密度大，结构型线的流线性较差，同等航行条件下两栖车的阻力系数比较高；此外两栖车的长宽比较小，而为保证车辆通过复杂地形时不会触底而对尾部底面进行削切形成斜升，更加减小了车辆的有效长度，即使配备了优良的喷水推进系统，在高航速工况下往往容易出现较大的航行纵倾角，导致达不到最佳的阻力性能，并且纵向稳定性也得不到保证，这对于两栖车向高速化的方向发展提出了较大挑战。

阻流板以及楔形板作为常用的改善高性能船舶航行性能的装置，可通过改变船舶底面的压力分布，达到调节航行姿态和改善纵向稳定性的效果，在中低速水陆两栖车上也有应用；但楔形板因为其角度固定不可调，不能适应航速变化获得最佳的航行性能，而阻流板虽然可以垂向调节，但下伸高度控制不当可能会造成横向的不稳定情况，并且此二者具有显著的附体特征，对车辆底部的流线性在一定程度上造成了破坏，在某些工况下会增加车辆航行阻力，应用于高速两栖车有一定的技术难度。

因此，结合两栖车的底面以及尾部结构特点，设计具有多适应性的车辆姿态调节装置，对于改善高速两栖车的综合性能具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种能够实现高速两栖车的减阻增效，确保航行稳定性的蝠翼式调姿装置。

为实现本实用新型的目的所采用的技术方案是：

一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置，包括水平尾翼单元、蝠式翼单元及控制器；所述水平尾翼单元包括由内层板与外层板组成的水平尾翼、内层板伸缩驱动机构和水平尾翼伸缩驱动机构，所述内层板与外层板可伸缩连接；所述蝠式翼单元包括由第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板组成的蝠式翼板，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过翼板伸缩驱动机构与主车体的尾部连接，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过位于车辆底面与过度尾封板交界线处的铰接轴与主车体铰接，所述第一肱翼板一端与所述外层板一侧滑动连接，另一端与所述第一边翼板搭接，所述第二肱翼板一端与所述外层板另一侧滑动连接，另一端与所述第二边翼板搭接，所述第一边翼板、第一肱翼板、第二肱翼板及第二边翼板展开后呈蝠翼状在整个车宽范围内布置；所述控制器分别与所述内层板伸缩驱动机构、水平尾翼伸缩驱动机构及翼板伸缩驱动机构连接，控制所述水平尾翼单元及蝠式翼单元动作。

所述内层板伸缩驱动机构包括内层板伸缩驱动电机，所述内层板伸缩驱动电机通过第一锥齿轮传动机构及第一齿轮齿条传动机构与所述内层板连接，驱动所述内层板从所述外层板内实现伸缩运动。

所述水平尾翼伸缩驱动机构包括水平尾翼伸缩驱动电机，所述水平尾翼伸缩驱动电机通过第二锥齿轮传动机构及第二齿轮齿条传动机构与所述外层板连接，驱动由所述外层板与内层板组成的水平尾翼实现伸缩运动。

所述翼板伸缩驱动机构为电动液压撑杆，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板的上表面上分别设置有滑槽，所述滑槽的方向与所述铰接轴垂直，相应的所述电动液压撑杆的自由端安装于相对应的所述滑槽内，所述电动液压撑杆的固定端与所述主车体连接。

所述第一肱翼板与所述外层板之间及所述第二肱翼板与所述外层板之间分别安装有导轨。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的蝠翼式调姿装置包括在整个车宽范围内展开的水平尾翼单元及蝠式翼单元，有效增加了车辆底面的有效面积，高速航行过程中车体抬升更加明显，同时增加的翼板的面积改变了车底的压力分布，压力作用中心更加靠后，降低了车辆纵倾角，有利于减小航行阻力和改善纵向稳定性。

2、本实用新型的蝠翼式调姿装置中各翼板独立分块设计，可自主展开和回收，且展开程度可控，增强了对不同工况的适应性。

3、本实用新型的蝠翼式调姿装置的结构与车辆主体保持了很好的一致性，且对车辆的其他性能无明显的不利影响，容易实现。

4、本实用新型的水平尾翼为双层伸缩结构，增强了多种工况的调整适应性。

5、本实用新型的蝠翼式调姿装置的控制采用电驱动与机械执行端相结合，在实现精准调节的同时，能够保证执行端的结构强度，可靠性高且实现简单。

附图说明

图1所示为本实用新型蝠翼式姿态调节装置及尾部车体的分布示意图；

图2所示为图1的纵向视图；

图3所示为本实用新型蝠翼式姿态调节装置的展开示意图；

图4所示为本实用新型姿态调节装置的水平尾翼伸缩驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

本实用新型蝠翼式姿态调节装置及尾部车体的分布示意图如图1所示，本实用新型的蝠翼式两栖车姿态调节装置B位于车辆底面1与垂直尾封板2相过渡的位置，在整个车宽范围内布置，与两栖车车主体A相互配合。车辆底面1向后延伸至过渡尾封板3，过渡尾封板3之后为车辆的垂直尾封板2，车辆喷水推进器的喷口5位于过渡尾封板3所在平面内，此外还包括左右舷侧及车轮4；所述过渡尾封板3为车辆底面在尾部的斜升过渡结构。

本实用新型的高速两栖车的蝠翼式调姿装置的结构示意图如图2-图4所示，包括水平尾翼单元、蝠式翼单元及控制器15。

所述水平尾翼单元包括由内层板6b与外层板6a组成的水平尾翼、内层板伸缩驱动机构和水平尾翼伸缩驱动机构，所述内层板6b与外层板6a可伸缩连接。本实施例中，所述内层板与外层板的连接方式为：所述内层板6b的两侧插入所述外层板6a两侧的插接滑动槽内，并能与所述外层板6a之间产生滑动。

所述蝠式翼单元包括由第一肱翼板7a、第一边翼板7c、第二肱翼板7b及第二边翼板7d组成的蝠式翼板，所述第一肱翼板7a、第一边翼板7c、第二肱翼板7b及第二边翼板7d分别通过翼板伸缩驱动机构与主车体A的尾部连接，所述第一肱翼板7a、第一边翼板7c、第二肱翼板7b及第二边翼板7d分别通过位于车辆底面与过度尾封板3交界线处的铰接轴8a、8b、8c及8d与主车体A铰接。本实施例中，所述翼板伸缩驱动机构采用电动液压撑杆，包括四个电动液压撑杆9a、9b、9c及9d。具体结构为：在第一肱翼板7a、第一边翼板7c、第二肱翼板7b及第二边翼板7d的上表面分别设置有滑槽10a、10b、10c及10d，所述滑槽的方向与所述铰接轴垂直。电动液压撑杆9b的自由端安装于所述第一肱翼板上的滑槽10b内，电动液压撑杆9b的固定端穿过过渡尾封板3与主车体A的尾部连接，第一肱翼板7a通过铰接轴8b与主车体铰接。电动液压撑杆9a的自由端安装于所述第一边翼板7c上的滑槽10a内，电动液压撑杆9a的固定端穿过过渡尾封板3与主车体A的尾部连接，第一边翼板7c通过铰接轴8a与主车体铰接。电动液压撑杆9c的自由端安装于所述第二肱翼板上的滑槽10c内，电动液压撑杆9c的固定端穿过过渡尾封板3与主车体A的尾部连接，第二肱翼板7b通过铰接轴8c与主车体铰接。电动液压撑杆9d的自由端安装于所述第二边翼板上的滑槽10d内，电动液压撑杆9d的固定端穿过过渡尾封板3与主车体A的尾部连接，第二边翼板7d通过铰接轴8d与主车体铰接。

所述第一肱翼板7a一端与所述外层板6a一侧滑动连接，另一端与所述第一边翼板7c搭接，所述第二肱翼板7b一端与所述外层板6a另一侧滑动连接，另一端与所述第二边翼板7d搭接，所述第一边翼板7c、第一肱翼板7a、第二肱翼板7b及第二边翼板7d展开后呈蝠翼状在整个车宽范围内布置。

所述控制器15分别与所述内层板伸缩驱动机构、水平尾翼伸缩驱动机构及翼板伸缩驱动机构连接，控制所述水平尾翼单元及蝠式翼单元动作。

本实施例中，所述内层板伸缩驱动机构包括内层板伸缩驱动电机14b，所述内层板伸缩驱动电机14b通过第一锥齿轮传动机构及第一齿轮齿条传动机构与所述内层板6b连接，驱动所述内层板从所述外层板内实现伸缩运动。具体结构为：内层板伸缩驱动电机14b带动传动轴13d、锥齿轮12g、12f、传动轴13c、齿轮12e及与齿轮12e啮合的第一齿条，通过内层板伸缩驱动电机的动作带动齿轮12e沿第一齿条运动，从而实现内层板沿外层板的伸缩。

本实施例中，所述水平尾翼伸缩驱动机构包括水平尾翼伸缩驱动电机14a，所述水平尾翼伸缩驱动电机14a通过第二锥齿轮传动机构及第二齿轮齿条传动机构与所述外层板6a连接，驱动由所述外层板与内层板组成的水平尾翼实现伸缩运动。具体结构为：所述水平翼板伸缩驱动电机14a带动传动轴13b、锥齿轮12c、12d、传动轴13a、齿轮12a及与齿轮12a啮合的齿条，通过传动轴13a带动齿轮12b及与齿轮12b啮合的齿条，通过内层板伸缩驱动电机的动作带动齿轮12b及齿轮12a分别沿各自啮合的齿条运动，从而实现带动水平尾翼的伸缩。

本实施例中，所述第一肱翼板7a与所述外层板6a之间安装有导轨11a，所述第二肱翼板7b与所述外层板6a之间安装有导轨11b。

本实用新型的对蝠翼式姿态调节装置的控制，对第一肱翼板及第二肱翼板角度的调节须在水平尾翼6完全收回的状态下进行，水平尾翼6的动作也须在第一肱翼板及第二肱翼板保持与车辆底面对齐的状态下进行；除此之外，对装置的各部分的控制的先后顺序以及调节程度彼此之间不受影响，可根据实际工况做出应对。

本实用新型的高速两栖车的蝠翼式调姿装置的控制方法包括肱翼板动作控制方法、边翼板动作控制方法、水平尾翼动作控制方法。具体控制方法如下：

所述肱翼板动作控制方法包括下述步骤：在所述水平尾翼完全收回的状态下，所述控制器15控制所述第一肱翼板或第二肱翼板对应的所述翼板伸缩驱动机构动作，推动所述第一肱翼板或第二肱翼板绕其对应的所述铰接轴转动，直至所述第一肱翼板或第二肱翼板到达指定角度，所述控制器控制对应的所述翼板伸缩驱动机构停止动作。

所述边翼板动作控制方法包括下述步骤：所述控制器控制所述第一边翼板或第二边翼板对应的所述翼板伸缩驱动机构动作，推动所述第一边翼板或第二边翼板绕其对应的所述铰接轴转动，直至所述第一边翼板或第二边翼板到达指定角度，所述控制器控制对应的所述翼板伸缩驱动机构停止动作。

所述水平尾翼伸缩控制方法包括下述步骤：当需要所述水平尾翼伸出时，在所述第一肱翼板与第二肱翼板展开至与车辆底面平齐的情况下，所述控制器控制所述内层板伸缩驱动机构动作带动所述内层板从所述外层板内伸出，在所述内层板到达最大行程时，所述控制器控制所述内层板伸缩驱动机构停止动作；之后，所述控制器控制所述水平翼板伸缩驱动机构动作带动所述水平翼板整体伸出，至所述水平翼板的最大行程，所述控制器控制所述水平翼板伸缩驱动机构停止动作；当需要所述水平尾翼收缩时，在所述第一肱翼板与第二肱翼板展开至与车辆底面平齐的情况下，所述控制器控制所述水平翼板伸缩驱动机构动作带动所述水平翼板整体收缩，至所述外层板完全收回，所述控制器控制所述水平翼板伸缩驱动机构停止动作；之后，所述控制器控制所述内层板伸缩驱动机构动作带动所述内层板收缩至所述外层板内，所述控制器控制所述内层板伸缩驱动机构停止动作。

本实施例中，所述控制器15的水平尾翼伸缩控制信号输出端与水平尾翼伸缩驱动电机14a的控制信号输入端连接，所述控制器15的内层板伸缩控制信号输出端与内层板伸缩驱动电机14b的控制信号输入端连接，通过控制水平尾翼伸缩驱动电机14a及内层板伸缩驱动电机14b的启停，实现内层板或外层板的伸缩动作。所述控制器15的第一肱翼板伸缩驱动信号输出端与控制第一肱翼板伸缩的电动液压撑杆9b的控制信号输入端连接，通过控制电动液压撑杆9b的动作实现第一肱翼板的收展。所述控制器15的第二肱翼板伸缩驱动信号输出端与控制第二肱翼板伸缩的电动液压撑杆9c的控制信号输入端连接，通过控制电动液压撑杆9c的动作实现第二肱翼板的收展。所述控制器15的第一边翼板伸缩驱动信号输出端与控制第一边翼板伸缩的电动液压撑杆9a的控制信号输入端连接，通过控制电动液压撑杆9a的动作实现第一边翼板的收展。所述控制器15的第二边翼板伸缩驱动信号输出端与控制第二边翼板伸缩的电动液压撑杆9d的控制信号输入端连接，通过控制电动液压撑杆9d的动作实现第二边翼板的收展。

具体控制方法包含以下过程：

(1)肱翼板展开过程：由控制器15控制电动液压撑杆9b、9c向下动作，使得电动液压撑杆9b的自由端沿第一肱翼板7a上表面的滑槽下伸，电动液压撑杆9c的自由端沿第二肱翼板7b上表面的滑槽下伸。电动液压撑杆9b推动第一肱翼板7a绕铰接轴8b旋转，直至第一肱翼板7a达到指定角度，电动液压撑杆9b受控停止动作。电动液压撑杆9c推动第二肱翼板7b绕铰接轴8c旋转，直至第二肱翼板7b达到指定角度，电动液压撑杆9c受控停止动作。

(2)边翼板展开过程：由控制器15控制电动液压撑杆9a、9d向下动作，使电动液压撑杆9a的自由端沿第一边翼板7c上表面的滑槽下伸，电动液压撑杆9d的自由端沿第二边翼板上表面的滑槽下伸。电动液压撑杆9a推动第一边翼板7c绕铰接轴8c旋转，直至第一边翼板达到指定角度，电动液压撑杆9a受控停止动作。电动液压撑杆9d推动第二边翼板7d绕铰接轴8d旋转，直至第二边翼板达到指定角度，电动液压撑杆9d受控停止动作。

(3)水平尾翼伸出过程：在第一肱翼板7a、第二肱翼板7b展开至与车辆底面平齐的情况下，控制器15指令内层板伸缩驱动电机14b正向旋转，经中间传动轴13c、13d和齿轮12f、12g，驱动齿轮12e转动，从而控制水平尾翼内层板6b伸出，其达到最大行程时，内层板伸缩驱动电机14b停止转动，而后控制器15指令水平翼板伸缩驱动电机14a正向旋转，经中间传动轴13a、13b和齿轮12c、12d，驱动齿轮12a、12b转动，控制水平尾翼6整体沿导轨11a、11b伸出，至其达到最大行程时，水平翼板伸缩驱动电机14a停止转动。

(4)水平尾翼回收过程：控制器15指令水平翼板伸缩驱动电机14a反向旋转，驱动齿轮12a、12b转动，控制水平尾翼6整体沿导轨11a、11b回收，直至水平尾翼的外层板6a完全收回，水平翼板伸缩驱动电机14a停止。之后，控制器15指令内层板伸缩驱动电机14b反向旋转，驱动齿轮12e转动，直至水平尾翼的内层板6b完全收回，内层板伸缩驱动电机14b停止。

(5)边翼板收缩过程：由控制器15控制电动液压撑杆9a、9d向上动作，电动液压撑杆9a带动第一边翼板7c绕铰接轴8a向上旋转，直至第一边翼板达到指定角度，电动液压撑杆9a在控制器15指令下停止动作；电动液压撑杆9d带动第二边翼板7d绕铰接轴8d向上旋转，直至其达到指定角度，电动液压撑杆9d在控制器15指令下停止动作。

(6)肱翼板收缩过程：由控制器15控制电动液压撑杆9b、9c向上动作，电动液压撑杆9b带动第一肱翼板7a绕铰接轴8b向上旋转回收，直至第一肱翼板7a达到指定角度，控制器15指令电动液压撑杆9b停止动作。电动液压撑杆9c带动第二肱翼板7b绕铰接轴8c向上旋转回收，直至第二肱翼板7b达到指定角度，控制器15指令电动液压撑杆9c停止动作。

通过上述各部分的控制实现本实用新型的高速两栖车的蝠翼式调姿装置的控制，包括车辆入水之后的控制方法、高速航行状态下的控制方法、从高速转向中低速过程的控制方法、水上航行过程中倒车工况的控制方法及登陆前的控制方法。

下水之前，为保证陆地行驶的功能性，整个蝠翼式姿态调节装置B处于收缩状态。所述车辆入水之后的控制方法为：调节所述第一肱翼板7a、第二肱翼板7b使其与车辆底面1保持平齐，之后调节所述水平尾翼6使其沿导轨11a、11b伸出，而后调节所述第一边翼板7c、第二边翼板7d使其向下旋转一定角度但不越过车辆底面，完成所述蝠翼式调姿装置展开。补偿了车辆尾部触水面积的不足，能够改善车辆底面的水动压力分布，在中低速航行过程中防止纵倾角过大，减小航行阻力并提高纵向稳定性。

所述高速航行状态下的控制方法为：在第一肱翼板7a、第二肱翼板7b和水平尾翼6都完成展开的情况下，调节第一边翼板7c、第二边翼板7d使其越过车辆底面一定角度，增大车辆纵倾角的调节程度。其目的在于：随着车辆进入滑行状态且不断加速，不断接近海豚运动的临界速度，在外界扰动作用下容易产生纵倾角的不稳定的情况，因此，通过增加边翼板的下旋角度，进一步增加车辆尾部的压力，形成纵倾恢复力矩，确保车辆姿态保持稳定。

所述从高速转向中低速过程的控制方法为：在车辆逐渐减速的过程中，调节所述第一边翼板7c及第二边翼板7d使其逐步上旋，并同时减小所述水平尾翼6的伸出程度；其目的在于：在车辆减速的同时，通过边翼板和水平尾翼的回收，避免原本的纵倾恢复力矩成为埋首力矩，从而保持车辆纵倾姿态的稳定。

所述水上航行过程中倒车工况的控制方法为：控制所述水平尾翼6使其回收至车体内，并调节所述第一肱翼板7a、第二肱翼板7b、第一边翼板7c及第二边翼板7d使其进行一定程度的收缩，消除所述水平尾翼及蝠式翼板对倒车水流的影响，便于车辆快速有效完成倒车调整。

所述登陆前的控制方法为：控制所述水平尾翼6完全收回至车体内，调节所述第一肱翼板7a、第二肱翼板7b、第一边翼板7c及第二边翼板7d各自进行最大程度的上旋收缩，以确保不会对车辆上岸及陆上行驶造成影响。

本实用新型的蝠翼式姿态调节装置具有在整个车宽范围内展开的蝠式翼板和水平尾翼板，有效增加了车辆底面的有效面积，高速航行过程中车体抬升更加明显，同时增加的翼板的面积改变了车底的压力分布，压力作用中心更加靠后，降低了车辆纵倾角，对于减小航行阻力和改善纵向稳定性具有良好效果；调节装置的各翼板独立分块设计，可自主展开和回收，且展开程度可控，增强了对不同工况的适应性；装置的结构与车辆主体保持了很好的一致性，且对车辆的其他性能无明显的不利影响，确保了航行的稳定性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种高速两栖车的蝠翼式调姿装置，其特征在于，包括水平尾翼单元、蝠式翼单元及控制器；所述水平尾翼单元包括由内层板与外层板组成的水平尾翼、内层板伸缩驱动机构和水平尾翼伸缩驱动机构，所述内层板与外层板可伸缩连接；所述蝠式翼单元包括由第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板组成的蝠式翼板，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过翼板伸缩驱动机构与主车体的尾部连接，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板分别通过位于车辆底面与过度尾封板交界线处的铰接轴与主车体铰接，所述第一肱翼板一端与所述外层板一侧滑动连接，另一端与所述第一边翼板搭接，所述第二肱翼板一端与所述外层板另一侧滑动连接，另一端与所述第二边翼板搭接，所述第一边翼板、第一肱翼板、第二肱翼板及第二边翼板展开后呈蝠翼状在整个车宽范围内布置；所述控制器分别与所述内层板伸缩驱动机构、水平尾翼伸缩驱动机构及翼板伸缩驱动机构连接，控制所述水平尾翼单元及蝠式翼单元动作。

2.根据权利要求1所述的高速两栖车的蝠翼式调姿装置，其特征在于，所述内层板伸缩驱动机构包括内层板伸缩驱动电机，所述内层板伸缩驱动电机通过第一锥齿轮传动机构及第一齿轮齿条传动机构与所述内层板连接，驱动所述内层板从所述外层板内实现伸缩运动。

3.根据权利要求1所述的高速两栖车的蝠翼式调姿装置，其特征在于，所述水平尾翼伸缩驱动机构包括水平尾翼伸缩驱动电机，所述水平尾翼伸缩驱动电机通过第二锥齿轮传动机构及第二齿轮齿条传动机构与所述外层板连接，驱动由所述外层板与内层板组成的水平尾翼实现伸缩运动。

4.根据权利要求1所述的高速两栖车的蝠翼式调姿装置，其特征在于，所述翼板伸缩驱动机构为电动液压撑杆，所述第一肱翼板、第一边翼板、第二肱翼板及第二边翼板的上表面上分别设置有滑槽，所述滑槽的方向与所述铰接轴垂直，相应的所述电动液压撑杆的自由端安装于相对应的所述滑槽内，所述电动液压撑杆的固定端与所述主车体连接。

5.根据权利要求1所述的高速两栖车的蝠翼式调姿装置，其特征在于，所述第一肱翼板与所述外层板之间及所述第二肱翼板与所述外层板之间分别安装有导轨。

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