CN216269842U - 水翼潜航器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种水翼潜航器。水翼潜航器包括机身、推进装置、主翼、副翼、平尾、升降舵和方向舵；推进装置用于驱动水翼潜航器运动；主翼连接于机身，副翼连接于主翼，且副翼能够相对于主翼上下转动，以使水翼潜航器发生滚转；平尾连接于机身，升降舵能够相对于平尾上下转动，以改变水翼潜航器的俯仰姿态；方向舵转动连接于机身，方向舵能够相对于机身左右转动，以改变水翼潜航器的偏航角。本实用新型的水翼潜航器，上浮或下潜过程较快，重量和体积较小，自身的姿态调节灵活性较高，机动性较强。

Description

水翼潜航器

技术领域

本实用新型涉及潜航器技术领域，尤其涉及一种水翼潜航器。

背景技术

目前，潜航器存在一些问题：部分潜航器通过压载水舱进水排水，实现下潜或上浮，潜航器的下潜或上浮过程缓慢；部分潜航器通过螺旋桨提供向下或向上的分力，实现下潜或上浮，这些提供竖直向下或向上的分力的螺旋桨会增加潜航器的重量和体积，影响潜航器的推进效率；部分潜航器自身的姿态的调节灵活性较差。这些问题都会影响潜航器的机动性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种水翼潜航器，上浮或下潜过程较快，重量和体积较小，自身的姿态调节灵活性较高，因此该水翼潜航器的机动性较强。

根据本实用新型的第一方面实施例的水翼潜航器，包括：机身；推进装置，安装于所述机身，所述推进装置能够驱动所述水翼潜航器前进；主翼，设置有两个，两个所述主翼分别连接于所述机身的两侧；副翼，设置有两个，每一所述副翼分别与一个所述主翼转动连接，所述副翼能够相对于所述主翼朝上或朝下转动，以使所述水翼潜航器发生滚转；平尾，连接于所述机身；升降舵，转动连接于所述平尾，所述升降舵能够相对于所述平尾朝上或朝下转动，以改变所述水翼潜航器的俯仰姿态；方向舵，转动连接于所述机身，所述方向舵能够相对于所述机身朝左或朝右转动，以改变所述水翼潜航器的偏航角。

根据本实用新型实施例的水翼潜航器，至少具有如下有益效果：本实用新型的水翼潜航器，通过两个副翼的差动配合实现滚转，通过方向舵的转动实现偏航角的改变，且通过升降舵的转动实现俯仰角的改变。该水翼潜航器的姿态调节灵活性高。此外，本实用新型的水翼潜航器，实际上是通过调整升降舵的角度改变俯仰角，从而配合水翼潜航器的前进使水翼潜航器自身上浮或下潜。相比于采用压载水舱进水或排水的方式，本实用新型的水翼潜航器无需花大量时间进行进水或排水，水翼潜航器的下潜或下浮过程较快。本实用新型的水翼潜航器也无需额外设置专门用于提供向上或向下的分力的螺旋桨或动力装置，水翼潜航器重量和体积均较小。

根据本实用新型的一些实施例，所述机身包括：主体，包括后舱部，所述后舱部位于所述主体的后端，所述后舱部的截面积从前往后逐渐减小；安装体，连接于所述后舱部的后端，所述推进装置安装于所述安装体。

根据本实用新型的一些实施例，所述推进装置包括：驱动件；螺旋桨，连接于所述驱动件，所述驱动件能够驱动所述螺旋桨转动，以使所述水翼潜航器运动。

根据本实用新型的一些实施例，顶板，前端连接于所述后舱部的后端；侧板，设置有两个，两个所述侧板分别连接于所述顶板的两侧，所述顶板和两个所述侧板共同围出的空间为安装空间，所述推进装置设置于所述安装空间中，所述平尾连接于所述侧板背对所述安装空间的一侧。

根据本实用新型的一些实施例，所述侧板的顶端与所述顶板连接，所述平尾连接于所述侧板的底端。

根据本实用新型的一些实施例，所述方向舵连接于所述安装体的后端。

根据本实用新型的一些实施例，所述主体还包括前舱部，所述前舱部位于所述主体的前端，所述前舱部的截面积从前往后逐渐增大。

根据本实用新型的一些实施例，所述主翼连接于所述后舱部的侧部。

根据本实用新型的一些实施例，所述主翼位于所述平尾的前方，且所述平尾所处的高度低于所述主翼所处的高度。

根据本实用新型的一些实施例，所述主翼包括内翼部和外翼部，所述内翼部与所述机身连接，所述外翼部连接于所述内翼部远离所述机身的一侧，所述内翼部的厚度大于所述外翼部的厚度。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型的水翼潜航器的立体示意图；

图2为图1的水翼潜航器的俯视图；

图3为图1的水翼潜航器的右视图；

图4为图1的水翼潜航器的后视图；

图5为图1的水翼潜航器的机身的尾部的示意图；

图6为副翼的工作原理示意图。

附图标记：

101-机身，102-主翼，103-方向舵；

201-外翼部，202-内翼部，203-副翼，204-连杆，205-升降舵，206-平尾，207-安装体，208-后舱部，209-前舱部，210-主体；

401-支架，402-驱动件，403-螺旋桨，404-推进装置；

501-安装空间，502-侧板，503-顶板。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参照图1至图4，本实用新型提供了一种水翼潜航器。水翼潜航器包括机身101、主翼102、副翼203、平尾206、升降舵205、方向舵103和推进装置404。

参照图2，主翼102连接在机身101的侧部，副翼203与主翼102转动连接，副翼203能够相对于主翼102朝上或朝下转动，以使水翼潜航器发生滚转。平尾206与机身101连接，升降舵205与平尾206连接，升降舵205能够相对于平尾206朝上或朝下转动，以改变水翼潜航器的俯仰姿态。方向舵103亦与机身101转动连接，方向舵103的后端能够相对于机身101朝左或朝右转动，以改变水翼潜航器的偏航角。

推进装置404安装于机身101，推进装置404能够为水翼潜航器整体前进提供动力。参照图4(图4中省略了副翼203和升降舵205)，在一些实施例中，驱动装置包括支架401、驱动件402和螺旋桨403。支架401的外沿呈圆形，支架401与机身101连接(更具体为，支架401与安装体207连接)，驱动件402安装在支架401的中心处；螺旋桨403与驱动件402连接，驱动件402用于驱动螺旋桨403转动，从而使水翼潜航器运动，这是一种成本较低的设置方式。驱动件402可以是电机，也可以是另外一些能够驱动螺旋桨403转动的发动机。在另一些实施例中，推进装置404也可以考虑设置为喷射引擎，以提高水翼潜航器的运动速度。

下面具体解释本实用新型的水翼潜航器在行驶过程中(推进装置404驱动水翼潜航器前进)的调节方式。

当水翼潜航器需要滚转时，可以调整两个副翼203的角度。例如，若水翼潜航器需要向左侧滚转，则左侧的副翼203的后端向上转动一定角度(如图6所示)，左翼(指代左侧的主翼102和左侧的副翼203的组合体)的升力增加；右侧的副翼203的后端向下转动一定角度，右翼(指代右侧的主翼102和右侧的副翼203的组合体)的升力减小乃至产生负升力；此时水翼潜航器向左侧滚转。同理，若水翼潜航器需要向右侧滚转时，左侧的副翼203的后端向下转动一定角度，右侧的副翼203的后端向上转动一定角度；此状态下，左翼的升力减小乃至产生负升力，右翼的升力增加，水翼潜航器向右侧滚转。需要说明的是，本实用新型中的“升力”并非指向上的作用力，本实用新型将升力的正方向设定为向下。

当水翼潜航器的偏航角需要改变时，可以调整方向舵103的角度。例如，在方向舵103设置在水翼潜航器的尾部的情况下，若水翼潜航器需要向左偏航，那么方向舵103的后端朝左转动一定角度，使水流施加于方向舵103的作用力有一向右的分力。水翼潜航器的尾部朝右转动，相对地，水翼潜航器的头部朝左转动，从而实现水翼潜航器向左偏航。同理，若要向右偏航，则方向舵103的后端朝右转动一定角度，以使水流施加于方向舵103的作用力有一向左的分力。

当水翼潜航器需要下潜或上浮时，水翼潜航器需要在保持行驶的过程中，改变自身的俯仰角；水翼潜航器的俯仰角的调整，可以通过调整升降舵205的角度实现。例如，在升降舵205设置在水翼潜航器的尾部的情况下，当水翼潜航器需要下潜时，升降舵205的后端朝下转动一定角度，使水流施加于升降舵205的作用力有一朝上的分力。水翼潜航器的尾部朝上翘起，相对地，水翼潜航器的头部则往下沉；随着水翼潜航器的前进，水翼潜航器会下潜。同理，若水翼潜航器需要上浮时，则使升降舵205的后端向上转动一定角度，使水流施加于升降舵205的作用力有一朝下的分力；此时，水翼潜航器的尾部往下沉，相对地，水翼潜航器的头部则朝上翘起；随着水翼潜航器的前进，水翼潜航器会上浮。

本实用新型的水翼潜航器，通过两个副翼203的差动配合实现滚转，通过方向舵103的转动实现偏航角的改变，且通过升降舵205的转动实现俯仰角的改变。该水翼潜航器的姿态调节灵活性高。

此外，本实用新型的水翼潜航器，实际上是通过调整升降舵205的角度改变俯仰角，从而配合水翼潜航器的前进使水翼潜航器自身上浮或下潜。相比于采用压载水舱进水或排水的方式，本实用新型的水翼潜航器无需花大量时间进行进水或排水，水翼潜航器的下潜或下浮过程较快。本实用新型的水翼潜航器也无需额外设置专门用于提供向上或向下的分力的螺旋桨或动力装置，水翼潜航器重量和体积均较小。

本实用新型的水翼潜航器，上浮或下潜过程较快，重量和体积较小，自身的姿态调节灵活性较高，因此该水翼潜航器的机动性较强。

下面再具体介绍水翼潜航器的各部分的结构。

参照图2和图3，机身101包括主体210和安装体207，主体210的内部可用于载人或者载物，安装体207连接在主体210的后端，安装体207用于安装推进装置404以及用于驱动方向舵103的舵机(舵机未具体示出)。

参照图2和图3，机身101的主体210采用流线型设计，主体210包括前舱部209和后舱部208，前舱部209的截面积从前往后逐渐增大，后舱部208的截面积从前往后逐渐减小。此处的截面积，是指通过一法向朝前或朝后的竖直平面，去截取主体210所得到的截面的面积。前舱部209和后舱部208的设置均可以减小水翼潜航器前进时的阻力，此外，后舱部208还可以将水流畅地流引向推进装置404，以提高推进装置404的螺旋桨403的进水效率。

参照图4和图5，安装体207包括顶板503和两个侧板502。顶板503的前端与主体210的后端(即后舱部208的后端)连接，两个侧板502分别连接于顶板503的两侧。顶板503与两个侧板502共同围出的空间为安装空间501，推进装置404设置在安装空间501中，平尾206则连接于侧板502远离安装空间501的一侧。侧板502和顶板503能够减少螺旋桨403外周的水流和杂物对螺旋桨403的干扰，从而保证推进装置404的推进效率。

侧板502的顶部与顶板503连接，平尾206与侧板502的底部连接。这样设置可以降低平尾206所处的高度，从而保证水翼潜航器处于半潜滑行及水面停车的情况时，平尾206和连接于平尾206的升降舵205能够没入水中。可参照图3，图3中的水面位置，是水翼潜航器处于静止状态时水面与水翼潜航器的相对位置。同时，这样设置可以使连接于平尾206的升降舵205远离推进装置404的中心(沿上下方向来看)，减少推进装置404的尾流与主翼102的尾流对升降舵205的干扰，以保证水翼潜航器的上浮或下潜效果。

参照图2和图3，主翼102连接于机身101的主体210，且连接与主体210的后舱部208的侧部，这样设置可以将水翼潜航器的水动力中心后调，使水动力中心在重心和浮心之后，以保证水翼潜航器的静稳定性。下面对上文中的部分术语进行简要的解释。潜航器的静稳定性体现了潜航器受到扰动偏离平衡位置后的趋势。如果潜航器趋向于返回它先前的位置就称之为静稳定的；如果潜航器继续偏离就称之为静不稳定的；如果潜航器趋向于保持在受扰动后的位置不变就称为中立稳定的。水动力中心处俯仰力矩为常量，与潜航器的攻角无关，该点位置只与潜航器外形有关。水动力中心即潜航器静稳定的临界点，若重心和浮心的位置在水动力中心之前，潜航器则具有静稳定性；若重心和浮心的位置在水动力中心之后，潜航器则具有静不稳定性。

参照图2和图4，主翼102包括内翼部202和外翼部201，内翼部202与主体210连接，且外翼部201连接于内翼部202的外侧，内翼部202的厚度大于外翼部201的厚度。内翼部202厚度较大，以便安装用于驱动副翼203转动的舵机(未具体示出，舵机可安装在内翼部202的内腔中)。若舵机放置于机身101的内部，则无需对内翼部202进行加厚处理。外翼部201和平尾206均可以采用NACA 0012翼型。参照图4，主翼102位于平尾206的前方，平尾206所处的高度与主翼102所处的高度不同，以使平尾206和主翼102错开，避免平尾206进入主翼102尾流区而导致水翼潜航器操纵性下降。

参照图2和图3，方向舵103连接在安装体207的后端；安装体207的后方有较大的空间，方向舵103若设置在安装体207的后方并保持一定距离，可使方向舵103远离机身101尾部的分离紊流与螺旋桨403的滑流，增大控制效率，从而增强水翼潜航器的航向稳定性和航向控制能力。参照图2和图3，水翼潜航器还包括连杆204，连杆204的前端与安装体207连接，连杆204的后端与方向舵103连接；即，方向舵103设置在推进装置404的后方且与推进装置404间隔设置。这一设置可以减少推进装置404的尾流对方向舵103的影响，减少推进装置404的尾流对转向的操纵性的影响。参照图5，用于驱动方向舵103转动的舵机可以安装在顶板503的内部，用于实现舵机和方向舵103之间的传动的轴等传动部件可以设置在连杆204的外部。当然，也可以考虑将舵机安装在顶板503外，传动部件安装在连杆204的外部。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.水翼潜航器，其特征在于，包括：

机身；

推进装置，安装于所述机身，所述推进装置能够驱动所述水翼潜航器前进；

主翼，设置有两个，两个所述主翼分别连接于所述机身的两侧；

副翼，设置有两个，每一所述副翼分别与一个所述主翼转动连接，所述副翼能够相对于所述主翼朝上或朝下转动，以使所述水翼潜航器发生滚转；

平尾，连接于所述机身；

升降舵，转动连接于所述平尾，所述升降舵能够相对于所述平尾朝上或朝下转动，以改变所述水翼潜航器的俯仰姿态；

方向舵，转动连接于所述机身，所述方向舵能够相对于所述机身朝左或朝右转动，以改变所述水翼潜航器的偏航角。

2.根据权利要求1所述的水翼潜航器，其特征在于，所述机身包括：

主体，包括后舱部，所述后舱部位于所述主体的后端，所述后舱部的截面积从前往后逐渐减小；

安装体，连接于所述后舱部的后端，所述推进装置安装于所述安装体。

3.根据权利要求2所述的水翼潜航器，其特征在于，所述推进装置包括：

驱动件；

螺旋桨，连接于所述驱动件，所述驱动件能够驱动所述螺旋桨转动，以使所述水翼潜航器运动。

4.根据权利要求2所述的水翼潜航器，其特征在于，所述安装体包括：

顶板，前端连接于所述后舱部的后端；

侧板，设置有两个，两个所述侧板分别连接于所述顶板的两侧，所述顶板和两个所述侧板共同围出的空间为安装空间，所述推进装置设置于所述安装空间中，所述平尾连接于所述侧板背对所述安装空间的一侧。

5.根据权利要求4所述的水翼潜航器，其特征在于，所述侧板的顶端与所述顶板连接，所述平尾连接于所述侧板的底端。

6.根据权利要求2所述的水翼潜航器，其特征在于，所述方向舵连接于所述安装体的后端。

7.根据权利要求2所述的水翼潜航器，其特征在于，所述主体还包括前舱部，所述前舱部位于所述主体的前端，所述前舱部的截面积从前往后逐渐增大。

8.根据权利要求2所述的水翼潜航器，其特征在于，所述主翼连接于所述后舱部的侧部。

9.根据权利要求1所述的水翼潜航器，其特征在于，所述主翼位于所述平尾的前方，且所述平尾所处的高度低于所述主翼所处的高度。

10.根据权利要求1所述的水翼潜航器，其特征在于，所述主翼包括内翼部和外翼部，所述内翼部与所述机身连接，所述外翼部连接于所述内翼部远离所述机身的一侧，所述内翼部的厚度大于所述外翼部的厚度。

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