斜側雙體水面兩棲無人艇的製作方法
2023-10-10 15:59:14 2
斜側雙體水面兩棲無人艇的製作方法
【專利摘要】本發明公開一種斜側雙體水面兩棲無人艇，每個側體和中間艇體之間都通過水平的片體連接，每個片體上布置前後兩個導管槳，四個導管槳相對於中間艇體兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與後兩個螺旋槳的轉速相反，中間艇體的頂面上布置一個頂部感知平臺，中間艇體前部下底面布置一個倒掛式感知平臺，中間艇體艉部正中間布置一套垂直舵，每個片體後部各一水平舵，中間艇體的內部設有四個主機，四個主機分別連接四個不同的導管槳，兩個側體是完全相同的流線型機翼，沿中間艇體橫向向外下方延伸，靠垂直起降實現兩棲，能有效地克服現有無人艇在海浪航行中耐波性能差的缺點，能有效防止高海況下螺旋槳出水從而導致的飛車等現象。
【專利說明】斜側雙體水面兩棲無人艇
【技術領域】
[0001]本發明涉及高性能船，特指一種用於水面、水下及低空監測的斜側雙體水面兩棲無人艇。
【背景技術】
[0002]水面無人艇基本上都是採用模塊化設計，根據任務要求配備不同的裝備，通過遙控、制定程序和無人智能等方式完成指定的任務。常規的水面無人艇基本都採用滑行艇，其艇體處于波浪之中，不可避免的受到波浪的影響，特別是高海況下常規無人艇基本不能正常工作，其高速航行時運動穩定可控性差、風浪中快速性也差，特別是，很難在較高海況條件下正常工作。
[0003]常用的兩棲艇有氣墊船或者地效應船，氣墊船具有一定的兩棲性和耐波性能，但是由於其固有結構限制，無法完全脫離水面，一定程度上仍然受波浪的影響，在高海況下無法正常作業，無法做到全天候和常態化的海域巡邏，特別是應對突發事故，無法及時有效的到達任務地點。地效應船靠的是高速航行的地效應產生升力，缺點是對於水域要求高，必須有大面積的滑行區域，而且高海況無法起飛。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種克服目前水面無人艇高速航行時運動穩定可控性差的缺點和海浪中工作效率低的弱點，提供一種高效、自主、全天候、任務響應及時的斜側雙體水面兩棲無人艇。
[0005]本發明通過以下技術方案予以實現:包括一個中間艇體和兩個側體，每個側體和中間艇體之間都通過水平的片體連接，每個片體上布置前後兩個導管槳，四個導管槳相對於中間艇體兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與後兩個螺旋槳的轉速相反，中間艇體的頂面上布置一個頂部感知平臺，中間艇體前部下底面布置一個倒掛式感知平臺，中間艇體艉部正中間布置一套垂直舵，每個片體後部各一水平舵，一對水平舵相對於中間艇體左右對稱，中間艇體的內部設有四個主機，四個主機分別連接四個不同的導管槳，兩個側體是完全相同的流線型機翼，沿中間艇體橫向向外下方延伸，向外下方的外張角度為20°?70°。
[0006]本發明採用雙體結構，靠垂直起降實現兩棲，能有效地克服現有無人艇在海浪航行中耐波性能差的缺點，採用空氣螺旋槳推進，能有效防止高海況下螺旋槳出水從而導致的飛車等現象，能有效地控制無人艇航速及姿態。特別是本發明由於採用四個空氣螺旋槳提供升力和前向動力，使其具有水空兩棲特性。在高海況情況下，本發明具有優良耐波性，可完全脫離水面，使其不受惡劣的海洋環境的影響，而且還具有任務響應及時，能夠快速到達任務要求區域等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是本發明主視圖； 圖2是圖1的俯視圖；
圖3是圖1的左視圖；
圖4是圖2的B-B剖視圖；
圖5是圖1中的A-A剖面放大圖；
圖中:1.側體；2.—號螺旋槳；3.二號螺旋槳；4.水平舵；5.垂直舵；6.三號螺旋槳；7.四號螺旋槳；8.片體；9.頂部感知平臺；10.主艇體；11.倒掛式感知平臺；12.主機；
13.支架。
【具體實施方式】
[0008]如圖1-3所示，本發明包括一個中間艇體10和兩個側體1，每個側體I和中間艇體10之間都通過水平的片體8連接。為保證片體8的良好空氣動力性能，片體8為翼型，採用弓型或對稱機翼型。在兩個片體8上布置有四個導管槳2、3、6、7，每個片體8上布置兩個導管槳，兩個導管槳一前一後布置，並且兩個片體8上的四個導管槳，依次為一號螺旋槳2，二號螺旋槳3，三號螺旋槳6，四號螺旋槳7，四個導管槳相對於中間艇體10兩兩左右對稱。前兩個螺旋槳2、7和後兩個螺旋槳3、6分別完全滿足幾何上的左右對稱，轉速相反，並且選定的主機型號、功率和轉速也分別相同；四個螺旋槳的直徑、葉數、槳型和轉速等依據飛行時的巡航與最大速度間的某個中間速度所需升力而設計確定。
[0009]在中間艇體10的頂面上布置一個頂部感知平臺9、中間艇體I前部下底面布置一個倒掛式感知平臺11。中間艇體10艉部正中間布置一套垂直舵5。每個片體8後部各安裝一水平舵4，一對水平舵4相對於中間艇體10左右對稱，相當於連接片體8的襟翼。
[0010]如圖4所示，在中間艇體10的內部安裝四個主機12，四個主機12分別連接各個導管槳2、3、6、7，四個導管槳2、3、6、7由對應的主機12驅動，每個主機12都通過相應的支架13與中間艇體10連接在一起。
[0011]側體I的最大長度與最大橫向尺度之比為8?26，長高比為3?8，艇體水面航速越高、側體I最大長度與最大橫向尺度之比越大，長高比越小，艇體水面航速越低、側體I最大長度與最大橫向尺度之比越小，長高比越大。
[0012]考慮到艇體的左右對稱設計要求，兩個側體I採用完全相同的低阻力、高升阻比的細長流線型短機翼，左右對稱布置於中間艇體10的兩側，側體I兩翼沿中間艇體10橫向向外下方延伸，外張角度(側體I內表面與中間艇體10的中縱剖面的夾角)為20°?70°。對於艇高長比大或者設計航行海況較低的艇，此外張角度取上限值，對於艇高長比小或者設計航行海況高的艇，此外張角度取下限值。
[0013]中間艇體10、側體I和片體8均採用碳纖維複合材料，鋁合金等輕質材料的骨架與外板製成的板架構成，由側體1、中間艇體10和片體8合攏成氣密或水密的全封閉的艇體，所有內部多餘空間全部採用小重度浮力材料填充，大幅度地提高了破損時的抗沉性，為在破損條件下，維持工作能力提供了支撐。
[0014]如圖5所示，兩個側體I翼型剖面採用最大拱度位置略微後移的改良機翼型，艇體重心偏前者，翼型最大拱度位置後移量取小，艇體重心偏後者，翼型最大拱度位置後移量取較大。該兩個側體I的弦長從上至下逐漸加長、厚度比逐漸減小，在接近底部時弦長緩慢減小，一方面可以為艇體在水面航行提供浮性、穩性支撐，另一方面，也可以改善其水面航行的快速性和適航性。
[0015]中間艇體10採用細長流線型迴轉體、或是剖面為橢圓(長軸鉛垂)的流線型體、或是剖面為近似橢圓(長軸鉛垂)的流線型體，既具有良好的阻力性能，也有很好的工藝性；為了保證艇體的基本操縱性中間艇體艉部布置一套垂直舵5 ;為了使得該無人艇具有良好的工作條件，在中間艇體中部偏前艇體頂面布置一個感知平臺9、中間艇體前部下底面布置一個倒掛式感知平臺11，在水面航行時可以僅使用上部感知系統，而在飛行狀態時可以以下部感知系統為主，上部感知系統起輔助作用。
[0016]為保證艇體的基本飛行速度，通過閉環控制裝置，對於兩個後螺旋槳，二號螺旋槳3和三號螺旋槳6，進行自動控制，使其可以繞橫向水平軸在0°?30°的角度(螺旋槳軸線與艇體舯橫剖面的夾角，從螺旋槳軸線轉向艇體舯橫剖面逆時針為正)內轉動，根據速度要求，航速越大轉角越大，反之越小。通過閉環控制裝置控制一對水平舵4，在後螺旋槳轉動時，該水平舵4將往下的方向轉動。
【權利要求】
1.一種斜側雙體水面兩棲無人艇，包括一個中間艇體(10)和兩個側體(1)，其特徵是:每個側體(I)和中間艇體(10)之間都通過水平的片體(8)連接，每個片體(8)上布置前後兩個導管槳，四個導管槳相對於中間艇體(10)兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與後兩個螺旋槳的轉速相反，中間艇體(10)的頂面上布置一個頂部感知平臺(9)，中間艇體(I)前部下底面布置一個倒掛式感知平臺(11)，中間艇體(10)艉部正中間布置一套垂直舵(5)，每個片體(8 )後部各一水平舵(4)，一對水平舵(4)相對於中間艇體(10 )左右對稱，中間艇體(10 )的內部設有四個主機(12)，四個主機(12)分別連接四個不同的導管槳，兩個側體(I)是完全相同的流線型機翼，沿中間艇體(10)橫向向外下方延伸，向外下方的外張角度為20°?70。。
2.根據權利要求1所述的斜側雙體水面兩棲無人艇，其特徵是:兩個側體(I)的弦長從上至下逐漸加長、厚度比逐漸減小，在接近底部時弦長緩慢減小。
3.根據權利要求1所述的斜側雙體水面兩棲無人艇，其特徵是:側體(I)的最大長度與最大橫向尺度之比為8?26，長高比為3?8。
4.根據權利要求1所述的斜側雙體水面兩棲無人艇，其特徵是:主機(12)控制兩個後螺旋槳繞橫向水平軸在0°?30°的角度內轉動。
【文檔編號】B60F5/02GK103640444SQ201310692615
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月18日 優先權日:2013年12月18日
【發明者】楊松林, 王保明, 徐海通 申請人:江蘇科技大學