斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇，每個側(cè)體和中間艇體之間都通過水平的片體連接，每個片體上布置前后兩個導(dǎo)管槳，四個導(dǎo)管槳相對于中間艇體兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與后兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)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，每個片體后部各一水平舵，中間艇體的內(nèi)部設(shè)有四個主機(jī)，四個主機(jī)分別連接四個不同的導(dǎo)管槳，兩個側(cè)體是完全相同的流線型機(jī)翼，沿中間艇體橫向向外下方延伸，靠垂直起降實現(xiàn)兩棲，能有效地克服現(xiàn)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(dǎo)致的飛車等現(xiàn)象。
【專利說明】斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高性能船，特指一種用于水面、水下及低空監(jiān)測的斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇。
【背景技術(shù)】
[0002]水面無人艇基本上都是采用模塊化設(shè)計，根據(jù)任務(wù)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(wù)。常規(guī)的水面無人艇基本都采用滑行艇，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(guī)無人艇基本不能正常工作，其高速航行時運動穩(wěn)定可控性差、風(fēng)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(yīng)船，氣墊船具有一定的兩棲性和耐波性能，但是由于其固有結(jié)構(gòu)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(yè)，無法做到全天候和常態(tài)化的海域巡邏，特別是應(yīng)對突發(fā)事故，無法及時有效的到達(dá)任務(wù)地點。地效應(yīng)船靠的是高速航行的地效應(yīng)產(chǎn)生升力，缺點是對于水域要求高，必須有大面積的滑行區(qū)域，而且高海況無法起飛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)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(wěn)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(wù)響應(yīng)及時的斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):包括一個中間艇體和兩個側(cè)體，每個側(cè)體和中間艇體之間都通過水平的片體連接，每個片體上布置前后兩個導(dǎo)管槳，四個導(dǎo)管槳相對于中間艇體兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與后兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)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，每個片體后部各一水平舵，一對水平舵相對于中間艇體左右對稱，中間艇體的內(nèi)部設(shè)有四個主機(jī)，四個主機(jī)分別連接四個不同的導(dǎo)管槳，兩個側(cè)體是完全相同的流線型機(jī)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(fā)明采用雙體結(jié)構(gòu)，靠垂直起降實現(xiàn)兩棲，能有效地克服現(xiàn)有無人艇在海浪航行中耐波性能差的缺點，采用空氣螺旋槳推進(jìn)，能有效防止高海況下螺旋槳出水從而導(dǎo)致的飛車等現(xiàn)象，能有效地控制無人艇航速及姿態(tài)。特別是本發(fā)明由于采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(fā)明具有優(yōu)良耐波性，可完全脫離水面，使其不受惡劣的海洋環(huán)境的影響，而且還具有任務(wù)響應(yīng)及時，能夠快速到達(dá)任務(wù)要求區(qū)域等優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)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(cè)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(jī)；
13.支架。
【具體實施方式】
[0008]如圖1-3所示，本發(fā)明包括一個中間艇體10和兩個側(cè)體1，每個側(cè)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，采用弓型或?qū)ΨQ機(jī)翼型。在兩個片體8上布置有四個導(dǎo)管槳2、3、6、7，每個片體8上布置兩個導(dǎo)管槳，兩個導(dǎo)管槳一前一后布置，并且兩個片體8上的四個導(dǎo)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(dǎo)管槳相對于中間艇體10兩兩左右對稱。前兩個螺旋槳2、7和后兩個螺旋槳3、6分別完全滿足幾何上的左右對稱，轉(zhuǎn)速相反，并且選定的主機(jī)型號、功率和轉(zhuǎn)速也分別相同；四個螺旋槳的直徑、葉數(shù)、槳型和轉(zhuǎn)速等依據(jù)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(shè)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后部各安裝一水平舵4，一對水平舵4相對于中間艇體10左右對稱，相當(dāng)于連接片體8的襟翼。
[0010]如圖4所示，在中間艇體10的內(nèi)部安裝四個主機(jī)12，四個主機(jī)12分別連接各個導(dǎo)管槳2、3、6、7，四個導(dǎo)管槳2、3、6、7由對應(yīng)的主機(jī)12驅(qū)動，每個主機(jī)12都通過相應(yīng)的支架13與中間艇體10連接在一起。
[0011]側(cè)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(cè)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(cè)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(shè)計要求，兩個側(cè)體I采用完全相同的低阻力、高升阻比的細(xì)長流線型短機(jī)翼，左右對稱布置于中間艇體10的兩側(cè)，側(cè)體I兩翼沿中間艇體10橫向向外下方延伸，外張角度(側(cè)體I內(nèi)表面與中間艇體10的中縱剖面的夾角)為20°?70°。對于艇高長比大或者設(shè)計航行海況較低的艇，此外張角度取上限值，對于艇高長比小或者設(shè)計航行海況高的艇，此外張角度取下限值。
[0013]中間艇體10、側(cè)體I和片體8均采用碳纖維復(fù)合材料，鋁合金等輕質(zhì)材料的骨架與外板制成的板架構(gòu)成，由側(cè)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(nèi)部多余空間全部采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(cè)體I翼型剖面采用最大拱度位置略微后移的改良機(jī)翼型，艇體重心偏前者，翼型最大拱度位置后移量取小，艇體重心偏后者，翼型最大拱度位置后移量取較大。該兩個側(cè)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(wěn)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采用細(xì)長流線型回轉(zhuǎn)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(tǒng)，而在飛行狀態(tài)時可以以下部感知系統(tǒng)為主，上部感知系統(tǒng)起輔助作用。
[0016]為保證艇體的基本飛行速度，通過閉環(huán)控制裝置，對于兩個后螺旋槳，二號螺旋槳3和三號螺旋槳6，進(jìn)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(zhuǎn)向艇體舯橫剖面逆時針為正)內(nèi)轉(zhuǎn)動，根據(jù)速度要求，航速越大轉(zhuǎn)角越大，反之越小。通過閉環(huán)控制裝置控制一對水平舵4，在后螺旋槳轉(zhuǎn)動時，該水平舵4將往下的方向轉(zhuǎn)動。
【權(quán)利要求】
1.一種斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇，包括一個中間艇體(10)和兩個側(cè)體(1)，其特征是:每個側(cè)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)上布置前后兩個導(dǎo)管槳，四個導(dǎo)管槳相對于中間艇體(10)兩兩左右對稱，前兩個螺旋槳與后兩個螺旋槳的轉(zhuǎn)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 )后部各一水平舵(4)，一對水平舵(4)相對于中間艇體(10 )左右對稱，中間艇體(10 )的內(nèi)部設(shè)有四個主機(jī)(12)，四個主機(jī)(12)分別連接四個不同的導(dǎo)管槳，兩個側(cè)體(I)是完全相同的流線型機(jī)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(jù)權(quán)利要求1所述的斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇，其特征是:兩個側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇，其特征是:側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的斜側(cè)雙體水面兩棲無人艇，其特征是:主機(jī)(12)控制兩個后螺旋槳繞橫向水平軸在0°?30°的角度內(nèi)轉(zhuǎn)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】楊松林, 王保明, 徐海通 申請人:江蘇科技大學(xué)