專利名稱：空氣動力水下觀光飛行艇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械裝置及運輸技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適于水下觀光的空氣動力載具。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)水下觀光一般采用單人潛水器材或是觀光潛水艇。單人潛水器材對使用人要求進行技能培訓，對身體素質(zhì)要求也很高，安全性比較差，所以適應(yīng)面很窄。觀光潛水艇和本實用新型類似，是一種水下載具，但它是利用壓載水倉注水和排水來實現(xiàn)下潛和上浮的，一旦排水系統(tǒng)故障可能造成無法上浮，安全性較差。其動力采用電瓶驅(qū)動電動機的方式，續(xù)航性差，一次充電通常不能滿足一天滿負荷的使用需求，而且由于充電速度慢，會造成不必要的設(shè)備利用率下降。觀光潛水艇內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)都需要單獨配置，造成整體結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，且不利于節(jié)能環(huán)保。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種以壓縮空氣為動力的水下觀光飛行艇，以解決上述問題。本實用新型的技術(shù)方案空氣動力水下觀光飛行艇，它包括密封的主艇體，主艇體為外表光滑的水滴造形，可以獲得最小的水下阻力。主艇體兩側(cè)連接有兩個飛行機翼，所述飛行機翼包括主翼和主翼襟翼，主翼和艇體固定連接，襟翼可以上下偏轉(zhuǎn)±60度。所述主翼的翼型和飛機的機翼相似，但放置方向上下相反，為上表面較平坦，下表面凸起。當飛行艇滑行時，水流從機翼上下表面流過，根據(jù)流體力學，在主翼上將產(chǎn)生一個向下的負升力，飛行艇必須依賴此負升力才能潛入水下。飛行艇如果因故障失去速度，則負升力消失，因為飛行艇的浮力大于自身重力，飛行艇會很快自行浮出水面。主艇體前端包括一個和艇體直徑相等的半球形透明玻璃罩，所述玻璃罩為飛行艇的觀光和駕駛共用窗口。在飛行艇靠岸時，所述玻璃罩可以打開，成為乘員進出的出入口。主艇體尾部設(shè)有噴氣口，壓縮空氣從所述噴氣口噴出，飛行艇即獲得向前的動力。主艇體尾部還連接有一根平衡桿，所述平衡桿末端連接有水平尾翼和垂直尾翼。所述水平尾翼包括固定不動的主水平尾翼和可以上下偏轉(zhuǎn)±60度的尾襟翼。所述垂直尾翼可以整體左右偏轉(zhuǎn)±60度。主艇體正上方設(shè)有一緊急通氣口，在飛行艇遇故障上浮后，可以手動打開以保持空氣暢通。主艇體內(nèi)部包括乘員艙、電瓶艙、壓縮空氣艙、設(shè)備艙等。所述乘員艙位于主艇體前部，包括乘員位和駕駛位，駕駛位負責操控飛行艇的飛行方向和飛行速度。所述電瓶艙位于乘員艙的正下方，電瓶艙和乘員艙以地板簡單隔開。電瓶負責為飛行艇提供照明電力、控制主電路電力和閥門翼面控制電力以及為廢氣排出空壓機提供電力。所述設(shè)備艙位于主艇體尾部，放置有控制主電路、廢氣空氣壓縮機、尾部噴氣口調(diào)節(jié)閥等。所述壓縮空氣艙位于主艇體中后部，用于儲存高壓壓縮空氣。高壓壓縮空氣主要用作飛行艇主動力源。小部分經(jīng)減壓閥減壓至I標準大氣壓后用作空氣循環(huán)供乘員呼吸。在壓縮空氣艙正上方有一個壓縮空氣加注口，用于靠岸時的高壓空氣補充加注。所述乘員艙、壓縮空氣艙、設(shè)備艙彼此隔離，三個艙室之間的氣體流通均須通過管道和閥門控制，確保安全。本實用新型所述飛行艇在滿載時，滿載總質(zhì)量小于總排水量，也即飛行艇的總質(zhì)量小于總浮力，并預(yù)留一定的浮力余量。當飛行艇停止或速度很低時，無論是因為故障導(dǎo)致飛行艇喪失速度，或是有緊急狀況人為操作關(guān)掉動力都會使飛行艇很快浮出水面，實現(xiàn)自救?？梢姡緦嵱眯滦退鲲w行艇具有很高的安全系數(shù)。在飛行艇從停止狀態(tài)逐漸加速至一定速度時，飛行艇獲得足夠負升力因而可以潛入水下。我們稱這一速度為潛入速度，飛行艇必須保持滑行速度始終在潛入速度附近，然后通過各翼面操作，就能潛入水下并保持在水下航行。飛行艇的飛行原理和飛機類似，操作方法也和飛機相似，駕駛員通過操作各翼面來完成飛行動作。水平尾襟翼可以用于實現(xiàn)在水下的拉升、下潛飛行，而垂直尾翼則用于實現(xiàn)在水下的左右轉(zhuǎn)彎飛行。主艇體兩側(cè)的主翼襟翼通常處于和主翼保持水平的位置上，當兩側(cè)主翼襟翼一個向上偏轉(zhuǎn)，另一個向下偏轉(zhuǎn)時，則可以實現(xiàn)飛行艇的左右橫滾翻動作。飛行艇的主動力是壓縮空氣艙里的高壓壓縮空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥以不同速度從尾部噴氣口噴出以此獲得向前的動力。同時艇內(nèi)的廢氣空氣壓縮機將呼吸的廢氣壓縮后也從尾部噴氣口噴出，但此部分獲取動力較少，是輔助動力?？諝鈩恿ψ畲蟮膬?yōu)勢是環(huán)保、節(jié)能、安靜并且補充動力方便快捷，可以極大提高設(shè)備的利用率，具備明顯的經(jīng)濟效益。本實用新型所包含的空氣循環(huán)降溫系統(tǒng)也利用了壓縮空氣艙里的高壓壓縮空氣。呼吸廢氣通過乘員艙內(nèi)下部的廢氣管道送至設(shè)備艙里的廢氣空氣壓縮機，加壓后通過尾噴口排出，同時帶來部分動力。新鮮的高壓壓縮空氣經(jīng)過節(jié)流減壓閥，氣體膨脹降壓至略高于I個標準大氣壓后通過乘員艙上部的對流管道噴出，完成空氣循環(huán)功能，保持了乘員艙的空氣新鮮潔凈。空氣循環(huán)系統(tǒng)同時具備空調(diào)降溫功能，由于空氣具有正焦耳-湯姆遜效應(yīng)，所以高壓空氣的節(jié)流膨脹會帶來降溫效應(yīng)，本實用新型實例中減壓后的新鮮空氣溫度下降接近10攝氏度。加上壓力差帶來的空氣吹拂作用，令整個乘員艙降溫效果非常明顯，完全無需再另設(shè)空調(diào)系統(tǒng)。本實用新型所包含的空氣循環(huán)降溫系統(tǒng)充分利用高壓壓縮空氣的現(xiàn)有資源，合理的實現(xiàn)了原本很復(fù)雜的兩套系統(tǒng)，大大降低了飛行艇的整體復(fù)雜度，有效利用了廢氣資源。充分體現(xiàn)了安全、節(jié)能、環(huán)保的全方位顧及。本實用新型包含的電池艙用于存放大功率電池組，電池組為飛行艇提供照明電力、控制主電路電力和閥門翼面控制電力以及為廢氣空氣壓縮機提供電力。因為主動力是壓縮空氣，因而電池組耗電并不大，充電一個晚上完全可以保證一整個白天的電力需求。壓縮空氣的加注和汽車加油一樣方便快捷，可以在飛行艇靠岸上下乘客的間隙里完成。因而本實用新型大大提高了設(shè)備利用率。具有很高的經(jīng)濟效益。[0021]大功率電池組還有一個作用是配重，電池艙位于飛行艇正下方，其重量大約占整個飛行艇總重量的一半，這使得飛行艇的重心非常低。整個飛行艇在水中如同不倒翁一般非常穩(wěn)定，有利于提高飛行艇的安全穩(wěn)定性，同時確保在飛行艇故障上浮時姿態(tài)正確。

圖I空氣動力水下觀光飛行艇俯視示意圖。圖2空氣動力水下觀光飛行艇側(cè)視示意圖。圖3飛行艇主艇體縱向剖面圖。圖4空氣循環(huán)及空調(diào)系統(tǒng)功能不意圖。
具體實施方式
如圖I所示，主艇體由艇身I和半球型透明玻璃罩3組成，主艇體為水滴型結(jié)構(gòu)，能有效減小水的阻力。在飛行艇靠岸時，玻璃罩3可以打開，乘員從此開口進出飛行艇。艇身I兩側(cè)設(shè)有飛行機翼2，包括固定連接的飛行主翼2. 1,2. 2和在主翼后緣的主翼襟翼2.3,2.40主翼襟翼2. 3、2. 4是活動連接在主翼2. 1、2. 2上的，且可以上下偏轉(zhuǎn)±60度。艇身I尾部連接有平衡桿4，平衡桿4末端連接有水平尾翼5和垂直尾翼7。水平尾翼5包括固定連接的主水平尾翼5. I和活動連接的尾襟翼5. 2,5. 3。尾襟翼5. 2,5. 3可以上下偏轉(zhuǎn)±60度。垂直尾翼7和平衡桿4也是活動連接可以整體左右偏轉(zhuǎn)±60度。艇身I尾部還設(shè)有噴氣口 6，高壓壓縮空氣從噴氣口 6噴出從而為飛行艇提供動力。艇身I正上方還設(shè)置有緊急通氣口 8和空氣加注口 9。緊急通氣口 8在故障上浮后可以人為打開以保持空氣暢通。空氣加注口 9在飛行艇靠岸后可以對接岸上的壓縮空氣加注設(shè)備以補充壓縮空氣。主翼襟翼2. 3、2. 4和尾襟翼5. 2、5. 3以及垂直尾翼7都是可人為操作偏轉(zhuǎn)的。駕駛員操作主翼襟翼2. 3,2. 4可以實現(xiàn)飛行艇的水下橫滾翻動作。主翼襟翼2. 3向上偏轉(zhuǎn)，主翼襟翼2. 4向下偏轉(zhuǎn)，則飛行艇向左橫滾翻。主翼襟翼2. 3向下偏轉(zhuǎn)，主翼襟翼2. 4向上偏轉(zhuǎn)，則飛行艇向右橫滾翻。偏轉(zhuǎn)幅度越大則橫滾翻速度越快。駕駛員操作尾襟翼5. 2,5. 3可以實現(xiàn)飛行艇的下潛和拉升動作。尾襟翼5. 2、5. 3同時向下偏轉(zhuǎn)則飛行艇下潛，尾襟翼
5.2,5. 3同時向上偏轉(zhuǎn)則飛行艇拉升。駕駛員操作垂直尾翼7可以實現(xiàn)飛行艇的左右轉(zhuǎn)彎動作。垂直尾翼7向左偏轉(zhuǎn)則飛行艇向左轉(zhuǎn)彎，垂直尾翼7向右偏轉(zhuǎn)則飛行艇向右轉(zhuǎn)彎。如圖3所示，飛行艇艇身I采用環(huán)形支撐的鋼制龍骨，外敷設(shè)玻璃鋼。最大允許下潛深度60米，實用潛深30米。并能耐受海水腐蝕和輕度撞擊。半球型透明玻璃罩3采用4CM厚的鋼化玻璃工藝制成，在保證透明度的前提下確保水下的抗壓強度和抗輕度撞擊的強度。玻璃罩3和艇身I之間采用環(huán)形密封結(jié)構(gòu)，水壓越大，密封越緊，能確保乘員艙I. I的密封要求。乘員艙I. I和電池艙I. 4都在飛行艇前部，電池艙I. 4在飛行艇正下方。乘員座椅I. I. I、I. I. 2安置在電池艙I. 4之上。其中乘員座椅I. I. I是2人觀光座椅，乘員座椅I. I. 2是單人駕駛員座椅。控制臺I. I. 3位于乘員座椅I. I. 2前方，方便駕駛員對飛行艇的操作。緊急通氣口 8位于乘員艙I. I的正上方，在飛行艇故障上浮后可以人為打開以保持乘員艙I. I的空氣流通。[0032]壓縮空氣艙I. 2位于飛行艇中后部，用于儲存最大30個大氣壓的壓縮空氣。壓縮空氣艙I. 2是完全密封的，通過管道和閥門為飛行艇提供動力和為乘員艙I. I提供新鮮空氣?？諝饧幼⒖?9位于壓縮空氣艙I. 2正上方，在飛行艇靠岸后可以對接岸上的壓縮空氣加注設(shè)備以補充壓縮空氣。設(shè)備艙I. 3位于飛行艇的尾部。壓縮空氣艙I. 2里的高壓壓縮空氣經(jīng)由調(diào)節(jié)閥1.3. I以不同速度從尾噴口 6噴出，噴氣速度越高，則飛行艇前進速度越快。乘員艙I. I的呼吸廢氣經(jīng)由廢氣管道I. 3. 3傳送到設(shè)備艙I. 3內(nèi)的廢氣空氣壓縮機I. 3. 2，呼吸廢氣加壓后也從尾噴口 6噴出，提供部分動力。調(diào)節(jié)閥I. 3. I和廢氣空氣壓縮機I. 3. 2置于飛行艇尾部，可以很大程度隔絕噪音對乘員艙I. I的影響。如圖4所示，壓縮空氣艙1.2內(nèi)的壓縮空氣通過減壓總閥I. I. 4和減壓分閥I. 1.5,1. 1.6,1. I. 7減壓至略高于I個大氣壓噴入乘員艙I. I內(nèi)。根據(jù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)，噴入乘員艙I. I的新鮮空氣會降溫大約10度，從而同時具備制冷的空調(diào)效果。廢氣空氣壓縮機1.3. 2啟動工作后，乘員艙I. I內(nèi)的呼吸廢氣經(jīng)由廢氣吸入口 I. 1.8,1. 1.9,1. I. 10、
I.I. 11和廢氣管道I. 3. 3被吸進廢氣空氣壓縮機I. 3. 2，加壓后的呼吸廢氣從尾噴口 6噴出，提供飛行艇部分動力。新鮮冷空氣從飛行艇上方噴入，呼吸廢氣從飛行艇下方被吸走，在飛行艇內(nèi)形成空氣對流，組成空氣循環(huán)系統(tǒng)，確保乘員的呼吸需求。同時冷空氣會對整個乘員艙I. I帶來降溫效果，實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種適于水下觀光的空氣動力飛行艇，它包括水滴型艇體，艇體前端有半球形透明玻璃罩，艇體兩側(cè)有飛行主翼、主翼襟翼，艇尾有水平尾翼、尾襟翼和垂直尾翼，尾翼通過平衡桿和艇體連接，艇體尾部有壓縮空氣噴口，通過向外噴高壓空氣獲取向前的動力，同時利用壓縮空氣實現(xiàn)艇內(nèi)的空氣循環(huán)系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于主艇體為外表光滑的水滴造形，此造形可以獲得最小的水下阻力。
3.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于艇體前端有一和艇體相等直徑的半球形透明玻璃罩，靠岸時打開即為乘員出入口，關(guān)閉后則是乘員觀察窗口，玻璃罩關(guān)閉后整個艇體為密封狀態(tài)。
4.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于艇體兩側(cè)有飛行主翼，翼型為上表面較平坦，下表面凸起，飛行艇滑行時主翼上會產(chǎn)生向下的負升力，飛行艇在水下時浮力大于滿載總質(zhì)量，必須利用流體力學原理滑行達到一定速度才能潛至水下，一旦失速則會自行浮出水面。
5.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于飛行主翼有主翼襟翼，主翼襟翼可以上下偏轉(zhuǎn)，飛行艇通過主翼襟翼的偏轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)橫滾翻的動作。
6.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于艇體尾部有水平尾翼、尾襟翼和垂直尾翼，尾翼通過平衡桿和主艇體相連，尾襟翼和垂直尾翼可以偏轉(zhuǎn)，飛行艇通過尾襟翼和垂直尾翼的偏轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)下潛、拉升、轉(zhuǎn)彎的動作。
7.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于艇體尾部有噴氣口，壓縮空氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥以適當速度從噴氣口噴出，飛行艇即獲得向前的動力，這個動力是飛行艇的主動力，呼吸廢氣經(jīng)壓縮后也從尾部噴氣口噴出，是飛行艇的輔助動力。
8.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于飛行艇內(nèi)具有空氣循環(huán)系統(tǒng)，壓縮空氣艙里的新鮮空氣經(jīng)減壓至略大于I個大氣壓后噴入乘員艙，同時廢氣空氣壓縮機負責將乘員艙里的廢氣吸走，加壓后噴出艇外，新鮮空氣的噴入和廢氣的排出都是持續(xù)進行的，由此完成空氣循環(huán)功能。
9.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于飛行艇內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)同時具有空調(diào)降溫效果，根據(jù)焦耳-湯姆遜效應(yīng)，壓縮空氣艙里的新鮮空氣經(jīng)減壓噴入乘員艙后，空氣溫度會下降，同時由于空氣流動，會帶來明顯的降溫效果，由此完成空調(diào)降溫功能。
10.如權(quán)利要求I所述空氣動力飛行艇，其特征在于飛行艇乘員艙正上方有一緊急通氣口，飛行艇故障上浮后，此緊急通氣口可以人為打開以保持空氣流通。
專利摘要本實用新型空氣動力水下觀光飛行艇，屬于機械裝置及運輸技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型系統(tǒng)的解決了水下觀光載具的安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟效益等問題。本實用新型飛行艇包括水滴型艇體，艇體前端有半球形透明玻璃罩，兩側(cè)有飛行機翼，艇尾有水平和垂直尾翼。飛行艇利用翼面的偏轉(zhuǎn)來完成水下的升降、轉(zhuǎn)彎、橫滾翻等動作。飛行艇利用流體力學原理下潛至水下，水下浮力大于總質(zhì)量，一旦失速即自行浮出水面，安全可靠。飛行艇利用儲存的壓縮空氣做主動力，呼吸廢氣壓縮后也被用作輔助動力，儲存的壓縮空氣還被用來實現(xiàn)艇內(nèi)的空氣循環(huán)降溫系統(tǒng)，整個飛行艇簡單可靠、節(jié)能環(huán)保。壓縮空氣的補充方便快捷，經(jīng)濟效益好。
文檔編號B63G8/08GK202728556SQ20122039143
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月1日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:葉曉雅