本發(fā)明涉及跨域航行器，尤其涉及跨域航行器的環(huán)形螺旋槳及跨域航行器及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、跨域航行器是能夠在多種介質(zhì)環(huán)境下進行跨域航行的新概念航行器，例如中國專利cn113928068a公開的一種水下空中跨域航行器，其能夠在水下潛航與空中飛行。尤其，在目前無人機的應(yīng)用場景越來越廣泛的當(dāng)下，跨域航行無人機在軍用和民用方面應(yīng)用前景更為廣闊。

2、無人機能夠進行航行，起主要推進作用的是螺旋槳；目前，無人機上使用環(huán)形螺旋槳進行推進逐漸成為了熱點。相比常規(guī)的非環(huán)形螺旋槳，環(huán)形螺旋槳的優(yōu)勢在于，其在槳葉數(shù)量相同的情況下，其推進效率能夠增大一倍。但環(huán)形螺旋槳在跨域航行無人機上的應(yīng)用則遭遇到了一些問題：

3、其一，而水與空氣的物性參數(shù)相差較大，環(huán)形螺旋槳在兩種介質(zhì)中運行狀態(tài)及推進性能會存在顯著的差異。

4、其二，無人機在水下航行時，螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面是垂直的并提供的是水平方向的推進力。而無人機在空氣中航行時，螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面可以是水平的并提供垂直方向的升力；螺旋槳的旋轉(zhuǎn)面也可以是垂直的并通過水平方向的噴氣推力。但環(huán)形螺旋槳通常作為提供升力的螺旋槳，而并不適于作為提供噴氣推力的螺旋槳使用。因而使跨域航行無人機并不適于采用環(huán)形螺旋槳作為推進動力源，也限制了環(huán)形螺旋槳的應(yīng)用場景。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了跨域航行器的環(huán)形螺旋槳及跨域航行器及其使用方法，解決了跨域航行無人機并不適于采用環(huán)形螺旋槳作為推進動力源的問題。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，包括槳轂，其中心軸線為環(huán)形螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸線，若干槳葉，環(huán)繞中心軸線設(shè)置在槳轂外周壁上；其中，以環(huán)形螺旋槳朝向下游的方向為第一方向，槳葉與槳轂相連接的部位有兩個，且兩個連接部位沿第一方向間隔設(shè)置，靠近下游的連接部位為后根部，槳葉上從葉梢到后根部的部分為后段；后段包括螺旋段、筆直段及活動段，螺旋段一端延伸至葉梢且另一端朝向后根部延伸，筆直段設(shè)置在后根部并對準(zhǔn)螺旋段的自由端筆直延伸，筆直段為中空筒體，活動段設(shè)置在螺旋段與筆直段之間，活動段一端插設(shè)在筆直段內(nèi)且另一端與螺旋段的自由端相抵接，活動段相對于槳轂沿筆直段的延伸方向移動，使活動段朝向筆直段內(nèi)移動并與螺旋段脫離接觸。

3、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，還包括伸縮機構(gòu)，設(shè)置在筆直段內(nèi)；其中，伸縮機構(gòu)與活動段插設(shè)在筆直段的端部相連接，伸縮機構(gòu)驅(qū)使活動段相對于槳轂移動。

4、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，槳葉與槳轂的靠近上游的相連接部位為前根部，槳葉上從葉梢到前根部的部分為前段，以環(huán)形螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向為第二方向，前段沿第二方向的側(cè)邊緣為導(dǎo)邊，后段背向第二方向的側(cè)邊緣為隨邊；在環(huán)形螺旋槳徑向斷面中，以中心軸線為圓心畫圓且該圓與導(dǎo)邊及隨邊相交于兩個點，以該兩點的最大間距為槳葉的寬度l，以槳葉的葉梢到中心軸線的距離為槳葉的半徑r，r:l的比值為0.8～1。

5、更進一步優(yōu)選的，在環(huán)形螺旋槳徑向斷面中，螺旋段自由端與槳轂外周壁的間距不大于1/3r。

6、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，螺旋段的自由端上設(shè)置有尖端部，尖端部的外輪廓為片狀的流線形；活動段的自由端上開設(shè)有配合槽，配合槽的內(nèi)輪廓與尖端部的外輪廓相配合，使活動段與螺旋段相抵接時，尖端部插設(shè)并包裹在配合槽內(nèi)。

7、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，槳轂外周壁上開設(shè)有凹槽；筆直段設(shè)置在凹槽內(nèi)。

8、更進一步優(yōu)選的，活動段移動并進入筆直段后，筆直段的外端面、活動段自由端的外端面與槳轂的外周壁齊平。

9、在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，槳葉的數(shù)量為質(zhì)數(shù)。

10、第二方面，本發(fā)明還提供了一種跨域航行器，在水面或者水下航行，并采用上述的跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，采用跨域航行器的環(huán)形螺旋槳的數(shù)量至少為一個。

11、第三方面，本發(fā)明還提供了一種跨域航行器的使用方法，采用上述的一種跨域航行器；當(dāng)跨域航行器在水下航行時，活動段與螺旋段相抵接；當(dāng)跨域航行器在水面航行，且任一槳葉的其中一部分位于水面以上時，活動段向筆直段內(nèi)移動并與螺旋段脫離接觸。

12、本發(fā)明的跨域航行器的環(huán)形螺旋槳及跨域航行器及其使用方法相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：

13、(1)本發(fā)明的環(huán)形螺旋槳后根部具有活動段，活動段能夠移動并進入到筆直段內(nèi)部，當(dāng)航行器在水下航行時，活動段與螺旋段保持抵接使槳葉呈環(huán)形結(jié)構(gòu)以提升推進效力，而當(dāng)航行器在空中航行時，活動段與螺旋段脫離接觸而使槳葉從環(huán)形結(jié)構(gòu)切換為非環(huán)形結(jié)構(gòu)，槳葉為無人機提供噴氣推進動力而非升力，使槳葉無需根據(jù)航行環(huán)境的改變而改變推進方向，通過使槳葉在環(huán)形結(jié)構(gòu)與非環(huán)形結(jié)構(gòu)之間進行切換，而使環(huán)形螺旋槳也能夠應(yīng)用到跨域航行無人機上，提升了環(huán)形螺旋槳的泛用性。

14、(2)本發(fā)明的環(huán)形槳葉的轉(zhuǎn)動半徑與最大寬度具有一定的比例，在保證槳葉具有足夠的長度能夠提供推進力的基礎(chǔ)上，槳葉的最大寬度不宜過小，而導(dǎo)致槳葉呈修長形狀，這會造成活動段退入筆直段使槳葉切換為非環(huán)形結(jié)構(gòu)后，修長形狀槳葉的整體結(jié)構(gòu)強度會大幅降低，因而通過設(shè)計槳葉的轉(zhuǎn)動半徑與最大寬度的比例以規(guī)避上述風(fēng)險。

15、(3)本發(fā)明的螺旋段自由端上設(shè)置有片狀流線形的尖端部，并使活動段通過配合槽與之相配合，一方面是當(dāng)活動段與螺旋段抵接時，尖端部包裹在配合槽形成楔合連接結(jié)構(gòu)，有助于增強活動段與螺旋段的連接強度，另一方面當(dāng)槳葉切換為非環(huán)形結(jié)構(gòu)，尖端部有助于降低槳葉轉(zhuǎn)動時受到的阻力，并改善槳葉轉(zhuǎn)動時的氣流環(huán)境，有助于提升螺旋槳的推進效力。

技術(shù)特征：

1.一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：所述槳葉(2)與槳轂(1)的靠近上游的相連接部位為前根部(202)，所述槳葉(2)上從葉梢到前根部(202)的部分為前段(22)，以所述環(huán)形螺旋槳的旋轉(zhuǎn)方向為第二方向，所述前段(22)沿第二方向的側(cè)邊緣為導(dǎo)邊，所述后段(21)背向第二方向的側(cè)邊緣為隨邊；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：在所述環(huán)形螺旋槳徑向斷面中，所述螺旋段(211)自由端與槳轂(1)外周壁的間距不大于1/3r。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：所述螺旋段(211)的自由端上設(shè)置有尖端部(214)，所述尖端部(214)的外輪廓為片狀的流線形；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：所述槳轂(1)外周壁上開設(shè)有凹槽(204)；所述筆直段(212)設(shè)置在凹槽(204)內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：所述活動段(213)移動并進入筆直段(212)后，所述筆直段(212)的外端面、活動段(213)自由端的外端面與槳轂(1)的外周壁齊平。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，其特征在于：所述槳葉(2)的數(shù)量為質(zhì)數(shù)。

9.一種跨域航行器，其特征在于：在水面或者水下航行，并采用權(quán)利要求1至8任意一項所述的跨域航行器的環(huán)形螺旋槳，采用所述跨域航行器的環(huán)形螺旋槳的數(shù)量至少為一個。

10.一種跨域航行器的使用方法，其特征在于：采用權(quán)利要求9所述的一種跨域航行器；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了跨域航行器的環(huán)形螺旋槳及跨域航行器及其使用方法，屬于跨域航行器領(lǐng)域，槳葉與槳轂相連接的部位靠近下游的連接部位為后根部，槳葉上從葉梢到后根部的部分為后段；后段包括螺旋段、筆直段及活動段，螺旋段一端延伸至葉梢且另一端朝向后根部延伸，筆直段設(shè)置在后根部并對準(zhǔn)螺旋段的自由端筆直延伸，活動段一端插設(shè)在筆直段內(nèi)且另一端與螺旋段的自由端相抵接，活動段朝向筆直段內(nèi)移動并與螺旋段脫離接觸。本發(fā)明的環(huán)形螺旋槳后根部具有活動段，活動段能夠移動并進入到筆直段內(nèi)部，通過使槳葉在環(huán)形結(jié)構(gòu)與非環(huán)形結(jié)構(gòu)之間進行切換，使槳葉無需根據(jù)航行環(huán)境的改變而改變推進方向，而使環(huán)形螺旋槳也能夠應(yīng)用到跨域航行無人機上。

技術(shù)研發(fā)人員：劉冰,張昊,吳佳峰,關(guān)夏威,李釗,何鵬,張康,徐子祁,周小歆
受保護的技術(shù)使用者：中國船舶集團有限公司第七一九研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19