一种可潜水的小型地效翼船及其下潜上浮控制方法技术

本发明专利技术公开了一种可潜水的小型地效翼船，包括主浮舟，主浮舟上设置螺旋桨、滑动凹槽、能够沿着滑动凹槽滑动的机翼、尾翼，主浮舟内部设置沉浮装置、控制装置、驾驶舱和支撑板；沉浮装置包括液压泵、伸缩杆、活塞、液压管、液压油、液压皮囊，液压管分别与液压泵、液压皮囊相连，液压管内设置活塞、伸缩杆，液压泵通过控制装置的指令收缩或拉伸伸缩杆进而调节活塞位置，使得液压油流入或流出液压皮囊；控制装置与螺旋桨、机翼、沉浮装置相连。本发明专利技术还公开了该可潜水的小型地效翼船的下潜上浮控制方法。本发明专利技术环境适应能力好，作业范围广，运行效率高，能够根据不同外部环境，调整机翼位置、驱动模式，在近海低空、水面、水中都能调整自身重量和平衡。衡。衡。

【技术实现步骤摘要】
一种可潜水的小型地效翼船及其下潜上浮控制方法


[0001]本专利技术属于地效翼船及其控制领域，具体为一种可潜水的小型地效翼船及其下潜上浮控制方法。

技术介绍

[0002]地效翼船是利用地面效应翼产生附加升力，有较大升阻比和超低空高速巡航能力的，介于飞机和常规排水型船之间的一种新型高速船舶，具有一般舰艇不可比拟的优良耐波性和高航性，在军事和民用领域有广泛应用，并且市场前景广阔，成为近年来国际船舶发展的热点之一。虽然近年来各国对地效翼船的研究取得了突飞猛进的进展，解决了很多技术难题，但仍有很多问题亟待进一步的改进和完善。如，地效翼船在投入使用后，现有的技术还不能使地效翼飞行器能同时进行空中、水面、水下三位一体化式作业。
[0003]本文公开了一种可潜水的小型地效翼船，沉浮装置、移动式机翼的配合使地效翼船下潜与上浮得以实现。沉浮装置通过液压泵工作，调节活塞向前移动，使液压管内液压油压进液压皮囊，船的体积增加，密度降低，同时机翼向后移动，调节重量与平衡，实现上升。反之活塞向后运动，使液压皮囊里的液压油返回到液压管内，体积减小，密度增加，同时机翼向前移动实现下沉。同时主浮舟前端的螺旋桨转动产生推力，推动小型地效翼船的前进。上述装置都为防水装置。
[0004]申请号为CN202011020888.7的中国专利公开了一种潜水地效翼船是通过螺旋桨为地效翼船提供推力，小型地效翼船在水下运动时的功耗较高，且浮力调节机构为两块滑动电池，难以实现浮力调节机构自主悬停与移动。现有的小型地效翼船只能在海面、近海低空完成特定任务与海上作业，传统空中作业采用无人机或水上飞机，水下采用水下机器人。
[0005]总的来说，现有的地效翼飞行器存在环境适应能力差、作业范围有限、运行效率低、机翼无法移动、自主浮力调节性差的缺点。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术目的是提供一种能够灵活运动、作业范围广的可潜水的小型地效翼船，本专利技术的另一目的是提供一种效率高、续航力大的可潜水的小型地效翼船的下潜上浮控制方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的一种可潜水的小型地效翼船，包括主浮舟，主浮舟上设置螺旋桨、滑动凹槽、能够沿着滑动凹槽滑动的机翼、尾翼，主浮舟内部设置沉浮装置、控制装置、驾驶舱和支撑板；沉浮装置包括液压泵、伸缩杆、活塞、液压油、液压皮囊、液压管、电机、导螺杆、浮力调节滑块；液压管分别与液压泵、液压皮囊相连，液压管内设置活塞、伸缩杆，液压泵通过电线与电机电性连接，电机与液压泵及伸缩杆相连并稳定收缩与拉伸，使得液压油流入或流出液压皮囊，使小型地效翼船上浮或下沉；导螺杆与电机相连，导螺杆上设置浮力调节滑块；控制装置与螺旋桨、机翼、沉浮装置相连。通过移动式机翼与沉浮装置的配合，实现了小型地效翼船潜入水中作业。
[0008]进一步地，用于重量和平衡管理的机翼包括接头、翼梁、蒙皮、翼肋、桁条和螺纹孔，翼梁、翼肋、桁条形成网格状骨架，网格状骨架的一端与蒙皮相连，另一端通过接头与滑动凹槽滑动连接，桁条上设置螺纹孔。机翼的翼根处设置凸起组件，用于与主浮舟侧表面的滑动凹槽连接。凹槽内有导螺杆，凸起组件从前向后贯穿螺纹孔并与导螺杆连接，通过双向电调控制电机转动，带动大齿轮转动，并带动小齿轮转动，进而带动导螺杆转动。
[0009]进一步地，控制装置包括电池、主电板、电机一、电机二、电机三、电调、电线，电池与主电板电性连接，主电板的一端与电机一、电机二、电机三电性连接，另一端通过电线与液压泵、移动式机翼、螺旋桨电性连接。控制装置还包括电调、偏心载重块、压力传感器、红外测距传感器、摄像头，用以检测水陆环境变化，控制端根据实时的环境信息；电调与支撑板相连，偏心载重块放在两水平且等高的导轨上，偏心载重块能在任意位置静止。
[0010]进一步地，水平推进的螺旋桨固定于主浮舟前端两侧。控制装置通过控制双向电调、电机，带动螺旋桨转动，推动船舶前进。船身在潜入水中时，螺旋桨推力可以大大提高地效翼船的移速。
[0011]进一步地，主浮舟由ABS板材制成，表面涂有防水胶，达到防水要求，主浮舟为流线形。
[0012]进一步地，尾翼为T型尾翼。驾驶舱玻璃窗由亚克力板制作而成。小型地效翼船可以承受从空气介质到水介质的冲击力，也能够承受特定水深下的水压力。主浮舟内的舵机是一种位置伺服的驱动器，设置在尾翼处用来控制尾翼的舵面偏转进而改变船舶在空中、水中的升降、偏航等机动动作。
[0013]本专利技术的一种可潜水的小型地效翼船的下潜上浮控制方法，机翼在接到下潜指令后，向前移动引起质心前移，同时液压泵工作，使活塞向后移动，液压皮囊内的液压油流向液压管使浮力变小，小型地效翼船开始下潜；在到达设定深度后，机翼向后移动引起质心后移，液压泵使活塞向前移动，液压管内的液压油流向液压皮囊，引起浮力变大，小型地效翼船开始上浮。
[0014]工作原理：在快速转向时，控制装置发出转向信号，电机驱动快速转换相应方向的位移舵机，以及通过双向电调驱动电机转速，进而改变运动方向。当地效翼船在空中行驶时，机翼前移至船首端，进而最大化利用地面效应翼产生附加升力。当船舶在水下工作时，机翼向船尾移动，进而保证了地效翼船在水下环境中的稳态滑翔时间。
[0015]在启动水下保护功能时，图像识别系统通过摄像头采集的外部实时环境图像来识别障碍物，红外测距传感器采集距离信息，判断水下障碍物，控制装置发出应急避障信号，控制指定螺旋桨反向推进，实现应急保护。
[0016]在水面运动时，小型地效翼船主要依靠船首端两个螺旋桨实现向前或者向后移动，当接通电源后，双向电调在接收到控制装置的指令后工作，通过控制电机的转速与转向，使螺旋桨正转或反转，从而实现小型地效翼船的前后移动。
[0017]在海面低空飞行时，小型地效翼船主要利用地面效应翼产生附加升力，能够升高至海平面的1～6米处，此时当控制指令发出后，螺旋桨高速转动，机翼位置靠近船首端，升高的距离的大小通过控制电机的转速。
[0018]有益效果：本专利技术和现有技术相比，具有如下显著性特点：
[0019]1、环境适应能力好，作业范围广，运行效率高，能够根据不同的外部环境，调整机
翼的位置、驱动模式，在近海低空、水面、水中都能够调整自身的重量和平衡、灵活运动，自主浮力调节性好；
[0020]2、在水下运动时，小型地效翼船可以利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗极小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，通过压载液压油及排除液压油调控船舶内部的体积大小实现密度的调控，来实现小型地效翼船的沉浮调控，具有效率高、续航力大的特点，可满足长时间、大范围海洋探索的需要；
[0021]3、设置能够沿着滑动凹槽滑动的机翼，实现空中行驶、水下工作的长时间稳态滑翔，大大降低海洋作业成本，提高作业效率。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的立体图；
[0023]图2是本专利技术的剖视图；
[0024]图3是本专利技术控制装置7的连接示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可潜水的小型地效翼船，其特征在于：包括主浮舟(1)，所述主浮舟(1)上设置螺旋桨(2)、滑动凹槽(4)、能够沿着滑动凹槽(4)滑动的机翼(3)、尾翼(5)，所述主浮舟(1)内部设置沉浮装置(6)、控制装置(7)、驾驶舱(8)和支撑板(9)；所述沉浮装置(6)包括液压泵(601)、伸缩杆(602)、活塞(603)、液压油(604)、液压皮囊(605)、液压管(606)、电机(607)、导螺杆(608)、浮力调节滑块(609)；所述液压管(606)分别与液压泵(601)、液压皮囊(605)相连，所述液压管(606)内设置活塞(603)、伸缩杆(602)，所述液压泵(601)与电机(607)电性连接，所述电机(607)与液压泵(601)及伸缩杆(602)相连并稳定收缩与拉伸，使得液压油(604)流入或流出液压皮囊(605)；所述导螺杆(608)与电机(607)相连，所述导螺杆(608)上设置浮力调节滑块(609)；所述控制装置(7)与螺旋桨(2)、机翼(3)、沉浮装置(6)相连。2.根据权利要求1所述的一种可潜水的小型地效翼船，其特征在于：所述机翼(3)包括接头(301)、翼梁(302)、蒙皮(303)、翼肋(304)、桁条(305)和螺纹孔(306)，所述翼梁(302)、翼肋(304)、桁条(305)形成网格状骨架，所述网格状骨架的一端与蒙皮(303)相连，另一端通过接头(301)与滑动凹槽(4)滑动连接，所述桁条(305)上设置螺纹孔(306)。3.根据权利要求2所述的一种可潜水的小型地效翼船，其特征在于：所述机翼(3)的翼根处设置凸起组件。4.根据权利要求3所述的一种可潜水的小型地效翼船，其特征在于：所述滑动凹槽(4)内有导螺杆(313)，所述凸起组件从前向后贯穿螺纹孔(306)并与导螺杆(313)连接，通过双向电调(309)控制电机(30...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓悦悦，陈淑玲，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：