尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器；包括魚雷型浮體、固定傾斜翼型支撐、固定水平主翼、固定垂直尾翼、可控攻角水平尾翼、尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)以及可以實(shí)現(xiàn)拖曳航向穩(wěn)定功能的主腔體；主腔體為立式方向舵外形；兩魚雷型浮體布置在潛器主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平主翼通過固定軸與兩魚雷型浮體連接；固定水平主翼前部與主腔體之間設(shè)置有兩支撐短板，固定傾斜翼型支撐將魚雷型浮體與主腔體上部連接起來；可控攻角水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部上方；本水下潛器控制機(jī)構(gòu)靈活可靠，拖曳航向穩(wěn)定性較好，自主穩(wěn)定能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)艏、升沉、橫蕩運(yùn)動(dòng)控制效率高，具有較高的商業(yè)開發(fā)價(jià)值。
【專利說明】尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種拖曳式帶纜遙控水下潛器，特別是涉及一種尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，主要用于水下聲光等物理或水質(zhì)等化學(xué)要素探測(cè)。

【背景技術(shù)】
[0002]拖曳式帶纜遙控水下潛器是一種應(yīng)用于水下動(dòng)態(tài)聲學(xué)光學(xué)物理觀測(cè)、水下水質(zhì)狀況等化學(xué)參數(shù)的動(dòng)態(tài)水下拖曳探測(cè)裝備，潛器系統(tǒng)通常由拖曳工作母船通過拖曳纜繩對(duì)水下潛器進(jìn)行拖曳來實(shí)施水下探測(cè)作業(yè)。主腔體是水下潛器的主要組成部分，其體內(nèi)可根據(jù)不同的探測(cè)任務(wù)要求搭載不同類型的監(jiān)測(cè)設(shè)備。拖曳工作母船上的操作人員可以通過控制信號(hào)電纜對(duì)水下潛器的姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出特定的控制指令來對(duì)水下潛器的軌跡與姿態(tài)進(jìn)行操縱。水下潛器體內(nèi)的監(jiān)測(cè)設(shè)備工作性質(zhì)要求水下潛器在其拖曳過程中具有良好的姿態(tài)穩(wěn)定性和拖曳航向穩(wěn)定性，并且具備靈活的姿態(tài)操縱能力。如何按照水下潛器的作業(yè)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)其姿態(tài)進(jìn)行穩(wěn)定、有效的控制，是拖曳式帶纜遙控水下潛器能否成功地運(yùn)用于實(shí)際水下探測(cè)作業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵。
[0003]現(xiàn)有的拖曳式帶纜遙控水下潛器中，對(duì)于潛器的深度和軌跡控制主要是通過改變拖纜纜長(zhǎng)或調(diào)節(jié)水下潛器迫沉水翼的攻角來實(shí)現(xiàn)。從外部形式看，不同研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)所開發(fā)的各種形式拖曳式帶纜遙控水下潛器基本上是仿照航空飛行器的形式，以固定或可調(diào)攻角的迫沉水翼加上裝載了水下監(jiān)測(cè)設(shè)備的單個(gè)柱形主腔體組成。這類單一柱形主腔體形式水下潛器的主要缺陷是:自主穩(wěn)定性差，拖曳航向穩(wěn)定性不良，難以對(duì)潛器進(jìn)行靈活的多自由度綜合控制。由此而造成了潛器在其拖曳作業(yè)過程中不容易維持其姿態(tài)穩(wěn)定和拖曳航向穩(wěn)定，不容易實(shí)現(xiàn)多自由度、大范圍、垂直于拖曳方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的橫向水平水下觀測(cè)。為實(shí)現(xiàn)水下潛器能穩(wěn)定、大范圍水下作業(yè)，現(xiàn)有的拖曳式帶纜遙控水下潛器大多參照航空飛行器的控制原理，采用機(jī)構(gòu)龐大的復(fù)雜控制機(jī)構(gòu)來滿足其水下探測(cè)的要求。另一方面，市場(chǎng)上一些商業(yè)化輕便的拖曳式帶纜遙控水下潛器則由于控制動(dòng)作單一、不易保證其姿態(tài)穩(wěn)定、控制可靠性差而難以在實(shí)際拖曳觀測(cè)作業(yè)中得到滿意的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有自主穩(wěn)定功能、拖曳航向穩(wěn)定性好，以效率較高的控制方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行軌跡與姿態(tài)控制的拖曳式帶纜遙控水下潛器。
[0005]本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，包括魚雷型浮體、固定傾斜翼型支撐、固定水平主翼、可控攻角水平尾翼、固定垂直尾翼、尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)和主腔體；所述主腔體為立式方向舵外形的殼體結(jié)構(gòu)，其頂蓋前端設(shè)置有作為拖曳點(diǎn)的拖曳孔，中部設(shè)有作業(yè)吊環(huán)，前端還開有纜線孔，通訊動(dòng)力電纜從纜線孔伸出；主腔體下部前端設(shè)有進(jìn)水口，主腔體內(nèi)設(shè)置有水平布置的尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)，尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的主管沿主腔體中部設(shè)置，主管內(nèi)設(shè)有潛水泵，主管末端連通位于主腔體尾部上方的右尾側(cè)推噴水管和左尾側(cè)推噴水管，右尾側(cè)推噴水管和左尾側(cè)推噴水管從出水口伸出主腔體側(cè)壁，右尾側(cè)推噴水管上設(shè)置有第一電磁閥開關(guān)，左尾側(cè)推噴水管上設(shè)置有第二電磁閥開關(guān)，用來控制尾側(cè)推噴水管的噴水方向；
[0007]兩魚雷型浮體布置在主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平主翼為對(duì)稱翼型，在水平方向通過固定軸連接兩魚雷型浮體，固定軸穿過固定水平主翼后部，兩端固定在兩魚雷型浮體上；固定水平主翼前部與主腔體之間設(shè)有兩塊支撐短板；一塊支撐短板與固定水平翼下表面前端固接，另一塊支撐短板固接在主腔體上；支撐短板都為圓弧形，與固定水平翼焊接的支撐短板以固定軸上的軸心為圓心，支撐短板上開有多個(gè)圓孔，兩支撐短板活動(dòng)連接；固定傾斜翼型支撐布置于魚雷型浮體與主腔體之間，采用對(duì)稱翼型，其一端與魚雷型浮體連接，另一端與主腔體上部連接；
[0008]所述可控攻角水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部，均采用對(duì)稱翼型；可控攻角水平尾翼設(shè)置于一對(duì)固定垂直尾翼上方，固定垂直尾翼頂端設(shè)有圓弧形帶孔支座，可控攻角水平尾翼下表面尾部同樣設(shè)有圓弧形帶孔支座，兩組支座通過一根長(zhǎng)螺栓鉸接；可控攻角水平尾翼能繞水平尾翼轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水平尾翼轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)、推桿、鉸接接頭、短軸及滑槽；水密直線電機(jī)豎直布置在主腔體內(nèi)，推桿一端與水密直線電機(jī)的軸連接，另一端與鉸接接頭相連，接頭另一端通過短軸與滑槽鉸接，滑槽設(shè)置于可控攻角水平尾翼下表面前端。
[0009]優(yōu)選地,所述拖曳孔設(shè)置數(shù)量為4?7個(gè),直徑為8?1mm,間距15?20mm,所述纜線孔直徑為30?40mm，主腔體內(nèi)部設(shè)有儀器艙以及多個(gè)隔艙，主腔體下方設(shè)置有海水進(jìn)出口導(dǎo)管。尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的管系直徑為40?50mm。所述主腔體高度為400?450mm，寬度為200?220mm，長(zhǎng)度為1200?1300mm。所述兩魚雷型浮體之間的距離為600mm?700mm,魚雷型浮體與主腔體上表面的垂直距離為250?300mm，兩魚雷型浮體直徑為180?200mm，長(zhǎng)度為600?750mm。所述固定水平主翼兩端分別設(shè)置第一邊板，第一邊板的長(zhǎng)度比固定水平主翼的弦長(zhǎng)大為50?60mm,高度比固定水平主翼的最大厚度大40?60mm,第一邊板的厚度為3?4mm。所述固定水平主翼的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為20?25mm。所述固定傾斜翼型支撐的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?50mm。所述可控攻角水平尾翼采用后掠形式，兩端設(shè)置有第二邊板，第二邊板長(zhǎng)度比可控攻角水平尾翼翼端弦長(zhǎng)大50?60mm,高度比可控攻角水平尾翼翼端最大厚度大40?50mm,第二邊板厚度為3?4mm。所述可控攻角水平尾翼的最大弦長(zhǎng)為200?250mm,翼端弦長(zhǎng)90?100mm,翼展為450?500mm,最大厚度為12?18mm,固定垂直尾翼高度為220?250mm,最大厚度為12?18mm。
[0010]本實(shí)用新型主腔體為立式方向舵外形，采用該外形的作用一方面可以便于儀器設(shè)備豎直放置或者水平放置；同時(shí)，采用這樣的主腔體外形結(jié)構(gòu)，一方面可以比較容易維持水下潛器在作業(yè)過程中的拖曳航向穩(wěn)定，另一方面在尾側(cè)推噴水管產(chǎn)生的側(cè)推力矩誘導(dǎo)下，立式方向舵外形的主腔體容易產(chǎn)生足夠的側(cè)向力操縱水下潛器進(jìn)行垂直于拖曳方向的橫向水平運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型浮體采用魚雷型外形，以減小水下潛器在拖曳過程中受到的水阻力，滿足拖曳作業(yè)對(duì)水下潛器的浮力和穩(wěn)定性要求；雙浮體結(jié)構(gòu)使得水下潛器的橫穩(wěn)心半徑增大，橫搖阻尼增大，從而橫向穩(wěn)定性提高，較之傳統(tǒng)的單一柱形主腔體，其自主穩(wěn)定能力大大提高。
[0011]本實(shí)用新型固定水平主翼采用對(duì)稱翼型結(jié)構(gòu)，固定連接兩魚雷型浮體，能為水下潛器下潛提供所需的迫沉力，兩端設(shè)置邊板，以增大水翼的有效展弦比，提高升阻比，從結(jié)構(gòu)上考慮則起到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。固定垂直尾翼與可控攻角水平尾翼均采用對(duì)稱翼型結(jié)構(gòu)，固定垂直尾翼也有助于保持拖曳航向穩(wěn)定；可控攻角水平尾翼兩端同樣設(shè)有邊板，通過控制水平尾翼轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)可控攻角水平尾翼的攻角，在水下潛器尾部產(chǎn)生一個(gè)額外的向上或向下的升力，進(jìn)而誘導(dǎo)設(shè)置在潛器首部位置的固定水平主翼攻角改變，借此使水下潛器獲得下潛至所需要深度的迫沉力。
[0012]本實(shí)用新型在主腔體內(nèi)部設(shè)置有水平布置的尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)，噴水管系統(tǒng)中主管內(nèi)設(shè)有潛水泵，主管末端聯(lián)通位于主腔體尾部上方的左、右尾側(cè)推噴水管，尾側(cè)推噴水管噴口位于主腔體尾部左右兩側(cè)面，左、右尾側(cè)推噴水管上分別設(shè)置有電磁閥開關(guān)，用來控制尾側(cè)推噴水管的噴水方向。拖曳作業(yè)時(shí)，噴水水流從主腔體首端進(jìn)入噴水管系統(tǒng)主管，在主管中經(jīng)潛水泵加速，由電磁閥開關(guān)控制水流經(jīng)左尾側(cè)推噴水管或右尾側(cè)推噴水管高速噴出，對(duì)潛器主腔體產(chǎn)生一個(gè)側(cè)推力，這一側(cè)推力推動(dòng)主腔體繞拖曳點(diǎn)偏轉(zhuǎn)，使立式方向舵外形的主腔體與拖曳來流形成一個(gè)攻角，進(jìn)而產(chǎn)生足夠的側(cè)向力推動(dòng)水下潛器進(jìn)行垂直于拖曳方向的橫向水平運(yùn)動(dòng)。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0014](I)操縱效率高、姿態(tài)控制靈活。本實(shí)用新型所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的橫蕩與升沉運(yùn)動(dòng)操縱主要是通過控制設(shè)置在水下潛器尾部的尾側(cè)推噴水管和可控攻角水平尾翼所發(fā)出的操縱力，分別誘導(dǎo)具有立式方向舵外形和功能的主腔體或固定水平主翼的水動(dòng)力攻角改變，使它們產(chǎn)生操縱水下潛器做橫蕩或升沉運(yùn)動(dòng)的側(cè)向力或迫沉力。由于尾側(cè)推噴水管和可控攻角水平尾翼與拖曳點(diǎn)的距離較長(zhǎng)，它們所產(chǎn)生的操縱力到拖曳點(diǎn)之間的力臂比傳統(tǒng)的設(shè)置在主腔體兩側(cè)通過一對(duì)螺旋槳推進(jìn)器來產(chǎn)生轉(zhuǎn)艏力矩的水下潛器所形成的力臂要大得多，由此可以以較小的操縱力而產(chǎn)生較大的控制力矩，從而可以對(duì)拖曳式帶纜遙控水下潛器實(shí)施靈活的橫蕩與升沉運(yùn)動(dòng)控制。這樣的一種操縱方式克服了已有拖曳式帶纜遙控水下潛器往往由于操縱力臂短而導(dǎo)致需要很大的操縱力才能實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器進(jìn)行有效的軌跡與姿態(tài)控制的缺陷，達(dá)到了以較小的操縱力和較高的操縱效率對(duì)拖曳式帶纜遙控水下潛器進(jìn)行靈活的軌跡與姿態(tài)操縱的目的。
[0015](2)操縱動(dòng)力需求低、控制設(shè)備簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型所述控制機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)操縱動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及兩個(gè)尾側(cè)推噴水管噴水方向控制機(jī)構(gòu)。操縱動(dòng)力機(jī)構(gòu)分別為控制尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)中水流流量或流速的潛水泵和控制可控攻角水平尾翼攻角的水平尾翼轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，尾側(cè)推噴水管噴水方向控制機(jī)構(gòu)為設(shè)置在左、右尾側(cè)推噴水管上的電磁閥開關(guān)。據(jù)此便可實(shí)現(xiàn)對(duì)所述水下潛器的升沉、轉(zhuǎn)艏及橫蕩等方式的運(yùn)動(dòng)操縱。由于本實(shí)用新型所述的拖曳式帶纜遙控水下潛器中作為操縱控制機(jī)構(gòu)的尾側(cè)推噴水管和可控攻角水平尾翼均設(shè)置在主腔體尾部，離設(shè)置在主腔體前端拖曳點(diǎn)的距離較長(zhǎng)，從而具備了操縱控制機(jī)構(gòu)所發(fā)出的操縱力控制力臂長(zhǎng)的特點(diǎn)，它可以用比較小的直線電機(jī)和潛水泵驅(qū)動(dòng)功率來實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器的大操縱力矩的操縱。通過以這樣一種尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的結(jié)構(gòu)形式，可以用比較小的操縱動(dòng)力和較小的控制動(dòng)力設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器的大范圍操縱。
[0016](3)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了將主腔體前端滯留靜水壓力勢(shì)能向其尾部側(cè)面噴出水流動(dòng)能的有利轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型通過將水流由主腔體前端進(jìn)水口引入尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)，經(jīng)潛水泵加速，由電磁閥開關(guān)控制，引導(dǎo)高速水流由主腔體側(cè)面噴出而產(chǎn)生操縱力的方式來達(dá)到控制水下潛器轉(zhuǎn)艏與橫蕩運(yùn)動(dòng)的目的。這樣一種操縱方式將由于水下潛器拖曳航行過程中而滯留在主腔體前端的靜水壓力勢(shì)能，經(jīng)過尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)中潛水泵加速而轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生側(cè)向操縱力所需要的由主腔體尾部側(cè)面噴出水流的動(dòng)能。這一側(cè)推操縱力產(chǎn)生的方式減少了水下潛器的拖曳阻力和拖曳不穩(wěn)定性、提高了水下潛器的操縱效率、也避免了常規(guī)槽道式側(cè)推器在有航速條件下側(cè)推效果不佳的弱點(diǎn)。
[0017](4)本實(shí)用新型采用的以尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)來產(chǎn)生側(cè)推力矩、控制立式方向舵外形的主腔體轉(zhuǎn)向的方式，誘導(dǎo)立式方向舵外形的主腔體與拖曳來流形成一個(gè)攻角，進(jìn)而產(chǎn)生足夠的側(cè)向力推動(dòng)水下潛器進(jìn)行垂直于拖曳方向的橫向水平運(yùn)動(dòng)。這一利用尾側(cè)推噴水管產(chǎn)生對(duì)水下潛器控制力的方式克服了以螺旋槳來產(chǎn)生控制力的拖曳式水下潛器在變速拖曳時(shí)，由于螺旋槳所遭遇的進(jìn)速的不穩(wěn)定變化而導(dǎo)致的推進(jìn)力大小和方向變化不穩(wěn)定、從而引起對(duì)水下潛器控制效果不佳的缺陷。本實(shí)用新型所提出的尾側(cè)推噴水控制方式為水下潛器軌跡與姿態(tài)控制提供了一種實(shí)用高效的手段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的外形結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0019]圖2是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的外形結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0020]圖3是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的外形結(jié)構(gòu)前視示意圖；
[0021]圖4 -1是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的固定水平主翼固定軸位置不意圖；
[0022]圖4 - 2是圖4 -1的A - A向剖視圖；
[0023]圖5是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的固定水平主翼支撐短板示意圖；
[0024]圖6是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的可控攻角水平尾翼外形示意圖；
[0025]圖7是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的可控攻角水平尾翼控制機(jī)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8 -1是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的可控攻角水平尾翼支座位置示意圖；
[0027]圖8 - 2是圖8 -1的B - B向剖視圖；
[0028]圖9-1是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的推桿鉸接接頭及滑槽示意圖；
[0029]圖9 - 2是圖9 -1的C - C向剖視圖；
[0030]圖10是尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器中尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0032]如圖1、2、3、10所示，一種尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，包括魚雷型浮體1、固定水平主翼2、固定傾斜翼型支撐3、可控攻角水平尾翼4、固定垂直尾翼5以及主腔體6 ;主腔體6為立式方向舵外形的殼體結(jié)構(gòu)，其頂蓋前端設(shè)置有4?7個(gè)拖曳孔13，中部設(shè)有作業(yè)吊環(huán)10 ;主腔體6前端開有纜線孔14，通訊動(dòng)力電纜從纜線孔14伸出；主腔體下部前端設(shè)有進(jìn)水口 28 ;主腔體6內(nèi)部設(shè)置有縱向貫通的尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的主管9，主管9前端與進(jìn)水口 28連通，主管內(nèi)設(shè)有潛水泵29，主管末端連通位于主腔體尾部上方的右尾側(cè)推噴水管30和左尾側(cè)推噴水管33，右尾側(cè)推噴水管30和左尾側(cè)推噴水管33從出水口伸出主腔體側(cè)壁40?50mm,右尾側(cè)推噴水管30上設(shè)置有第一電磁閥開關(guān)31,左尾側(cè)推噴水管33上設(shè)置有第二電磁閥開關(guān)32，用來控制尾側(cè)推噴水管的噴水方向；主腔體6中部設(shè)置有儀器設(shè)備艙11，主腔體6下方設(shè)置有海水進(jìn)出口導(dǎo)管12，主腔體6高度優(yōu)選為400?450mm,寬度優(yōu)選為200?220mm,長(zhǎng)度優(yōu)選為1300?1400mm。第一電磁閥開關(guān)31和第二電磁閥開關(guān)32優(yōu)選為防水電磁閥。
[0033]兩魚雷型浮體I布置在主腔體6垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，魚雷型浮體I與主腔體6上表面的垂直距離優(yōu)選為250?300mm，兩魚雷型浮體I之間的距離優(yōu)選為600mm?700mm，其最大直徑優(yōu)選為180?200mm，長(zhǎng)度優(yōu)選為600?750mm。
[0034]如圖5所示，固定水平主翼2為對(duì)稱翼型，在水平方向通過固定軸19連接兩魚雷型浮體1，固定水平主翼2前部與主腔體6之間設(shè)有兩塊帶若干個(gè)圓孔的支撐短板20 ;—塊支撐短板與固定水平翼下表面前端焊接，另一塊支撐短板焊接在主腔體上；支撐短板20為圓弧形，與固定水平翼焊接的支撐短板以固定軸19上的軸心為圓心，支撐短板20上開有多個(gè)圓孔，固定水平翼沿固定軸19轉(zhuǎn)到需要的攻角，將兩塊支撐短板20上的圓孔重合，再用螺栓鎖??；可設(shè)相鄰小圓孔繞固定軸19的轉(zhuǎn)角為5°。
[0035]固定水平主翼2兩端分別設(shè)置有第一邊板16，第一邊板16的長(zhǎng)度比固定水平主翼3的弦長(zhǎng)大50?60mm,高度比固定水平主翼3的最大厚度大40?60mm,第一邊板16的厚度優(yōu)選為3?4_ ;固定傾斜翼型支撐3布置于魚雷型浮體I與主腔體6之間,米用對(duì)稱翼型，其一端與魚雷型浮體I連接，另一端與主腔體6上部連接，固定傾斜翼型支撐3的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?50mm。
[0036]如圖4 -1和圖4 - 2所示，固定軸19沿著固定水平主翼2后部的展長(zhǎng)方向橫穿整個(gè)固定水平翼尾部，固定軸19兩端分別嵌入由上下兩塊夾緊塊18形成的圓槽內(nèi)，下夾緊塊焊接在魚雷型浮體I內(nèi)側(cè)壁上，上夾緊塊通過螺栓與下夾緊塊相固定，固定軸19嵌套在二塊夾緊塊18的圓槽內(nèi)，上下兩塊夾緊塊通過兩支螺栓固緊，夾緊塊18的圓槽直徑為10?15mm,固定軸19直徑為8?10mm。
[0037]可控攻角水平尾翼4和固定垂直尾翼5設(shè)置在主腔體6后部，均采用對(duì)稱翼型，可控攻角水平尾翼4采用后掠形式，兩端設(shè)置有第二邊板17 (圖3、6)，第二邊板17的長(zhǎng)度比可控攻角水平尾翼4兩端弦長(zhǎng)大50?60mm,高度比可控攻角水平尾翼4兩端最大厚度大40?50mm,可控攻角水平尾翼4的最大弦長(zhǎng)為200?250mm,翼端弦長(zhǎng)90?100mm,最大厚度為12?18mm，翼展為450?500mm ;固定垂直尾翼5的高度為220?250mm，最大厚度為12 ?18mm。
[0038]如圖8 - 1、8 - 2所示，可控攻角水平尾翼4設(shè)置于雙固定垂直尾翼5上方，固定垂直尾翼5頂端分別與兩組第二圓弧形帶孔支座27連接，可控攻角水平尾翼4下表面尾部與兩組第一圓弧形帶孔支座26連接，第一圓弧形帶孔支座26位于第二支座圓弧形帶孔支座27內(nèi)側(cè)，兩組第一圓弧形帶孔支座26和兩組第二圓弧形帶孔支座27通過一根水平尾翼轉(zhuǎn)軸25鉸接；可控攻角水平尾翼4能繞轉(zhuǎn)軸25轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0039]如圖7、9 -1和9 - 2所示，可控攻角水平尾翼4的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)7、推桿21、鉸接接頭22、滑槽23及短軸24 ;水密直線電機(jī)7豎直布置在主腔體6內(nèi)尾部底板上的支座8上，推桿21 —端與水密直線電機(jī)7的驅(qū)動(dòng)軸連接，另一端與鉸接接頭22相連，鉸接接頭22通過短軸24與滑槽23鉸接，滑槽23設(shè)置于可控攻角水平尾翼4下表面前端；水密直線電機(jī)7驅(qū)動(dòng)推桿21向上或向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)可控攻角水平尾翼4繞轉(zhuǎn)軸25偏轉(zhuǎn)一定的角度，以此改變攻角而產(chǎn)生升力，為水下潛器提供縱傾誘導(dǎo)力矩，這一力矩誘導(dǎo)設(shè)置在潛器首部位置的固定水平主翼攻角改變，借此使水下潛器獲得下潛至所需要深度的迫沉力，以操縱水下潛器的下潛或上浮，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器的深度控制。水密直線電機(jī)7作為可控攻角水平尾翼4的轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要?jiǎng)恿Πl(fā)出裝置，水密直線電機(jī)7優(yōu)選型號(hào)為Model218 (Tecnadyne 公司)。
[0040]如圖10所示，尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的主管9內(nèi)設(shè)置有一臺(tái)微型潛水泵29 (潛水泵優(yōu)選型號(hào)為DC40，深圳中科世紀(jì)公司)，主管末端聯(lián)通位于主腔體尾部上方的右尾側(cè)推噴水管30和左尾側(cè)推噴水管33，右尾側(cè)推噴水管30和左尾側(cè)推噴水管33從出水口伸出主腔體側(cè)壁40?50mm,右尾側(cè)推噴水管30上設(shè)置有第一電磁閥開關(guān)31,左尾側(cè)推噴水管33上設(shè)置有第二電磁閥開關(guān)32 ;水流從主腔體前端進(jìn)水口 28進(jìn)入主管9內(nèi)，經(jīng)潛水泵29的加速作用，將以較高速度經(jīng)左、右尾側(cè)推噴水管以垂直于主腔體側(cè)面的橫向噴出。當(dāng)打開第二電磁閥開關(guān)32，關(guān)閉第一電磁閥開關(guān)31，水流將只從左尾側(cè)推噴水管33噴出，在主腔體6尾部產(chǎn)生一個(gè)向右的反作用力，為水下潛器提供向左的轉(zhuǎn)艏力矩；當(dāng)打開第一電磁閥開關(guān)31，關(guān)閉電第二磁閥開關(guān)32，水流將只從右尾側(cè)推噴水管30噴出，在主腔體6尾部產(chǎn)生一個(gè)向左的反作用力，為水下潛器提供向右的轉(zhuǎn)艏力矩；當(dāng)關(guān)閉第一電磁閥開關(guān)31和電第二磁閥開關(guān)32時(shí)，尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)不產(chǎn)生轉(zhuǎn)艏力矩。通過設(shè)置帶潛水泵29及第一電磁閥開關(guān)31和電第二磁閥開關(guān)32的尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)，采用尾側(cè)推噴水的方式，產(chǎn)生足夠水下潛器轉(zhuǎn)艏的誘導(dǎo)力矩，誘導(dǎo)具有立式方向舵功能的主腔體迎流攻角的改變，使它產(chǎn)生操縱水下潛器做轉(zhuǎn)艏或橫蕩運(yùn)動(dòng)的側(cè)向力，達(dá)到操縱水下潛器做轉(zhuǎn)艏或橫蕩運(yùn)動(dòng)的目的。
[0041]本實(shí)用新型尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器的工作時(shí):
[0042]先根據(jù)不同的探測(cè)任務(wù)，在立式方向舵外形主腔體6內(nèi)布置相應(yīng)類型的海洋監(jiān)測(cè)設(shè)備，由于不同類型儀器設(shè)備的重量不同，且不同儀器的放置要求也不一樣，這些因素都會(huì)影響到水下潛器整體的重心。所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際使用情況，適當(dāng)加設(shè)調(diào)節(jié)壓載滑塊，以此按照水下潛器拖曳作業(yè)時(shí)對(duì)潛器重量分布的要求來調(diào)節(jié)潛器的重心位置，以使水下潛器重心與浮心處于正浮和具有自主穩(wěn)定功能的位置要求。主腔體6內(nèi)設(shè)置有其他隔艙，用來放置控制電路板、電源和配重，或直接作為浮力艙提供浮力。
[0043]調(diào)整好水下潛器重量重心位置和浮心位置之后，選擇某一拖曳孔13，將拖纜系于該拖曳孔處，通訊動(dòng)力電纜從纜線孔14伸出，系于拖纜上，電纜松弛，不受拉力，然后進(jìn)行試拖。根據(jù)試拖情況，調(diào)整或更換拖曳孔繼續(xù)進(jìn)行拖航，根據(jù)試驗(yàn)情況，可隨時(shí)調(diào)整水下潛器的重心位置，以使水下潛器保持良好穩(wěn)定的拖航姿態(tài)，也可隨時(shí)對(duì)固定水平主翼2的攻角進(jìn)行微調(diào)整，以滿足水下潛器深度控制要求。記錄下不同條件下水下潛器的配重及姿態(tài)變化情況，為以后的實(shí)驗(yàn)提供參考。
[0044]在拖曳過程中，通過調(diào)節(jié)可控攻角水平尾翼4的轉(zhuǎn)角，誘導(dǎo)固定水平主翼2水動(dòng)力攻角的改變，從而使水下潛器所需要的迫沉力，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器拖曳深度的控制。水下潛器所有組成部分均采用流線型外形，以減小潛器拖曳過程中的水阻力，也就降低了拖纜所承受的張力負(fù)擔(dān)；固定水平主翼2與固定傾斜翼型支撐3構(gòu)成一個(gè)倒三角形，魚雷型浮體I與主腔體6為三角形的三個(gè)頂點(diǎn)，這種形式使得整個(gè)水下潛器的結(jié)構(gòu)完整性得以保證，同時(shí)翼型外形降低了水流的擾動(dòng)，避免產(chǎn)生漩渦，使水流可以平穩(wěn)流過水下潛器，這對(duì)于保持水下潛器姿態(tài)穩(wěn)定有利；固定水平主翼2的兩端分別設(shè)置有第一邊板16，以增加固定水平主翼2的有效展弦比，提高水翼的升力效果。通過設(shè)置固定垂直尾翼5，在直線拖曳作業(yè)中為水下潛器方向穩(wěn)定提供保障；通過控制電磁閥，使水流從主腔體尾部一側(cè)噴出，對(duì)水下潛器產(chǎn)生一個(gè)尾測(cè)推力，從而對(duì)水下潛器產(chǎn)生水平面上的誘導(dǎo)力矩，使水下潛器產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)，在立式方向舵外形主腔體6的作用下，能較容易抵抗拖纜的拉力，實(shí)現(xiàn)水平運(yùn)動(dòng)。在保持姿態(tài)穩(wěn)定的前提下，以較少的控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)水下潛器進(jìn)行大范圍、多自由度的操縱。
[0045]本實(shí)用新型所述拖曳式帶纜遙控水下潛器是一種通過拖纜將拖曳工作母船的拖曳動(dòng)力傳遞到水下潛器使其可以在水下實(shí)施觀測(cè)作業(yè)的一種拖曳式水下探測(cè)裝置，水下潛器主腔體內(nèi)可根據(jù)不同的用途搭載溫、鹽、壓、營(yíng)養(yǎng)鹽及其它海洋元素探測(cè)傳感器，這些探測(cè)傳感器的工作性質(zhì)通常要求水下潛器在具有比較好的拖曳航向穩(wěn)定性的同時(shí)，具備比較高效、靈敏的拖曳姿態(tài)操縱能力，以滿足這些探測(cè)傳感器獲得高質(zhì)量探測(cè)參數(shù)的要求。本實(shí)用新型采用尾操縱力控制方式來對(duì)水下潛器進(jìn)行水下潛器在作業(yè)過程中的轉(zhuǎn)艏、橫蕩與升沉運(yùn)動(dòng)的操縱。其中水下潛器的轉(zhuǎn)艏與橫蕩運(yùn)動(dòng)通過控制尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)中左、右尾側(cè)推噴水管的噴水方向，誘導(dǎo)具有立式方向舵外形和功能的潛器主腔體產(chǎn)生轉(zhuǎn)艏動(dòng)作，進(jìn)而產(chǎn)生水下潛器橫向運(yùn)動(dòng)所需的側(cè)向力來實(shí)現(xiàn)對(duì)潛器轉(zhuǎn)艏與橫蕩運(yùn)動(dòng)的操縱。而水下潛器的升沉運(yùn)動(dòng)則通過調(diào)節(jié)可控攻角水平尾翼的轉(zhuǎn)角、誘導(dǎo)固定水平主翼水動(dòng)力攻角的變化，以產(chǎn)生對(duì)水下潛器進(jìn)行深度控制所需要的迫沉力，進(jìn)而達(dá)到控制水下潛器的升沉運(yùn)動(dòng)的目的。本實(shí)用新型所述的這種通過尾操縱力誘導(dǎo)、以此調(diào)節(jié)具有立式方向舵外形的潛器主腔體和固定水平主翼的水動(dòng)力攻角改變來產(chǎn)生對(duì)水下潛器所需要的橫向力與迫沉力的控制方式有效地提升了作業(yè)者對(duì)拖曳式帶纜遙控水下潛器軌跡與姿態(tài)的操控能力。
[0046]本實(shí)用新型將操縱水下潛器姿態(tài)的誘導(dǎo)力產(chǎn)生機(jī)構(gòu)(左、右尾側(cè)推噴水管和可控攻角水平尾翼)設(shè)置在具有立式方向舵外形和功能的潛器主腔體尾部，利用在主腔體尾部所產(chǎn)生的操縱力到拖曳點(diǎn)之間力臂較長(zhǎng)，由此可以以較小的操縱力而產(chǎn)生較大的控制力矩，進(jìn)而用一種比較高效的控制方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳式帶纜遙控水下潛器實(shí)施靈活的轉(zhuǎn)艏、橫蕩與升沉運(yùn)動(dòng)的操縱。采用這樣的一種控制機(jī)構(gòu)和操縱方式克服了已有拖曳式帶纜遙控水下潛器姿態(tài)控制效率不高、控制動(dòng)作不靈活的缺陷。
[0047]本實(shí)用新型利用了主腔體前端水流的勢(shì)能，結(jié)合潛水泵加速來增加由主腔體尾部側(cè)面噴出的水流速度，產(chǎn)生了對(duì)水下潛器的有效側(cè)向操縱力。這一側(cè)推操縱力產(chǎn)生的方式減少了水下潛器的拖曳阻力和拖曳不穩(wěn)定性、提高了水下潛器的操縱效率、也避免了常規(guī)槽道式側(cè)推器在有航速條件下側(cè)推效果不佳的弱點(diǎn)。
[0048]本實(shí)用新型采用了雙魚雷型浮體+立式方向舵外形的潛器主腔體的整體結(jié)構(gòu)形式使這類水下潛器具備了良好的航向和姿態(tài)穩(wěn)定性好，而通過尾操縱力誘導(dǎo)立式方向舵外形的潛器主腔體和固定水平主翼攻角偏轉(zhuǎn)來實(shí)施對(duì)拖曳式帶纜遙控水下潛器軌跡與姿態(tài)的操縱則具備了操縱靈活的特點(diǎn)。本實(shí)用新型同時(shí)具備穩(wěn)定性號(hào)和操控靈活的特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:包括魚雷型浮體、固定傾斜翼型支撐、固定水平主翼、可控攻角水平尾翼、固定垂直尾翼、尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)和主腔體；所述主腔體為立式方向舵外形的殼體結(jié)構(gòu)，其頂蓋前端設(shè)置有作為拖曳點(diǎn)的拖曳孔，中部設(shè)有作業(yè)吊環(huán)，前端還開有纜線孔，通訊動(dòng)力電纜從纜線孔伸出；主腔體下部前端設(shè)有進(jìn)水口，主腔體內(nèi)設(shè)置有水平布置的尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)，尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的主管沿主腔體中部設(shè)置，主管內(nèi)設(shè)有潛水泵，主管末端連通位于主腔體尾部上方的右尾側(cè)推噴水管和左尾側(cè)推噴水管，右尾側(cè)推噴水管和左尾側(cè)推噴水管從出水口伸出主腔體側(cè)壁，右尾側(cè)推噴水管上設(shè)置有第一電磁閥開關(guān)，左尾側(cè)推噴水管上設(shè)置有第二電磁閥開關(guān)，用來控制尾側(cè)推噴水管的噴水方向； 兩魚雷型浮體布置在主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平主翼為對(duì)稱翼型，在水平方向通過固定軸連接兩魚雷型浮體，固定軸穿過固定水平主翼后部，兩端固定在兩魚雷型浮體上；固定水平主翼前部與主腔體之間設(shè)有兩塊支撐短板；一塊支撐短板與固定水平翼下表面前端固接，另一塊支撐短板固接在主腔體上；支撐短板都為圓弧形，與固定水平翼焊接的支撐短板以固定軸上的軸心為圓心，支撐短板上開有多個(gè)圓孔，兩支撐短板活動(dòng)連接；固定傾斜翼型支撐布置于魚雷型浮體與主腔體之間，采用對(duì)稱翼型，其一端與魚雷型浮體連接，另一端與主腔體上部連接； 所述可控攻角水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部，均采用對(duì)稱翼型；可控攻角水平尾翼設(shè)置于一對(duì)固定垂直尾翼上方，固定垂直尾翼頂端設(shè)有圓弧形帶孔支座，可控攻角水平尾翼下表面尾部同樣設(shè)有圓弧形帶孔支座，兩組支座通過一根長(zhǎng)螺栓鉸接；可控攻角水平尾翼能繞水平尾翼轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，水平尾翼轉(zhuǎn)角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)、推桿、鉸接接頭、短軸及滑槽；水密直線電機(jī)豎直布置在主腔體內(nèi)，推桿一端與水密直線電機(jī)的軸連接，另一端與鉸接接頭相連，接頭另一端通過短軸與滑槽鉸接，滑槽設(shè)置于可控攻角水平尾翼下表面前端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述拖曳孔設(shè)置數(shù)量為4?7個(gè)，直徑為8?10mm，間距15?20mm，所述纜線孔直徑為30?40_，主腔體內(nèi)部設(shè)有儀器艙以及多個(gè)隔艙，主腔體下方設(shè)置有海水進(jìn)出口導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:尾側(cè)推噴水管系統(tǒng)的管系直徑為40?50mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述主腔體高度為400?450_，寬度為200?220_，長(zhǎng)度為1200?1300_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述兩魚雷型浮體之間的距離為600mm?700mm，魚雷型浮體與主腔體上表面的垂直距離為250?300mm，兩魚雷型浮體直徑為180?200mm，長(zhǎng)度為600?750mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述固定水平主翼兩端分別設(shè)置第一邊板，第一邊板的長(zhǎng)度比固定水平主翼的弦長(zhǎng)大為50?60mm,高度比固定水平主翼的最大厚度大40?60mm,第一邊板的厚度為3?4mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述固定水平主翼的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為20?25mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述固定傾斜翼型支撐的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?50mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述可控攻角水平尾翼采用后掠形式，兩端設(shè)置有第二邊板，第二邊板長(zhǎng)度比可控攻角水平尾翼翼端弦長(zhǎng)大50?60mm,高度比可控攻角水平尾翼翼端最大厚度大40?50mm,第二邊板厚度為3?4mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述尾側(cè)推噴水管控制拖曳式帶纜遙控水下潛器，其特征在于:所述可控攻角水平尾翼的最大弦長(zhǎng)為200?250mm,翼端弦長(zhǎng)90?100mm,翼展為450?500mm,最大厚度為12?18mm,固定垂直尾翼高度為220?250mm,最大厚度為12?18mm。
【文檔編號(hào)】B63G8/18GK203958574SQ201420307016
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月10日
【發(fā)明者】吳家鳴, 陳健, 陳知霖, 馬志權(quán), 廖華 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 廣州市順海造船有限公司