阅读说明：本技术 一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器 (Multifunctional long-range deep submersible vehicle with extremely-low and ultrahigh navigational speed ) 是由 王东 靳栓宝 陈俊全 魏应三 何升阳 易新强 姜亚鹏 于 2019-08-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器,通过在深潜器主体的两侧设置滑翔翼,在深潜器主体一端设置流道盖板并控制流道盖板转动以覆盖流道进口,使得远航程多功能深潜器在低速时能够保持深潜器外壳的连续性,同时采用浮力驱动并通过移动大质量体质心来调节姿态,实现高能效远航程巡航；高速时收起或者卸除滑翔翼,打开流道盖板,并平稳转换为采用布置在艇尾内部的推进器驱动,实现超高速机动。该深潜器可同时搭载工作于不同航速段的水下任务模块,有利于实现水下多任务平台的一体化与多任务功能的集成化,提高我国海洋资源的利用和保护能力。(The invention discloses a long-range multifunctional deep-submersible vehicle with both extremely low and ultrahigh navigational speeds, which is characterized in that gliders are arranged on two sides of a deep-submersible vehicle main body, a runner cover plate is arranged at one end of the deep-submersible vehicle main body and is controlled to rotate so as to cover a runner inlet, so that the continuity of a deep-submersible vehicle shell can be kept at a low speed, and meanwhile, the posture is adjusted by adopting buoyancy driving and moving the mass center of a large mass body, so that high-energy-efficiency long-range cruising is realized; and the glider wing is folded or detached at high speed, the runner cover plate is opened, and the runner cover plate is stably converted into a propeller arranged in the boat tail to drive, so that the ultrahigh-speed maneuvering is realized. The deep submersible vehicle can simultaneously carry underwater task modules working at different navigational speed sections, is favorable for realizing the integration of an underwater multi-task platform and the integration of multi-task functions, and improves the utilization and protection capability of ocean resources in China.)

一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器

技术领域

本发明涉及水下航行器领域，尤其涉及一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器。

背景技术

我国海洋国土面积幅员辽阔，具有丰富的生物矿产资源和重要的军事战略价值。目前，水下滑翔机、AUV、UUV、鱼雷和潜艇等水下航行器作为水下探测、作业、巡航、侦察、攻击等任务的搭载体，是开发、利用和保护海洋资源，特别是近海、深海资源的重要运载平台。然而，上述水下航行器尚不具备从低速0-0.5节到超高速30-60节的全速段航行能力，即无法同时满足多种水下任务的不同航速需求，难以实现水下多任务平台的一体化与多任务功能的集成化。例如，水下滑翔机通过浮力驱动或“浮力-螺旋桨”混合动力驱动的方式可进行超低速或低速滑翔，能够实施水下探测、巡航、侦察等任务，但由于滑翔机采用浮力驱动或者为了减小滑翔阻力而安装了微小推进器，使得其不具备高速航行能力；鱼雷和特种AUV等可进行高速航行，能够遂行水下寻的和攻击等任务，但在低速时由于舵效差而难以稳定控制，特别是在超低速航行和水下具有洋流等恶劣工况下。

申请号为CN201811581297.X的发明专利公开了一种模块化通用的滑翔控位运载平台，其通过将滑翔翼组件以箍带的形式固定于壳体外部，组装成滑翔控位运载平台，最后将所要搭载的载荷部分连接于该运载平台的浮力调节段，共同组成水下滑翔控位运载系统，用以完成水下探测、调查、搜救、勘探及潜在的军事用途。虽然该专利公开了采用折叠滑翔翼实现运载平台的低速航行的功能，但是，在低速航行时，运载平台的动力推进段会由于水流的扰动干扰运载平台的低速稳定航行；同时，由于滑翔翼无法收回导致运载平台无法实现高速航行。

申请号为CN201811404679.5的发明专利公开了一种可变翼形双功能深海无人潜航器，其通过滑翔翼放出和收回、推进器收回和放出，实现潜航器的低速和高速航行。但是，上述航行器中驱动推进器的收回和放出动作的结构较为复杂，同时，由于推进器始终与外壳附着的水流接触，使得在低速航行时，运载平台的动力推进段会由于水流的扰动干扰运载平台的低速稳定航行。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出一种同时兼顾极低和超高速航速的远航程多功能深潜器，在低速或极低航速时采用浮力驱动并通过移动大质量体质心来调节姿态，实现高能效远航程巡航；高速时收起或者卸除滑翔翼，转换为放置于艇尾内部的推进器推进，实现超高速机动性。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器，包括深潜器主体以及设置于所述深潜器主体一端的推进器；所述远航程多功能深潜器还具有设置于所述深潜器主体两侧的滑翔翼，以及设置于所述深潜器主体一端的流道盖板机构，所述流道盖板机构能够转动以覆盖流道，使得所述远航程多功能深潜器在低速时保持所述深潜器外壳的连续性。

进一步的，所述滑翔翼为可卸除滑翔翼，低速时展开为深潜器提供滑翔升力，高速时通过***螺栓卸除并与深潜器脱离，以消除滑翔翼引起的附体阻力；所述滑翔翼也可采用折叠翼，低速时展开、高速时收起，以实现滑翔翼在高、低航速下的多次折叠循环使用。

进一步的，所述流道位于深潜器尾部舱段内，且与所述深潜器外壳光顺连接，所述推进器设置于所述流道内，当所述流道盖板打开后，流道将所述深潜器外壳附着的流体吸入，为所述推进器提供工作流体。

更进一步的，所述流道盖板机构主要由流道盖板、流道盖板支杆、流道盖板转轴、流道盖板收放执行机构和流道盖板槽组成。

更进一步的，所述流道盖板收放执行机构控制流道支杆收放，使所述流道盖板绕流道盖板转轴旋转，实现流道进口的打开或关闭；在极低速或低速航速时，流道盖板收起、流道进口打开，所述流道盖板槽对流道盖板起支撑和限位作用。

更进一步的，在高速或超高速航速时，所述流道盖板关闭用于封住所述流道的流道进口，且所述流道盖板的曲面形状与深潜器外壳外形匹配，以保证当流道盖板关闭后所述深潜器外壳保持连续、光顺外形。

更进一步的，所述远航程多功能深潜器还包括设置于深潜器主体内部的浮力驱动装置，所述浮力驱动装置用于根据下潜环境水压调控自身排水体积，以调整深潜器浮力，驱动深潜器上浮或下沉。

更进一步的，所述远航程多功能深潜器还包括设置于深潜器主体的主干舱段的质心调节机构，所述质心调节机构通过轴向移动大质量体来调节深潜器质心位置，以控制深潜器航行的俯仰姿态。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明的远航程多功能深潜器能消除两种极端航速下的动力干扰问题，在常规巡航状态时采用低速滑翔，遇到紧急情况或任务时可进行快速机动，因此可同时搭载工作于不同航速段的水下任务模块，具有远航程多功能特点，有利于实现水下多任务平台的一体化与多任务功能的集成化，提高我国海洋资源的利用和保护能力。

2、本发明的远航程多功能深潜器在低速滑翔时，展开滑翔翼并通过流道盖板关闭推进器的流道，使得深潜器能够保持连续、封闭、光顺外形，进而保证深潜器低阻力特性；同时，采用浮力驱动方式功耗低、能效高，使深潜器具有低速和极低速的远航程巡航能力。

3、本发明的远航程多功能深潜器在需要进行高速航行时，可直接收回滑翔翼或卸除滑翔翼，并通过流道盖板开启推进器的流道，能够保持深潜器外壳和流道的光滑流线型；同时流道进流，为推进器工作产生高速航行推力，使得深潜器可从低速巡航状态平稳转换为高速推进航行状态，并具有高速和超高速的机动能力。

4、本发明的远航程多功能深潜器，在低速或极低航速时采用浮力驱动方式，通过质心调节机构调控深潜器的质心和姿态，具有低速和极低速远航程巡航能力。

附图说明

图1为本发明的远航程多功能深潜器的总布置示意图；

图2为本发明的远航程多功能深潜器在低、高航速时流道盖板收放状态示意图；

图3为本发明的远航程多功能深潜器中流道盖板机构的转动示意图；

图中标记为：深潜器主体1、深潜器外壳11、浮力驱动装置2、质心调节机构3、滑翔翼4、流道盖板机构5、流道盖板51、流道盖板支杆52、流道盖板转轴53、流道盖板收放执行机构54、流道盖板槽55、流道6、流道进口61、推进器7。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

结合图1、图2和图3所示，一种兼顾极低和超高航速的远航程多功能深潜器，包括深潜器主体1、安装于深潜器主体1的主干舱段的浮力驱动装置2和质心调节机构3、设置于所述深潜器主体1一端的推进器7、设置于所述深潜器主体1两侧的滑翔翼4，以及设置于所述深潜器主体1一端的流道盖板机构5，所述流道盖板机构5能够转动以覆盖流道6的流道进口61，使得所述远航程多功能深潜器在低速时保持所述深潜器外壳11的连续性。

具体的，流道盖板机构5主要由流道盖板51、流道盖板支杆52、流道盖板转轴53、流道盖板收放执行机构54和流道盖板槽55等部件组成；其中，流道盖板51的一端通过流道盖板转轴53与深潜器主体1连接，另一端在围绕流道盖板转轴53转动的情况下，覆盖并关闭流道进口61，并保证与深潜器外壳11外形的连续性匹配；流道盖板收放执行机构54用于控制流道支杆52收放，使所述流道盖板51绕流道盖板转轴53旋转，从而实现流道进口61的打开或关闭；当流道盖板51收起、流道进口61打开时，所述流道盖板槽55对流道盖板51起支撑和限位作用。

其中，滑翔翼4在本实施方式中为可卸除滑翔翼，低速时展开为深潜器提供滑翔升力，高速时通过***螺栓卸除并与深潜器脱离，以消除滑翔翼4引起的附体阻力，使深潜器保持低阻力外形。

滑翔翼也可采用折叠翼，低速时展开、高速时收起，以实现滑翔翼在高、低航速下的多次折叠循环使用。

同时，浮力驱动装置2通过下潜环境水压来调控自身排水体积，从而调整深潜器浮力，驱动深潜器上浮或下沉运动；安装于深潜器主干舱段的质心调节机构3，通过轴向移动大质量体质心来调节深潜器质心位置，从而控制深潜器航行的俯仰姿态。

其中，流道盖板51设置于流道进口61处，且流道盖板51的曲面形状与深潜器外壳11外形匹配，以保证当流道盖板51关闭后深潜器外壳11可保持连续、光顺外形。

同时，位于深潜器尾部舱段内的流道6作为推进器7工作时的过流通道，其与深潜器外壳11光顺连接，使得在切换至高速航行时，通过打开流道盖板51，流道6可吸收深潜器外壳11外表面的附着流体，为推进器7提供工作流体。

此外，将推进器7安装于流道6内，和外置式推进器相比可显著减小附体阻力，降低推进功耗。

结合图2所示，本发明的远航程多功能深潜器在低速或极低速航速时，滑翔翼4展开，流道盖板51关闭，流道6不进流，推进器7不工作；在该模式下，深潜器采用浮力驱动方式，通过浮力驱动装置2驱动深潜器低速滑翔，并通过质心调节机构3调控深潜器的质心和姿态；由于流道盖板51收起后可保持深潜器连续、封闭、光顺外形，能够保证深潜器低阻力特性，并且浮力驱动方式功耗低、能效高，使深潜器具有低速和极低速的远航程巡航能力；

在高速或超高航速时，深潜器采用尾部内的推进器7驱动方式，即控制滑翔翼4卸除(或折叠)，流道盖板51打开，流道6进流，推进器7工作并产生高速航行推力；由于滑翔翼4卸除(或折叠)、流道盖板51打开后，能够保持深潜器外壳和流道的光滑流线型，因此深潜器可从低速巡航状态平稳转换为高速推进航行状态，并具有高速和超高速的机动能力。

综上所述，本发明通过对滑翔翼、流道盖板、流道和推进器的位置和结构设计，使得本发明的远航程多功能深潜器在低速滑翔时，展开滑翔翼并通过流道盖板关闭推进器的流道，使得深潜器能够保持连续、封闭、光顺外形，进而保证深潜器低阻力特性；在需要进行高速航行时，可直接卸除或收回滑翔翼，并通过流道盖板开启推进器的流道，能够保持深潜器外壳和流道的光滑流线型；同时流道进流，为推进器工作产生高速航行推力，使得深潜器可从低速巡航状态平稳转换为高速推进航行状态，并具有高速和超高速的机动能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。