一种高机动性载人潜航器

1.本发明涉及海洋运载器技术领域，特别涉及一种高机动性载人潜航器。


背景技术：

2.目前，随着科学技术的发展得到了极大的提升，尤其是海洋领域更是科考探索的一大热点。载人潜水器装备发展于20世纪50年代，载人潜水器主要应用于海洋科考，可以运载科研人员进入水下，对多种复杂海底环境执行勘查，在不同的海洋环境内进行多种方式的采样；海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察；水下设备定点布放、海底电缆和管道的检测，完成其它深海探询及打捞等各种作业；
3.但是，传统的潜航器主要是靠电机驱动轴及螺旋浆来提供行动力，且这种电机和螺旋浆式驱动的，不仅噪声大，且操控效率低，同时，传统的艇体艇底多为圆型底，其所受到的流体阻力更大，导致波浪水流对艇体的冲击增加，降低其滑行效率；
4.为了研发新型船艇结构，使其能在流体中所受阻力减小，操控更为灵活，机动性更高且拥有更为优良的推进方式，因其具有行动迅速、高效率作业与低噪声航行等特点，采用新型的推进器以及艇体结构，为船艇等进行全面的优化与改进；
5.因此，有必要设计一种高机动性载人潜航器，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对上述背景技术中提出的现有市场上传统潜水器，不仅噪声大，且操控效率低。同时，传统的艇体艇底多为圆型底，其所受到的流体阻力更大，导致波浪水流对艇体的冲击增加，降低其滑行效率的问题。提供一种结构新颖且合理的载人潜水器，从而实现了载人潜水器的低阻力航行和高仓，极大地提升了快速性、环保以及海下作业的灵活性。
7.为实现上述目的，本发明提出一种高机动性载人潜航器，包括：
8.艇体，所述艇体下部沿艇体长度方向呈多段式阶梯结构，所述艇体前部设有可视座舱罩；
9.驱动组件，所述驱动组件包括主推进器和副推进器，所述主推进器设于所述艇体后部，所述艇体的左侧和右侧均设有所述副推进器，所述艇体上设有用于驱动所述副推进器摆动的摆动机构；
10.减阻组件，用于减少潜航器的潜航阻力，所述减阻组件设于所述艇体前侧底部；所述减阻组件包括相互配合的导流机构和喷气机构，所述喷气机构用于向艇体后侧喷出减阻气体。
11.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述导流机构包括导流槽和导流板，所述导流槽内设有朝向所述艇体后侧的喷气口，所述喷气口与所述喷气机构连接，所述导流板盖设于所述导流槽上，且所述导流板和导流槽之间形成一喷出减阻气体的导流口。
12.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述摆动机构包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机连接的摆动轴，所述第一驱动电机设于所述艇体内，所述摆动轴穿过所述艇体侧壁并与所述副推进器连接。
13.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：还包括减摇鳍和转动机构，所述艇体的左侧和右侧均设有所述减摇鳍，所述转动机构包括第二驱动电机和与所述第二驱动电机连接的转动轴，所述第二驱动电机设于所述艇体内，所述转动轴穿过所述艇体侧壁并与所述减摇鳍连接。
14.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：还包括尾鳍，所述艇体的尾部左右侧均设有所述尾鳍，所述减摇鳍设于所述艇体前部，所述减摇鳍的末端上装有示宽警示灯。
15.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：还包括发电装置，所述艇体中部左右侧均设有所述发电装置，所述发电装置包括进水道和设于所述进水道内的涡轮发电机构，所述进水道的进水口处设有过滤网。
16.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述发电装置底部内凹设有收纳槽，所述收纳槽内设有救生气囊，所述收纳槽上盖设有盖板。
17.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述艇体下部呈v形状结构，且所述艇体下部外侧为流水型曲面。
18.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述艇体的顶部设有太阳能电池板，所述艇体前端上部设有可视舱盖。
19.本发明一种高机动性载人潜航器其中一个优选技术方案为：所述艇体的顶部设有顶鳍，所述顶鳍设有回收钩口，所述顶鳍的后侧设有有线连接口。
20.本发明所提供的一种高机动性载人潜航器的有益效果如下：
21.第一、设置减阻组件，通过减阻组件减少潜航器的航行阻力，导流机构使喷气机构喷射出的压缩空气气泡流流向艇体尾处，使得艇体与流体之间形成空气薄膜，进而降低潜航器的航行阻力，从而达到降低能量损耗和提高潜航器行驶速度的作用；
22.第二、设置主推进器和副推进器，通过主推进器提供潜航器的前进主要动力，副推进器提供辅助动力的作用，通过设置摆动机构驱动艇体的左侧和右侧的副推进器可以进行摆动调整位置和角度，配合艇体内部的压载水舱可以使潜航器灵活实现上浮和下潜，或者是提升耐波性等多种特征；且如果在艇体受其他物体撞击而发生翻转，艇体姿态失衡时，可以立即通过控制两侧艇体两侧的副推进器和减摇鳍，给艇体一个力矩，使其翻滚重新恢复平衡状态，进而可灵活的在流体中实现上浮和下潜等多种特征；
23.第三、艇体下部沿艇体长度方向呈多段式阶梯结构，同时将艇底设为v型结构，有利于破浪性剖开水面，减小水对船行的阻力，水流被前行潜航器的翻起浪花，浪花沿着船底的外侧壁上翻，形成双折角，且与双折角形成相互作用力，使艇体获得更大的浮力，达到更高的航速；同时利用减阻组件喷射出的压缩空气与艇体长度方向的多段式阶梯结构配合，更有利于在艇体与流体之间形成空气薄膜，从而达到减阻的作用，利于潜航器的航行。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明高机动性载人潜航器一实施例立体结构示意图；
26.图2为本发明高机动性载人潜航器侧视结构示意图；
27.图3为本发明高机动性载人潜航器前视结构示意图；
28.图4为本发明高机动性载人潜航器后视结构示意图；
29.图5为本发明高机动性载人潜航器上导流槽和导流板的结构简图；
30.附图标号说明：1-主推进器，2-副推进器，3-导流罩，4-摆动轴，5-过滤网，6-发电装置，7-多段式阶梯结构，8-v型艇底，9-减摇鳍，10-减阻组件，11-进气口，12-回收钩口，13-有线连接口，14-可视舱盖，15-可视座舱罩，16-艇体，17-尾鳍，18-远光灯，19-示宽警示灯，20-导流槽，21-导流板。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.需要说明，本发明实施例中所有方向性仅用于解释在如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
33.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明的保护范围之内。
34.本发明的目的在于针对上述背景技术中提出的现有市场上传统潜水器，不仅噪声大，且操控效率低。同时，传统的艇体艇底多为圆型底，其所受到的流体阻力更大，导致波浪水流对艇体的冲击增加，降低其滑行效率的问题。提供一种结构新颖且合理的载人潜水器，从而实现了载人潜水器的低阻力航行和高仓，极大地提升了快速性、环保以及海下作业的灵活性。
35.本发明实施例提出一种高机动性载人潜航器，参考图1至图5，包括：
36.艇体16，所述艇体16下部沿艇体16长度方向呈多段式阶梯结构7，所述艇体16前部设有可视座舱罩15；具体的，可视座舱罩15为全景式水滴型玻璃座舱罩，本实施例艇体16下部为三段式阶梯结构7，且此阶梯结构7有沿艇体16横截面延伸，且三段式阶梯结构7的两个间隔按照间距为3：4的比例设定，以及围绕艇体16形成闭环结构，即在艇体16上部部分也含有此三段此断级结构；
37.所述艇体16下部呈v形状结构，且所述艇体16下部外侧为流水型曲面，v型艇底8的“v”字形结构的中部往边缘延伸，并且v型艇底8的“v”字形结构的倾斜角度向艇尾逐渐减
小，渐消至圆弧形；本实施例艇体16底部装有声纳设备，艇体16内还设有通讯及定位设备；本实施例艇体16内还设有压载舱及资源舱。
38.本实施例潜航器还包括驱动组件，所述驱动组件包括主推进器1和副推进器2，主推进器1和副推进器2优选为高压喷水式推进器，且为均具有高自由度可变径喷水口，本实施例主推进器1外侧设有导流罩3；
39.所述主推进器1设于所述艇体16后部，所述艇体16的左侧和右侧均设有所述副推进器2，所述艇体16上设有用于驱动所述副推进器2摆动的摆动机构；
40.本实施例潜航器还包括减阻组件10，用于减少潜航器的潜航阻力，所述减阻组件10设于所述艇体16前侧底部；所述减阻组件10包括相互配合的导流机构和喷气机构，所述喷气机构用于向艇体16后侧喷出减阻气体。
41.本发明实施例设置减阻组件10，通过减阻组件10减少潜航器的航行阻力，导流机构使喷气机构喷射出的压缩空气气泡流流向艇体16尾处，使得艇体与流体之间形成空气薄膜，进而降低潜航器的航行阻力，从而达到降低能量损耗和提高潜航器行驶速度的作用；通过设置主推进器1和副推进器2，通过主推进器1提供潜航器的前进主要动力，副推进器2提供辅助动力的作用，通过设置摆动机构驱动艇体16的左侧和右侧的副推进器2可以进行摆动调整位置和角度，配合艇体16内部的压载水舱可以使潜航器灵活实现上浮和下潜，或者是提升耐波性等多种特征；且如果在艇体16受其他物体撞击而发生翻转，艇体16姿态失衡时，可以立即通过控制两侧艇体16两侧的副推进器2和减摇鳍9，给艇体16一个力矩，使其翻滚重新恢复平衡状态，进而可灵活的在流体中实现上浮和下潜等多种特征；
42.本实施例潜航器艇体16下部沿艇体16长度方向呈多段式阶梯结构7，同时将艇底8设为v型结构，有利于破浪性剖开水面，减小水对船行的阻力，水流被前行潜航器的翻起浪花，浪花沿着船底的外侧壁上翻，形成双折角，且与双折角形成相互作用力，使艇体获得更大的浮力，达到更高的航速；同时利用减阻组件10喷射出的压缩空气与艇体16长度方向的多段式阶梯结构7配合，更有利于在艇体与流体之间形成空气薄膜，从而达到减阻的作用，利于潜航器的航行。
43.本发明实施例其中一个优选技术方案为：所述导流机构包括导流槽20和导流板21，所述导流槽20内设有朝向所述艇体16后侧的喷气口，所述喷气口与所述喷气机构连接，所述导流板21盖设于所述导流槽20上，导流板21可以通过螺栓或焊接等固定在艇体16上，本实施例所述导流板21和导流槽20之间形成一喷出减阻气体的导流口，便于喷气机构喷出的高压气体向艇体16后侧移动，在艇体16和水体之间形成减阻膜。
44.本发明实施例其中一个优选技术方案为：所述摆动机构包括第一驱动电机和与所述第一驱动电机连接的摆动轴4，所述第一驱动电机设于所述艇体16内，所述摆动轴4穿过所述艇体16侧壁并与所述副推进器2连接，。
45.本发明实施例其中一个优选技术方案为：还包括减摇鳍9和转动机构，所述艇体16的左侧和右侧均设有所述减摇鳍9，所述转动机构包括第二驱动电机和与所述第二驱动电机连接的转动轴，所述第二驱动电机设于所述艇体16内，所述转动轴穿过所述艇体16侧壁并与所述减摇鳍9连接，当受到外力作用左右摇摆时，减摇鳍9通过旋转，增大摇摆的阻力。
46.本实施例摆动轴4与转动轴与艇体16的防水为：四处轴体均采用“端面密封方式，双端面机械密封结构，如工作时，由流体压力(介质压力)和弹性元件的弹力等引起的合力
作用下，在密封环的端面上产生一个适当的比压(压紧力)，使两个接触端面(动环、静环端面)相互紧密贴合，并在两端面间极小的间隙中维持一层极薄的液膜，从而达到密封的目的。有两道端面密封，若一级密封失效，二级密封仍然可密封，防止泄露。一般双端面密封都需要外供密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且多为循环冷却使用。
47.本发明实施例其中一个优选技术方案为：还包括尾鳍17，所述艇体16的尾部左右侧均设有所述尾鳍17，所述减摇鳍9设于所述艇体16前部，所述减摇鳍9的末端上装有示宽警示灯19，本实施例尾鳍17可以使潜航器航行更加平稳。
48.本发明实施例其中一个优选技术方案为：还包括发电装置6，所述艇体16中部左右侧均设有所述发电装置6，所述发电装置6包括进水道和设于所述进水道内的涡轮发电机构，所述进水道的进水口处设有过滤网5，本实施例进水道可以通过密封通道与主推进器1以及侧推进器连接，便于水体通过进水道后流出；本实施例主推进器1喷水口和侧推进器喷水口的个数呈1:2设置，左右两个侧推进器的横向中心线以艇体16中心线对称设置。
49.本实施例中艇体16内、进水道过滤网5上及侧推进器上均装有照明设备以及摄像视频设备，艇体16的前侧下部设有远关灯18。
50.本发明实施例其中一个优选技术方案为：所述发电装置6底部内凹设有收纳槽，所述收纳槽内设有救生气囊，所述收纳槽上盖设有盖板；气囊的充气装置由艇体16下部压载舱内的高压气瓶单独提供气源，充气后的气囊的大小与进水道的大小相近，在充气后可以托于进水道的下方，工作方式：在遇到险情时立即对气囊进行充气，且高压气瓶在短时间会对气囊进行充气，顶开盖板后，以气囊提供的浮力使潜航器浮起至水面，减少危险。
51.本发明实施例其中一个优选技术方案为：所述艇体16的顶部设有太阳能电池板，所述艇体16前端上部设有可视舱盖14，所述在艇体16上部的左右两侧均设有三个进气口11，进气口11可以为潜航器进行补充气源。
52.本发明实施例其中一个优选技术方案为：所述艇体16的顶部设有顶鳍，所述顶鳍设有回收钩口12，所述顶鳍的后侧设有有线连接口13，连接口处有密封结构，可以通过连接口与母船进行连接，便于对对潜航器进行供电等操作，回收钩口12便于母船对潜航器进行回收。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。