CN110217064B - 一种水空陆三栖潜航器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水空陆三栖潜航器，包括：潜航器、主螺旋桨推进器、竖向推进机翼、水平推进机翼和起落架，潜航器包括潜航器主体和航向调节尾部，潜航器主体艏部设有艏部侧推器，航向调节尾部包括尾鳍和尾翼；主螺旋桨推进器设置在尾鳍上；竖向推进机翼包括陀螺自浮式机翼、半球形浮标、转轴和旋转杆，转轴的两端分别与陀螺自浮式机翼和半球形浮标固定连接；水平推进机翼包括有机翼集束管、折叠式机翼、推拉杆和机翼撑管；起落架收起舱内设置有起落架。本发明的水空陆三栖潜航器具有水、空、陆三栖航行能力，可以随时切换航行状态，陀螺自浮式机翼和半球形浮标可以自动调节位置，可收放的水平推进机翼减少航行时流体带来的阻力。

Description

一种水空陆三栖潜航器

技术领域

本发明涉及潜航器的技术领域，尤其涉及一种水空陆潜航器。

背景技术

目前水文气象监测，地质测量一般由水下潜航器完成，进行水下流体与海底地貌的测量，现有的潜航器水下航行时不能保证足够的能量，必须定期进行电源的更换或充电，才能进行不断的作业，降低了潜航器的作业半径和潜航时间，另外潜航器必须由工作人员下水进行收放。当遇到浅滩或岛屿需要测量观测时，就需要借助其他工具，并且现有的潜航器不同时具备水、空、陆三栖航行的能力。

发明内容

针对上述产生的问题，本发明的目的是提供一种水空陆三栖潜航器，实现了水、空、陆三栖航行的能力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水空陆三栖潜航器，包括：潜航器、主螺旋桨推进器、竖向推进机翼、水平推进机翼和起落架；其中：

所述潜航器，包括潜航器主体和航向调节尾部，所述潜航器主体艏部的两侧分别设置有两艏部侧推器，两艏部侧推器的朝向相反，用于调节潜航器在水中航行时的航行方向，所述航向调节尾部为一体式结构，所述航向调节尾部包括有尾鳍和尾翼，所述尾鳍与所述潜航器主体艉部相连接，所述尾翼设置在所述尾鳍的上部，所述航向调节尾部用于调节潜航器的航行方向；

所述主螺旋桨推进器，所述主螺旋桨推进器设置在所述尾鳍上远离所述潜航器主体的一侧，用于向所述潜航器提供一水平方向上的推力；

所述竖向推进机翼，所述竖向推进机翼设置在所述潜航器主体上，包括陀螺自浮式机翼、半球形浮标、转轴和旋转杆，所述旋转杆沿水平方向设置在所述潜航器主体上，所述旋转杆与所述潜航器主体可转动连接，所述转轴沿竖直方向固定在所述旋转杆上，所述转轴的两端分别与所述陀螺自浮式机翼和所述半球形浮标固定连接，所述半球形浮标的重量大于所述陀螺自浮式机翼的重量；

所述水平推进机翼，每一所述侧翼板与所述尾鳍之间均设置有一所述水平推进机翼，两所述水平推进机翼相对于所述潜航器主体相对称设置，所述水平推进机翼包括有机翼集束管、折叠式机翼、推拉杆和机翼撑管，所述机翼集束管和所述机翼撑管均沿水平方向设置，所述机翼集束管为中空结构，所述机翼集束管的一端与所述侧翼板固定连接，所述机翼撑管的一端与所述尾鳍固定连接，所述机翼集束管的另一端与所述机翼撑管的另一端相正对，所述推拉杆的一端固定在所述机翼集束管内，所述推拉杆的另一端与所述折叠式机翼固定连接；

所述起落架，所述潜航器主体艏部的下部设置有一起落架收起舱，所述尾鳍上设置有两所述起落架收起舱，每一所述起落架收起舱内均设置有一所述起落架，所述起落架与所述起落架收起舱可转动连接。

在一种优选实施例中，所述潜航器主体的两侧均向外延伸形成两侧翼板，两所述侧翼板上均开设有圆形开口，每一所述侧翼板的所述圆形开口上设置有一所述竖向推进机翼，所述旋转杆与所述侧翼板可转动连接。

在一种优选实施例中，所述潜航器主体艏部的上部开设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设置有一所述竖向推进机翼，所述旋转杆与所述圆形凹槽可转动连接。

在一种优选实施例中，每一所述侧翼板的下部设置有一玻璃舱，所述玻璃舱的端口与所述侧翼板的所述圆形开口固定连接。

在一种优选实施例中，所述潜航器主体的上部开设有电池板槽，所述电池板槽的内部设置有太阳能电池板，所述电池板槽上盖设有玻璃舱盖。

在一种优选实施例中，所述起落架包括有轮胎撑架和轮胎，所述轮胎撑架的一端与所述起落架收起舱可转动连接，所述轮胎设置在所述轮胎撑架上。

在一种优选实施例中，所述机翼撑管为弧形的柱状结构，所述机翼撑管靠近于所述机翼束管一端的直径小于所述机翼撑管另一端的直径。

在一种优选实施例中，所述机翼撑管靠近于所述机翼集束管的一端开设有凹槽。

在一种优选实施例中，所述主螺旋桨推进器上设置有整流罩，所述整流罩与所述尾鳍固定连接。

在一种优选实施例中，所述半球形浮标采用塑料材质。

本发明由于采用上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本发明的水空陆三栖潜航器具有水、空、陆三栖航行能力，可以随时切换航行状态；

(2)本发明的水空陆三栖潜航器的陀螺自浮式机翼和半球形浮标可以自动调节位置，以适应空中和水中两种航行状态；

(3)本发明的水空陆三栖潜航器的水平推进机翼可以收放，减少航行时流体带来的阻力。

附图说明

构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明的水空陆三栖潜航器的水中状态的示意图；

图2是本发明的水空陆三栖潜航器的非水中状态的示意图；

图3是本发明的水空陆三栖潜航器的水平推进机翼的示意图；

图4是本发明的水空陆三栖潜航器的竖向推进机翼的示意图；

图5是本发明的水空陆三栖潜航器底部的示意图；

图6是本发明的水空陆三栖潜航器的起落架收进起落架收起舱的示意图；

图7是本发明的水空陆三栖潜航器的起落架收起舱盖上收起舱盖板的示意图。

图例说明：

1、潜航器；11、潜航器主体；111、侧翼板；1111、圆形开口；112、圆形凹槽；113、玻璃舱；12、航向调节尾部；121、尾鳍；122、尾翼；13、艏部侧推器；2、主螺旋桨推进器；21、整流罩；3、竖向推进机翼；31、陀螺自浮式机翼；32、半球形浮标；33、转轴；34、旋转杆；4、水平推进机翼；41、机翼集束管；42、折叠式机翼；43、推拉杆；44、机翼撑管；5、起落架；51、起落架收起舱；52、轮胎撑架；53、轮胎；54、收起舱盖板；61、太阳能电池板；62、玻璃舱盖；63、电池板槽。

具体实施方式

本发明提供一种水空陆三栖潜航器，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换。此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

本发明提供的一种水空陆三栖潜航器，包括潜航器1、主螺旋桨推进器2、竖向推进机翼3、水平推进机翼4和起落架5。如图1和图2所示，潜航器1包括潜航器主体11和航向调节尾部12，潜航器主体11内用于安装航电设备、取样及测量监测工具，潜航器主体11艏部的两侧分别设置有两艏部侧推器13，两艏部侧推器13均沿水平方向设置，两艏部侧推器13的朝向相反，用于调节潜航器在水中航行时的水平航行方向，使得潜航器具有在水中快速避障的能力，航向调节尾部12为一体式结构，航向调节尾部12包括有尾鳍121和尾翼122，尾鳍121与潜航器主体11艉部相连接，尾翼122设置在尾鳍121的上部，尾鳍121用于调节潜航器在空中或者水中上下航行的方向，尾翼122用于调节潜航器在空中或者水中左右航行的方向，尾鳍121上远离潜航器主体11的一侧设置有主螺旋桨推进器2，主螺旋桨推进器2上设置有整流罩21，整流罩21与尾鳍121固定连接，主螺旋桨推进器2用于向潜航器提供推力，推动潜航器1向前方航行，整流罩21起到防护主螺旋桨推进器2的作用，避免水草等缠绕物搅入主螺旋桨推进器2内部以造成设备损坏。

如图1、图2和图3所示，两水平推进机翼4，尾鳍121与两侧翼板111之间均沿水平方向设置有水平推进机翼4，两水平推进机翼4相对于潜航器主体11对称设置，用于推进潜航器1在空中前行，水平推进机翼4包括有机翼集束管41、折叠式机翼42、推拉杆43和机翼撑管44，机翼集束管41的一端与侧翼板111固定连接，机翼撑管44的一端与尾鳍121固定连接，机翼集束管41的另一端与机翼撑管44的另一端相正对，推拉杆43的一端固定在机翼集束管41内，推拉杆43的另一端与折叠式机翼42固定连接，机翼撑管44为弧形的柱状结构，机翼撑管44靠近于机翼束管41一端的直径小于机翼撑管44另一端的直径，机翼撑管44靠近于机翼集束管41的一端开设有凹槽，折叠式机翼42的叶片具有折叠功能，在水下潜航时，为了减少折叠式机翼42产生的流体阻力，推拉杆43由液压推拉操控将折叠式机翼42拉进机翼集束管41内，折叠式机翼42在机翼集束管41内自动折叠；在空中航行时，折叠式机翼42需要从机翼集束管41内拉出，推拉杆43由液压推拉操控将折叠式机翼42向机翼撑管44方向推出，由于机翼撑管44靠近于机翼集束管41的一端设置成弧形状，折叠式机翼42的端部顶在机翼撑管44的坡面上，使得折叠式机翼42在向机翼撑管44运动的过程中会自动撑开，当折叠式机翼42完成撑开后，推拉杆43与折叠式机翼42相连接的一端会卡入凹槽内，凹槽可以显著的增加水平推进机翼4结构的稳定性。

如图1、图2和图4所示，潜航器1在空中航行时，两水平推进机翼4推进潜航器1在空中前进，为了保障潜航器1在空中拥有足够的升力，并且可以垂直起降，在潜航器主体11上设置有三竖向推进机翼3，潜航器主体11的两侧均向外延伸形成两侧翼板111，两侧翼板111沿水平方向对称地设置在潜航器主体11的两侧，两侧翼板111上均开设有圆形开口1111，圆形开口1111自侧翼板111的上端面贯穿至侧翼板111的下端面，每一侧翼板111的圆形开口1111上设置有一竖向推进机翼3，潜航器主体11艏部的上部开设有圆形凹槽112，圆形凹槽112内设置有一竖向推进机翼3，三竖向推进机翼3呈三角形排列，使得向潜航器1提供的升力均匀分配，竖向推进机翼3包括陀螺自浮式机翼31、半球形浮标32、转轴33和旋转杆34，转轴33沿竖直方向固定在旋转杆34上，转轴33的两端分别与陀螺自浮式机翼31和半球形浮标32固定连接，在圆形开口1111处设置的竖向推进机翼3的旋转杆34与侧翼板111可转动连接，在圆形凹槽112内设置的竖向推进机翼3的旋转杆34与圆形凹槽112可转动连接，半球形浮标32采用塑料材质，半球形浮标32的重量大于陀螺自浮式机翼31的重量，采用塑料偏中心的设计方法，当潜航器1上浮到水面或着在空中时，半球形浮标32不受水体浮力作用，半球形浮标32向下转动，陀螺自浮式机翼31位于半球形浮标32的上方，陀螺自浮式机翼31暴露在空气中，为潜航器1在空中航行提供升力，当潜航器1处在水中时，采用塑料材质的半球形浮标32受到水体的浮力作用，半球形浮标32通过转轴33进行上浮，陀螺自浮式机翼31向下转动，半球形浮标32的圆形曲面与水体接触，有效减少了流体阻力，可以节约能源，提高航速，实现了陀螺自浮式机翼31在不同航行状态下的智能控制，每一侧翼板111的下部设置有一玻璃舱113，玻璃舱113的端口与侧翼板111的圆形开口1111固定连接，当潜航器1在水中潜航时，陀螺自浮式机翼31收进玻璃舱113内，避免陀螺自浮式机翼31浸泡在水体内，提高了陀螺自浮式机翼31的使用寿命。

如图5、图6和图7所示，潜航器主体11艏部的下部设置有一起落架收起舱51，尾鳍121的下部设置有两起落架收起舱51，每一起落架收起舱51内均设置有一起落架5，每一起落架收起舱51上设置有一收起舱盖板54，收起舱盖板54与起落架收起舱51可转动连接，起落架5包括有轮胎撑架52和轮胎53，轮胎撑架52的一端与起落架收起舱51可转动连接，轮胎撑架52的另一端与轮胎53可转动连接，当潜航器1在水中或者在空中航行时，轮胎53会产生很大的流体阻力，因此将轮胎53通过轮胎撑架52折叠进入起落架收起舱51内，以减少流体阻力，起到节约能源的效果，采用具有弹性缓冲的轮胎撑架52，当潜航器1从空中降落至陆基时，可以减缓大冲击力造成的破坏，潜航器1可以在水陆空多种环境下作业，具有随时切换航态的能力，航行在水中进行监测水文信息，飞行在空中进行测量地质地貌，行走在陆基上统计海岛上生物多样性，可以建立监测、测量的三维立体感数据。

如图1、图2和图3所示，在一个更优选的实施例中，潜航器主体11的上部开设有电池板槽63，电池板槽63的内部设置有太阳能电池板61，电池板槽63上盖设有玻璃舱盖62，当潜航器1上浮至水面航行、在空中或者在陆基航行时，太阳能电池板61均可以接收到太阳的能量而实现充电的功能，具备太阳能电池板61为潜航器1提供源源不断的续航能力，提高潜航器1工作时间，节约能源，潜航器1与水接触的环境中均采用水密密封，确保其中的电源线路的有效运行。

如图1所示，在一个更优选的实施例中，潜航器主体11内安装有北斗卫星定位系统、导航系统和气象预报系统，当高空进行地面测绘时，气象预报系统进行提前预报天气，当遇到复杂状况时，北斗卫星定位系统和导航系统控制潜航器1及时进行陆基降落进入隐蔽处或者直接降落水面进行下潜到指定深度，避免雷电的干扰以及风浪的破坏，应对多变的外界环境因素，可以随机进行航行切换。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种水空陆三栖潜航器，其特征在于，包括：潜航器、主螺旋桨推进器、竖向推进机翼、水平推进机翼和起落架；其中：

所述潜航器，包括潜航器主体和航向调节尾部，所述潜航器主体艏部的两侧分别设置有两艏部侧推器，所述航向调节尾部为一体式结构，所述航向调节尾部包括有尾鳍和尾翼，所述尾鳍与所述潜航器主体艉部相连接，所述尾翼设置在所述尾鳍的上部；

所述主螺旋桨推进器，所述主螺旋桨推进器设置在所述尾鳍上远离所述潜航器主体的一侧；

所述竖向推进机翼，所述竖向推进机翼设置在所述潜航器主体上，包括陀螺自浮式机翼、半球形浮标、转轴和旋转杆，所述旋转杆设置在所述潜航器主体上，所述转轴沿竖直方向固定在所述旋转杆上，所述转轴的两端分别与所述陀螺自浮式机翼和所述半球形浮标固定连接；

所述水平推进机翼，所述尾鳍和两个侧翼板之间均设置有所述水平推进机翼，所述水平推进机翼包括有机翼集束管、折叠式机翼、推拉杆和机翼撑管，所述机翼集束管的一端与一侧翼板固定连接，所述机翼撑管的一端与所述尾鳍固定连接，所述机翼集束管的另一端与所述机翼撑管的另一端相正对，所述推拉杆的一端固定在所述机翼集束管内，所述推拉杆的另一端与所述折叠式机翼固定连接；

所述起落架，所述潜航器主体艏部的下部设置有一起落架收起舱，所述尾鳍上设置有两所述起落架收起舱，每一所述起落架收起舱内均设置有一所述起落架。

2.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述潜航器主体的两侧均向外延伸形成两个侧翼板，所述两个侧翼板上均开设有圆形开口，所述圆形开口内设置有一所述竖向推进机翼。

3.根据权利要求2所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述潜航器主体艏部的上部开设有圆形凹槽，所述圆形凹槽内设置有一所述竖向推进机翼。

4.根据权利要求2所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，每一所述侧翼板的下部设置有一玻璃舱，所述玻璃舱的端口与所述侧翼板的所述圆形开口固定连接。

5.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述潜航器主体的上部开设有电池板槽，所述电池板槽的内部设置有太阳能电池板，所述电池板槽上盖设有玻璃舱盖。

6.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述起落架包括有轮胎撑架和轮胎，所述轮胎撑架的一端与所述起落架收起舱可转动连接，所述轮胎设置在所述轮胎撑架上。

7.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述机翼撑管为弧形的柱状结构，所述机翼撑管靠近于所述机翼束管一端的直径小于所述机翼撑管另一端的直径。

8.根据权利要求7所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述机翼撑管靠近于所述机翼集束管的一端开设有凹槽。

9.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述主螺旋桨推进器上设置有整流罩，所述整流罩与所述尾鳍固定连接。

10.根据权利要求1所述的水空陆三栖潜航器，其特征在于，所述半球形浮标采用塑料材质。

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