[发明专利]中性浮力航行器

说明书

本申请涉及中性浮力航行器，中性浮力航行器是指这样一种航行器，即，向该航行器提供来自较低密度(该密度低于环境密度)液体的升力，升力在合适的前提下储存在航行器的壳体内，利用推力和可移动表面来实现航行器在环境流体中的制导与导航控制系统(另外在文献中缩写为GN&C)。飞艇和潜水艇被认为是中性浮力的航行器。本申请所提出的结构可应用在上文提及的航行器类型中并且涉及与推力和控制力的作用中心相关的结构以及将上文提及的力传递到航行器上的系统。本申请中还提出了这样一种方法，通过这种方法实现了具有上文提及的结构的航行器的GN&C，而且本申请涉及在仅能应用在具有本申请所提及结构的航行器上的纵摇轴线和横摇轴线上进行船体360度定向的方法。

世界上第一个曾有的关于对航空器进行推进/引导的研究在1783年12月3日由让·巴蒂斯特·玛丽·缪塞涅尔(Jean Baptiste Marie Meusnier)提交到法国科学院，该航空器的浮力由比空气轻的气体提供。第一个动力飞艇的飞行由亨利·吉法德(Henri Giffard)在1852年实现。

直到今天，已经提出或建造了与推力的作用中心位置和导航控制有关的各种类型的飞艇，这些飞艇主要有：

1.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成与拖曳力作用中心相比更靠近航行器前部。质量、推力和升力的作用中心不与由拖曳力限定的轴线重合。航行器的GN&C通过移动扰流器而实现，该扰流器安装在航行器后部处的稳定水平舵(fin，翼片)上。这种类型的航行器在下文中将被称为1类航行器。

2.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成与拖曳力作用中心相比更靠近航行器的前部且与航行器的质量中心相比更靠近升力的中心和由拖曳力方向限定的轴线。航行器的GN&C通过移动扰流器而实现，该扰流器安装在航行器后部处的稳定水平舵上。这种类型的航行器在下文中将被称为2类航行器。

3.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成与拖曳力的作用中心相比更靠近航行器的前部。该推力作用中心还与由拖曳力方向限定的轴线重合。航行器的GN&C通过移动扰流器而实现，该扰流器安装在航行器后部处的稳定水平舵上。这种类型的航行器在下文中将被称为3类航行器。

4.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成与拖曳力作用中心相比更靠近航行器的尾部。推力作用点与航行器的纵向轴线重合并由一个单元所提供。航行器的GN&C通过移动扰流器而实现，该扰流器安装在航行器后部处的稳定水平舵上。这种类型的航行器在下文中将被称为4类航行器。

5.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成与拖曳力作用中心相比更靠近尾部。推力作用中心与包络线的纵向轴线重合并由一个单元所提供。航行器的稳定性通过位于航行器后部处的稳定水平舵而实现并且GN&C通过推力矢量而实现。这种类型的航行器在下文中将被称为5类航行器，对于这类航行器我们可列出如下信息：发明人为格林·丹尼尔(GEERY DANIEL)、名称为“高机动性动力飞艇”、编号为US2005263642、以及申请日为2004年11月4日。

6.具有推力作用中心的飞艇，该推力作用中心定位成朝向航行器的后部更靠近重力、升力和拖曳力的作用中心。稳定性和GN&C通过改变推力的角度或大小而实现，该推力由位于航行器的后部处的推力系统提供。这种类型的航行器在下文中将被称为6类航行器，对于这类航行器我们可列出如下信息：发明人为李仪春(LEE YEE-CHUN)、名称为“具有相关的系统和方法的边界层推进飞艇”、编号为WO2009105160、申请日为2009年2月6日。

7.由多个推力单元推进的飞艇，多个推力单元位于吊舱任一侧上的沿着航行器纵向轴线的不同位置处。这种类型的航行器在下文中将被称为7类航行器，对于这类航行器我们可列出如下信息：发明人为约翰·恩洛·布罗伊勒斯(JOHN ENLOE BROYLES)、亨利·埃蒙特·罗伯森(HENRY EMMET ROBERTSON)和西奥多·亨利·维勒(THEODORE HENRY WEILER)、名称为飞艇的改进、申请号为GB250602、申请日为1926年4月8日。