[实用新型]多自由度尾喷水操纵水下拖曳体

说明书

本实用新型公开了多自由度尾喷水操纵水下拖曳体，包括鱼雷状主腔体、固定水平翼、固定垂直翼、进水口和尾喷水控制系统；尾喷水控制系统的主管道的前端与进水口连接，主管道的后端与潜水泵进水口连接，潜水泵出水口与副管道连接，副管道的另一端由套管套住，套管尾部伸出鱼雷状主腔体，套管与鱼雷状主腔体连接处用油封管将套管包住，接口处用密封套密封，套管尾部与弯管连接；弯管旋转角度控制系统包括步进电机、齿轮和齿槽；齿槽设置在套管外周，齿轮与齿槽啮合，齿轮通过转轴与步进电机连接。本实用新型仅通过控制一个步进电机的旋转就可以实现多自由度运动，相比现有的依靠主动改变水翼攻角同时辅助利用螺旋桨操纵的水下拖曳体更容易控制。

技术领域

本实用新型涉及一种水下拖曳体，特别是涉及一种多自由度尾喷水操纵水下拖曳体，该水下拖曳体是装载水下探测设备的运载体。

背景技术

由拖曳设备、绞车、拖缆、拖曳式无人水下航行器，亦称水下拖曳体、各种探测所需理化仪器和控制设备等组成的海上拖曳系统，是一种高效的探测平台。随着对海洋资源、环境探索的深入，由于水下拖曳体具有安全度高、操作便捷、适用范围广等优点，广泛的被应用在海底地质探测、海洋水文监测、海底地貌测量、海洋资源勘探等方面，与此同时，水下拖曳体由于其灵活快捷，机动性强的特点，在军事上也有着广泛的应用，例如海洋排雷等。

而水下拖曳体作为海上拖曳系统的重要组成部分，得到了研究人员广泛而又深入的研究。水下拖曳体的动力来源主要是拖曳设备，拖曳设备有拖船、直升飞机、潜艇等，因此依据不同的拖曳设备的工作范围，水下拖曳体的适应工作水深也范围广泛。而同时由于拖曳设备为主要提供动力来源，水下拖曳体的工作速度也可实现大范围的调整，从而可以实现大区域搜索、监控、勘探等任务。

对于水下拖曳体的控制，一般有两种，一是拖缆，二是迫沉水翼。通过调整拖缆的收放从而改变拖曳体的升沉运动，比较笨重；迫沉水翼则可依据其布置地位不同，实现改变航向和调整姿态的目的，通过伯努力原理产生推力改变拖曳体的运动，但在速度较小时伯努力效应不太明显，水翼产生的推力较小。

喷水装置或是小型螺旋桨提供诱导力，从而实现对水下拖曳体姿态、航向的操纵式可行的。而由于水下拖曳体有在高速下拖曳的需求，因此，利用喷水能很好的避免在高速拖曳下控制用螺旋桨产生负推力的弊端，以及低速航行下仍有较大的推力。

对于水下拖曳的外形，依据其适用的拖曳速度可分为三种：框架式、鱼式、流线体式。框架式主要用于低速拖曳，而鱼式和流线体式则由于其流线型的外形，保持了水流在其表面运动的均匀性和流场度，从而减小了阻力，辅以平衡装置，则具有优秀的水动力性能和运动稳性，从而被广泛应用于高速拖曳活动中。

中国发明专利申请2013105566321公开了一种立式航向稳定可操纵水下拖曳体，包括鱼雷状浮体、翼型斜撑、固定水平翼、固定垂直翼、固定水平尾翼、固定垂直尾翼、转艏控制器以及主腔。该发明的升沉控制是改变水平翼攻角，利用伯努利原理产生上下表面压力差，产生升力或者下沉力，但是在航行速度较低时，其伯努利效应不明显，无法产生足够的力使拖曳体上升或者下沉；该发明的左右转艏控制是通过两侧螺旋桨的转速差，推力大小不同，产生转艏力矩，但是在航行速度较快时，螺旋桨可能会产生负推力，使螺旋桨的转向不可控，进而使拖曳体转艏方向不可控。所以该发明对航行速度的要求较高，大大限制了使用范围。另外，该发明的多自由度运动，需要控制四个电机的配合来完成，大大增加了其控制难度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种鱼雷型多自由度尾喷水操纵水下拖曳体，其具有自主和航向稳定功能、操控简单、可多自由度运动的特性。

本实用新型通过下述技术方案实现：