[发明专利]一种扇翼推进水下航行器及其航行方法

说明书

本发明属于水下航行器领域，具体地说是一种扇翼推进水下航行器及其航行方法，包括航行器主体，航行器主体的两侧对称设有水下扇翼推进器，两侧的水下扇翼推进器结构相同，均包括横流风扇及可转动机翼，横流风扇转动安装在航行器主体上，可转动机翼的一端包围在横流风扇上，另一端为自由端；航行器主体内的每侧均安装有横流风扇驱动装置、可转动机翼传动装置及可转动机翼驱动装置，每侧横流风扇驱动装置与同侧的横流风扇相连、驱动同侧的横流风扇相对于航行器主体持续旋转，每侧可转动机翼驱动装置通过同侧的可转动机翼传动装置与同侧的可转动机翼连接。本发明具有动力系统简单、航行器机动性能强，且不依赖浮力调节装置等特点。

技术领域

本发明属于水下航行器领域，具体地说是一种扇翼推进水下航行器及其航行方法。

背景技术

水下航行器是一种可以在水下航行的航行体。它可以辅助或代替人类完成水下勘探、水下作业、水下运输等。为了完成设计功能，水下航行器需要具备最为基本的水介质环境运动能力。现有水下航行器多以主推加舵，并辅以浮力调节装置的方式实现水介质环境中的运动。浮力调节装置往往是水下航行器不可或缺的一部分，因为其在水下航行器的垂向力调节方面具有不可替代的优势，浮力调节装置可以保证在任意航速下水下航行器都具有稳定的且足够的垂向力，而其他的推进形式无法从功能和性能上完全替代浮力调节装置。然而，浮力调节存在装置体积庞大、受下潜深度影响大、调节响应速度慢等缺陷，一直以来都束缚着水下航行器的发展。

飞行器和水下航行器由于运动时都处于流体介质，因而有很多共同之处。尽管浮力调节装置并不是飞行器所必须的装置，但是飞行器中同样存在短距起降、低速下提高载重量等实际需求。风扇翼飞行器，如于2003年3月4日公开的、公开号为US6527229B1美国专利、于2012年5月10日公开的、公开号为US20120111994A1美国专利和于2016年12月7日公开的、公开号为CN205770122U中国专利等，利用空用扇翼推进器实现了固定翼飞行器的超短距离起降、低航速高载重和大迎角不失速等。

因此，设计一种既不依赖浮力调节，又可以实现水下多自由度灵活运动的水下航行器具有重要意义。

发明内容

针对现有水下航行器存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种扇翼推进水下航行器及其航行方法。该扇翼推进水下航行器搭载有两套独立控制的水下扇翼推进器，可以在不依赖浮力调节装置的情况下在水下灵活运动，调整姿态，并实现定深定速巡航和定深变速巡航。水下航行器整体结构简单，机动性强。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明扇翼推进水下航行器包括航行器主体，该航行器主体的两侧对称设有分别作为动力源的水下扇翼推进器，两侧的所述水下扇翼推进器结构相同，均包括横流风扇及可转动机翼，所述横流风扇转动安装在航行器主体上，所述可转动机翼的一端包围在横流风扇上，另一端为自由端；所述航行器主体内的每侧均安装有横流风扇驱动装置、可转动机翼传动装置及可转动机翼驱动装置，每侧所述横流风扇驱动装置与同侧的横流风扇相连、驱动同侧的所述横流风扇相对于航行器主体持续旋转，每侧所述可转动机翼驱动装置通过同侧的所述可转动机翼传动装置与同侧的所述可转动机翼连接；所述航行器主体内还分别安装有控制系统及为所述扇翼推进水下航行器提供能量的能源单元，该控制系统与所述能源单元相连，每侧所述横流风扇驱动装置及可转动机翼驱动装置均分别与控制系统相连。

其中：所述可转动机翼的端面呈“V”形，该“V”形开口端的一侧为弧形、并抵接在所述横流风扇上，所述“V”形开口端的另一侧与横流风扇抵接，所述“V”形开口端半包围在横流风扇上。

每侧所述横流风扇在同侧横流风扇驱动装置的驱动下绕各自中心线相对于航行器主体旋转，每侧所述可转动机翼在同侧可转动机翼驱动装置的驱动下绕同侧横流风扇的旋转中心转动设定角度并保持该角度，或始终处于一设定的固定角度。

所述航行器主体的一端两侧对称设有水下扇翼推进器，所述能源单元位于航行器主体另一端的内部，所述航行器主体安装水下扇翼推进器的一端具有仰角。