一種立式翼型主體的水下拖曳體的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種立式翼型主體的水下拖曳體。包括魚(yú)雷狀浮體、翼型斜撐、固定水平翼、固定垂直翼、固定水平尾翼、固定垂直尾翼、轉(zhuǎn)艏控制器以及主腔體；主腔體為呈立式長(zhǎng)流線型外形的殼體結(jié)構(gòu)；兩魚(yú)雷狀浮體布置在主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平翼為對(duì)稱翼型，水平方向連接兩魚(yú)雷狀浮體；固定水平翼中部與主腔體之間在垂直方向設(shè)置一固定垂直翼，翼型斜撐布置于魚(yú)雷狀浮體與主腔體之間，其一端與魚(yú)雷狀浮體連接，另一端與主腔體上部連接；固定水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部；本拖曳體外形簡(jiǎn)潔，航向穩(wěn)定性好，自主穩(wěn)定能力強(qiáng)，姿態(tài)控制方便，操縱效率高，可多自由度操縱，控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說(shuō)明】一種立式翼型主體的水下拖曳體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種水下拖曳體，特別是涉及一種立式翼型主體的水下拖曳體，是一種用于水下海水物理化學(xué)參數(shù)檢測(cè)裝置的拖曳運(yùn)動(dòng)載體。
【背景技術(shù)】
[0002]可操縱水下拖曳體是一種應(yīng)用于水下動(dòng)態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、水下物理化學(xué)參數(shù)信息收集的動(dòng)態(tài)探測(cè)裝置，系統(tǒng)通常由拖曳電纜、包括主腔體在內(nèi)的水下拖曳體以及姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)組成，主腔體是可操縱水下拖曳體的主要組成部分。主腔體體內(nèi)可根據(jù)不同的探測(cè)要求搭載不同類型的化學(xué)或物理參數(shù)監(jiān)測(cè)傳感器。工作船上的操作人員可以通過(guò)拖曳電纜對(duì)拖曳體的姿態(tài)控制機(jī)構(gòu)發(fā)出特定的控制指令來(lái)實(shí)施對(duì)拖曳體的軌跡與姿態(tài)操縱。水下拖曳體內(nèi)的探測(cè)傳感器工作性質(zhì)要求拖曳體在其拖曳過(guò)程中具有一定的航向穩(wěn)定性，并且具備靈活的姿態(tài)操縱能力。如何按照拖曳體的水下監(jiān)測(cè)要求實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定、簡(jiǎn)便、多自由度的操縱，是可操縱水下拖曳體能否成功地運(yùn)用于實(shí)際水下監(jiān)測(cè)作業(yè)的關(guān)鍵之一。
[0003]現(xiàn)有的可操縱水下拖曳體中，對(duì)于拖曳體的深度和軌跡控制主要是通過(guò)改變拖曳電纜纜長(zhǎng)或調(diào)節(jié)拖曳體迫沉水翼的攻角來(lái)實(shí)現(xiàn)。從外部形式看，不同研究機(jī)構(gòu)或企業(yè)所開(kāi)發(fā)的各種類型的拖曳體基本上是仿照航空飛行器的形式，以固定或可調(diào)攻角的迫沉水翼加上裝載了水下探測(cè)儀器的單個(gè)柱形主體或扁平狀水平翼型主體組成。這類單一柱形主體或扁平狀水平翼型主體形式拖曳體的主要缺陷是:拖曳體的搖蕩阻尼較小，自主穩(wěn)定性不足，航向穩(wěn)定性差，控制手段單一。由此而造成了拖曳體在其拖曳作業(yè)過(guò)程中難以維持其航向穩(wěn)定和姿態(tài)穩(wěn)定，不容易實(shí)現(xiàn)多自由度、大范圍、垂直于拖曳方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的橫向水平水下觀測(cè)。為實(shí)現(xiàn)拖曳體能穩(wěn)定、大范圍、多自由度水下作業(yè)，現(xiàn)有的水下拖曳體大多參照航空飛行器的控制原理，采用機(jī)構(gòu)龐大的復(fù)雜控制機(jī)構(gòu)來(lái)滿足其水下探測(cè)的要求。另一方面，市場(chǎng)上一些商業(yè)化輕便的拖曳體則由于控制動(dòng)作單一、不易保證其姿態(tài)穩(wěn)定、控制自由度少而難以在實(shí)際拖曳觀測(cè)作業(yè)中得到滿意的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種具有航向穩(wěn)定功能、以簡(jiǎn)單的控制機(jī)構(gòu)和簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)形式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體多自由度操縱的水下拖曳體。
[0005]本實(shí)用新型通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種立式翼型主體的水下拖曳體包括魚(yú)雷狀浮體、翼型斜撐、固定水平翼、固定垂直翼、固定水平尾翼、固定垂直尾翼、轉(zhuǎn)艏控制器以及主腔體；所述主腔體為呈立式長(zhǎng)流線型外形的殼體結(jié)構(gòu)，其上表面前端設(shè)置有拖曳部件、吊環(huán)和纜線孔；
[0007]兩魚(yú)雷狀浮體布置在主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平翼為對(duì)稱翼型，水平方向連接兩魚(yú)雷狀浮體；固定水平翼中部與主腔體之間在垂直方向設(shè)置一固定垂直翼，固定垂直翼采用對(duì)稱翼型；翼型斜撐布置于魚(yú)雷狀浮體與主腔體之間，采用對(duì)稱翼型，其一端與魚(yú)雷狀浮體連接，另一端與主腔體上部連接，；固定水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部，均采用對(duì)稱翼型；轉(zhuǎn)艏控制器包括水密電機(jī)和螺旋槳；水密電機(jī)與螺旋槳軸向連接；轉(zhuǎn)艏控制器分別設(shè)置在兩個(gè)魚(yú)雷狀浮體尾部；
[0008]固定水平翼的后緣設(shè)置有襟翼，襟翼固定軸位于襟翼前緣，固定軸的軸線穿過(guò)襟翼的最大厚度處；固定水平翼尾部開(kāi)有圓柱形凹槽，固定軸嵌入凹槽內(nèi)，襟翼為對(duì)稱翼型；襟翼的控制機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)、推進(jìn)桿、連桿、油封管和密封圈；推進(jìn)桿被油封管包裹，油封管設(shè)置在固定垂直翼內(nèi)，推進(jìn)桿豎向貫穿整個(gè)固定垂直翼，油封管中間和兩端設(shè)有密封圈，推進(jìn)桿一端與水密直線電機(jī)的軸連接，另一端與連桿鉸接；連桿還通過(guò)短軸與鉸接支座連接，鉸接支座置在襟翼末端下表面，水密直線電機(jī)放置在主腔體內(nèi)。
[0009]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的，優(yōu)選地，所述纜線孔上設(shè)置有3?8個(gè)拖孔，主腔體內(nèi)部設(shè)有儀器艙以及多個(gè)隔艙，主腔體下方設(shè)置有進(jìn)出口導(dǎo)管。所述主腔體高度為400?450mm，寬度為180?200mm，長(zhǎng)度為1200?1500mm。所述兩魚(yú)雷狀浮體之間的距離為600mm?700mm，魚(yú)雷狀浮體與主腔體上表面的垂直距離為250?300mm，兩魚(yú)雷狀浮體直徑為150?180mm,長(zhǎng)度為500?600_。所述固定水平翼兩端分別優(yōu)選設(shè)置邊板,邊板與魚(yú)雷狀浮體的內(nèi)側(cè)直壁直接連接；邊板的長(zhǎng)度比固定水平翼的弦長(zhǎng)大50?60mm，高度比固定水平翼的最大厚度大40?60mm,邊板的厚度為3?4_。所述固定垂直翼弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?40mm。所述翼型斜撐的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?50mm。所述固定水平尾翼翼展為150?180mm,固定垂直尾翼高度為180?200mm。所述襟翼的展長(zhǎng)為400?450mm,弦長(zhǎng)為70?100mm。所述固定水平翼的展長(zhǎng)為600?650mm,弦長(zhǎng)為200?250mm，最大厚度為20?35_。
[0010]本實(shí)用新型主腔體為立式長(zhǎng)流線型外形，采用該外形的作用一方面可以便于儀器設(shè)備豎直放置或者水平放置；另一方面起到了一種方向穩(wěn)定舵的作用，以維持拖曳體在作業(yè)過(guò)程中的姿態(tài)與航向穩(wěn)定。本實(shí)用新型浮體采用魚(yú)雷狀外形，以減小拖曳體在拖曳過(guò)程中受到的水阻力；雙體結(jié)構(gòu)使得拖曳體的橫穩(wěn)心半徑增大，橫搖阻尼增大，從而橫向穩(wěn)定性提高；較之傳統(tǒng)的單一柱形主體，其自主穩(wěn)定能力大大提高。
[0011]本實(shí)用新型固定水平翼采用對(duì)稱翼型結(jié)構(gòu)，固定連接兩魚(yú)雷狀浮體，主要提供拖曳體縱傾調(diào)節(jié)力矩和迫沉力，結(jié)構(gòu)上則起到加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的作用。固定垂直翼連接主腔體及固定水平翼，采用對(duì)稱翼型結(jié)構(gòu)，并加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。固定垂直尾翼與所述固定水平尾翼均采用對(duì)稱翼型結(jié)構(gòu)，固定水平尾翼兩側(cè)還設(shè)有邊板，對(duì)于調(diào)節(jié)拖曳體的姿態(tài)和保持其拖曳方向穩(wěn)定性具有重要作用。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)與有益效果:
[0013](I)方向穩(wěn)定性強(qiáng)。拖曳體主體采用立式長(zhǎng)流線型外形設(shè)計(jì)，這樣的設(shè)計(jì)使拖曳體主體本身具備了方向穩(wěn)定舵的功能，它可以使拖曳體在其拖曳過(guò)程中比較容易維持其方向穩(wěn)定性，采用這一結(jié)構(gòu)形式達(dá)到了提高了拖曳體內(nèi)傳感器在主拖曳方向上的探測(cè)質(zhì)量的目的。
[0014](2)自主穩(wěn)定性好。本實(shí)用新型所述可操縱水下拖曳體的兩魚(yú)雷狀浮體布置在流線型拖曳體主體上方，兩魚(yú)雷狀浮體為拖曳體提供主要浮力，使得整個(gè)水下拖曳體的浮心位置較高；魚(yú)雷狀浮體與主腔體之間的翼型斜撐在拖曳體產(chǎn)生橫搖時(shí)也能提供一定的回復(fù)力矩，增大拖曳體的橫搖阻尼；主腔體布置在下方，采用立式長(zhǎng)流線型外形主體設(shè)計(jì)，其橫向尺寸較小，垂向尺寸較大，內(nèi)部可豎直放置儀器設(shè)備，也可將電源、監(jiān)測(cè)儀器裝置等重量較大的設(shè)備水平放置于底部，這樣的布置設(shè)計(jì)有利于降低整個(gè)拖曳體的重心高度，使拖曳體初穩(wěn)性高增大，以產(chǎn)生較大的回復(fù)力矩。因此，采用此種結(jié)構(gòu)布置形式，能使所述水下拖曳體具有較大的橫、縱搖阻尼，使得拖曳體在作業(yè)過(guò)程中具有良好的自主穩(wěn)定能力。
[0015](3)控制方式簡(jiǎn)單。本實(shí)用新型所述控制機(jī)構(gòu)包括三個(gè)驅(qū)動(dòng)器，分別為兩個(gè)控制拖曳體轉(zhuǎn)艏與橫蕩運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)艏控制器以及控制襟翼偏轉(zhuǎn)的襟翼控制機(jī)構(gòu)，便可實(shí)現(xiàn)所述水下拖曳體的深沉與轉(zhuǎn)艏及橫蕩等水平方向的運(yùn)動(dòng)。
[0016](4)操縱效率高。本實(shí)用新型所述拖曳體主體采用立式長(zhǎng)流線型外形設(shè)計(jì)，所述轉(zhuǎn)艏控制器只需提供一個(gè)水平轉(zhuǎn)向的誘導(dǎo)力矩，作用于所述拖曳體主體上，使所述拖曳體產(chǎn)生一個(gè)艏向變化角，立式長(zhǎng)流線型主體便能產(chǎn)生橫向升力，促使拖曳體水平轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)所述水下拖曳體水平方向的運(yùn)動(dòng)；固定水平翼與翼型斜撐均采用翼型結(jié)構(gòu)，所述襟翼轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使固定水平翼產(chǎn)生升力的變化，為拖曳體縱傾提供誘導(dǎo)力矩，使拖曳體產(chǎn)生縱傾角，一旦產(chǎn)生縱傾角，依靠固定水平翼與翼型斜撐提供的較大的升力，可迫使拖曳體迅速產(chǎn)生下沉或上浮運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)拖曳體的深沉運(yùn)動(dòng)。這一通過(guò)控制襟翼轉(zhuǎn)角來(lái)誘導(dǎo)固定水平翼水動(dòng)力攻角改變的控制方式的主要優(yōu)勢(shì)在于可以用比較小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力來(lái)實(shí)施對(duì)拖曳體的拖曳深度操縱，這種深度控制方式降低了拖曳體深度控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度，也為減小拖曳體內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重量和體積，進(jìn)而為其騰出更多的空間來(lái)搭載更多的探測(cè)傳感器創(chuàng)造了條件。
[0017]( 5 )儀器設(shè)備布置靈活。本實(shí)用新型所述主腔體內(nèi)部放置科學(xué)儀器設(shè)備，所述主腔體為流線型外形主體，垂向尺寸與縱向尺寸都較大，主腔體內(nèi)部空間充足，可放置更多的科學(xué)儀器，應(yīng)用范圍較廣。同時(shí)，根據(jù)不同需要科學(xué)儀器設(shè)備可豎直放置，也可水平放置，設(shè)備放置靈活。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的外形結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的外形結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的外形結(jié)構(gòu)前視示意圖；
[0021]圖4是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼控制機(jī)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0022]圖5是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼控制機(jī)構(gòu)局部位置俯視示意圖；
[0023]圖6是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼控制機(jī)構(gòu)推進(jìn)桿水密示意圖；
[0024]圖7是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼形式示意圖；
[0025]圖8是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼固定軸位置示意圖；
[0026]圖9是本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的襟翼固定軸凹槽剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0028]如圖1、2、3所示，一種立式翼型主體的水下拖曳體包括魚(yú)雷狀浮體1、翼型斜撐2、固定水平翼3、固定垂直翼4、固定水平尾翼5、固定垂直尾翼6、轉(zhuǎn)艏控制器7以及主腔體8 ；主腔體8為呈立式長(zhǎng)流線型外形的殼體結(jié)構(gòu)，其上表面前端設(shè)置有拖曳部件12、吊環(huán)13和纜線孔14，纜線孔14上設(shè)置有3?8個(gè)拖孔，主腔體8內(nèi)部設(shè)有水密直線電機(jī)17作為襟翼10的控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置，并設(shè)置有儀器艙15以及多個(gè)隔艙，主腔體8下方設(shè)置有進(jìn)出口導(dǎo)管16，主腔體高度優(yōu)選為400?450mm，寬度優(yōu)選為180?200mm，長(zhǎng)度優(yōu)選為1200?1500mmo
[0029]兩魚(yú)雷狀浮體I布置在主腔體8垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，兩魚(yú)雷狀浮體I之間的距離優(yōu)選為600mm?700mm,魚(yú)雷狀浮體I與主腔體8上表面的垂直距離優(yōu)選為250?300mm,其最大直徑優(yōu)選為150?180mm，長(zhǎng)度優(yōu)選為500?600mm ;固定水平翼3為對(duì)稱翼型，水平方向連接兩魚(yú)雷狀浮體1，固定水平翼3兩端分別優(yōu)選設(shè)置邊板9，邊板9與魚(yú)雷狀浮體I的內(nèi)側(cè)直壁直接連接；邊板9的長(zhǎng)度比固定水平翼3的弦長(zhǎng)大50?60mm，高度比固定水平翼3的最大厚度大40?60mm,邊板9的厚度優(yōu)選為3?4mm ;固定水平翼3與主腔體8之間在垂直方向設(shè)置一固定垂直翼4,米用對(duì)稱翼型,弦長(zhǎng)優(yōu)選為200?250mm,最大厚度優(yōu)選為35?40mm ;翼型斜撐2布置于魚(yú)雷狀浮體I與主腔體8之間，采用對(duì)稱翼型，其一端與魚(yú)雷狀浮體I連接，另一端與主腔體8上部連接，翼型斜撐2的弦長(zhǎng)為200?250mm，最大厚度為35?50mm。固定水平尾翼5和固定垂直尾翼6設(shè)置在主腔體8后部，均采用對(duì)稱翼型，固定水平尾翼5翼展優(yōu)選為150?180mm,固定垂直尾翼6高度優(yōu)選為180?200mm ;轉(zhuǎn)艏控制器7包括水密電機(jī)和螺旋槳，水密電機(jī)與螺旋槳軸向連接；轉(zhuǎn)艏控制器分別設(shè)置在兩個(gè)魚(yú)雷狀浮體I尾部；兩轉(zhuǎn)艏控制器通過(guò)發(fā)出轉(zhuǎn)艏力矩，誘導(dǎo)立式長(zhǎng)流線型外形的主腔體8轉(zhuǎn)艏，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體橫蕩和轉(zhuǎn)艏運(yùn)動(dòng)的控制；轉(zhuǎn)艏控制器7優(yōu)選型號(hào)為Model260(Tecnadyne 公司)。
[0030]圖7、8、9顯示了襟翼10的結(jié)構(gòu)形式、固定軸11及固定軸凹槽20的位置。如圖7 - 9所示，固定水平翼3的后緣設(shè)置有襟翼10，可繞固定軸11偏轉(zhuǎn)，固定水平翼3的展長(zhǎng)為600?650mm，弦長(zhǎng)為200?250mm，最大厚度為20?30mm。襟翼固定軸11位于襟翼10前緣，固定軸11的軸線穿過(guò)襟翼10的最大厚度處；固定水平翼3尾部開(kāi)有圓柱形凹槽20，固定軸11嵌入凹槽20內(nèi)，兩者之間的間隙很小，以保證固定軸11能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)且水平晃動(dòng)較??；襟翼10為對(duì)稱翼型，襟翼10的展長(zhǎng)優(yōu)選為400?450mm，弦長(zhǎng)優(yōu)選為70?100mm。
[0031]如圖4 - 6所示，襟翼10的控制機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)17、推進(jìn)桿18、連桿19、油封管22和密封圈23。推進(jìn)桿18被油封管22包裹，油封管22設(shè)置在固定垂直翼4內(nèi)，推進(jìn)桿18豎向貫穿整個(gè)固定垂直翼4,油封管22中間和兩端設(shè)有密封圈23,推進(jìn)桿18 —端與水密直線電機(jī)17的軸連接，另一端與連桿19鉸接；連桿19還通過(guò)短軸與鉸接支座21連接，鉸接支座21設(shè)置在襟翼10末端下表面，水密直線電機(jī)17放置在主腔體8內(nèi)，驅(qū)動(dòng)推進(jìn)桿18向上或向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿19帶動(dòng)襟翼10繞固定軸11偏轉(zhuǎn)一定的角度，以此誘導(dǎo)固定水平翼攻角的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體的深度控制。
[0032]本實(shí)用新型立式翼型主體的水下拖曳體的工作時(shí):
[0033]先根據(jù)不同的探測(cè)任務(wù)，在流線型主腔體8內(nèi)布置相應(yīng)類型的海洋探測(cè)傳感器等設(shè)備，由于不同類型儀器設(shè)備的重量不同，應(yīng)根據(jù)拖曳體具體的重量分布來(lái)調(diào)節(jié)拖曳體的重心位置，考慮到拖纜的作用點(diǎn)和方向，一般傾向于拖曳體重心處于稍靠前的位置?？傊?，要綜合考慮，以使拖曳體重心與浮心處于適當(dāng)?shù)奈恢谩Ｖ髑惑w8內(nèi)設(shè)置有其他隔艙，用來(lái)放置控制電路板、電源和配重，或直接作為浮力艙提供浮力。
[0034]然后，調(diào)整好拖曳體重量重心位置和浮心位置之后，在拖曳部件12上選擇某拖孔，將拖纜系于該拖孔處，進(jìn)行試拖。根據(jù)試拖情況，調(diào)整或更換拖孔繼續(xù)進(jìn)行拖航，根據(jù)試驗(yàn)情況，可隨時(shí)調(diào)整拖曳體的重心位置，以使拖曳體保持良好穩(wěn)定的拖航姿態(tài)。記錄下不同條件下拖曳體的配重情況，為以后的實(shí)驗(yàn)提供參考。
[0035]接著在拖曳過(guò)程中，通過(guò)控制襟翼10的偏轉(zhuǎn)來(lái)改變固定水平翼3的彎度，或者產(chǎn)生向下的迫沉力以抵抗拖纜的阻尼力使拖曳體下沉，或者產(chǎn)生向上的升力使拖曳體上升，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體拖行深度的控制。拖曳體所有組成部分均采用流線型外形，從而減小了水阻力，也就降低了拖纜所承受的拉力；固定水平翼3與固定垂直翼4使整個(gè)拖曳體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度得到有力的保證，同時(shí)翼型外形降低了水流的擾動(dòng)，避免產(chǎn)生漩渦，使水流平穩(wěn)流過(guò)拖曳體，對(duì)于保持拖曳體姿態(tài)穩(wěn)定是有利的；固定水平翼3的兩端分別設(shè)置有邊板9，增加固定水平翼3的有效展弦比，提高水翼的升力效果。通過(guò)設(shè)置固定水平尾翼5與固定垂直尾翼
6,在直線拖曳作業(yè)中作為拖曳體的姿態(tài)穩(wěn)定機(jī)構(gòu)和方向穩(wěn)定機(jī)構(gòu)；通過(guò)控制兩個(gè)轉(zhuǎn)艏控制器7中螺旋槳的正反轉(zhuǎn)，對(duì)拖曳體產(chǎn)生水平面上的誘導(dǎo)力矩，在流線型主腔體8的作用下，使拖曳體產(chǎn)生橫向偏轉(zhuǎn)。在保持姿態(tài)穩(wěn)定的前提下，以較少的控制動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體進(jìn)行大范圍、多自由度的操縱。
[0036]傳統(tǒng)的深度水下拖曳體一般通過(guò)驅(qū)動(dòng)迫沉水翼轉(zhuǎn)軸的偏轉(zhuǎn)、進(jìn)而帶動(dòng)其攻角的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體的深度控制，這一控制方式需要安裝在拖曳體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)具有比較的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩才能帶動(dòng)迫沉水翼攻角的改變。本實(shí)用新型引入了由直線電機(jī)通過(guò)推進(jìn)桿和連桿進(jìn)行力的傳遞的方式來(lái)調(diào)節(jié)襟翼攻角的改變、進(jìn)而誘導(dǎo)固定水平翼攻角的變化從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體的深度控制的目的。本實(shí)用新型所采用的水下拖曳體深度控制方式可以用比較小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力來(lái)實(shí)施對(duì)拖曳體的拖曳深度操縱，這種深度控制方式降低了拖曳體深度控制機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度，也為減小拖曳體內(nèi)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重量和體積，進(jìn)而為其騰出更多的空間來(lái)搭載更多的探測(cè)傳感器創(chuàng)造了條件。
[0037]本實(shí)用新型水下拖曳體是一種用于利用水面上拖曳工作船為其提供拖曳動(dòng)力使其在拖曳方向上實(shí)施水下觀測(cè)的一種水下拖曳探測(cè)裝置，該裝置所搭載的探測(cè)儀器要求拖曳體在其拖曳作業(yè)過(guò)程中具有比較好的方向穩(wěn)定性的前提下，同時(shí)具備比較強(qiáng)的拖曳姿態(tài)操縱控制能力，從而保證拖曳體內(nèi)的探測(cè)儀器獲得比較好的觀測(cè)效果。本實(shí)用新型采用呈立式長(zhǎng)流線型外形的水下拖曳體主腔體殼體結(jié)構(gòu)，該立式長(zhǎng)流線型外形其力學(xué)效果起到了一種方向穩(wěn)定舵的作用，結(jié)合設(shè)置在主腔體尾部的固定水平尾翼和固定垂直尾翼的輔助作用，由此使得它在主拖曳方向上具有比較強(qiáng)的方向穩(wěn)定性。這一結(jié)構(gòu)形式達(dá)到了提高了拖曳體內(nèi)探測(cè)傳感器在主拖曳方向上的觀測(cè)質(zhì)量的目的。本實(shí)用新型所提出的水下拖曳體新型結(jié)構(gòu)形式解決了傳統(tǒng)的水下拖曳體由于大多仿照航空飛行器的外形由單個(gè)柱形主體或扁平狀水平翼型主體結(jié)合固定或可調(diào)攻角的迫沉水翼組成而造成的航向穩(wěn)定性不佳的問(wèn)題。這一新型水下拖曳體的提出，為開(kāi)發(fā)出一種需要在主拖曳方向上具有較強(qiáng)航向穩(wěn)定性的水下拖曳體提供了一種解決手段。
[0038]本實(shí)用新型通過(guò)采用兩個(gè)設(shè)置在立式長(zhǎng)流線型水下拖曳體主體上方的魚(yú)雷狀浮體所提供的浮力與拖曳體主體重力所構(gòu)成的回復(fù)力矩為拖曳體在其作業(yè)過(guò)程中發(fā)生傾側(cè)時(shí)可以快速地讓拖曳體回復(fù)到正浮姿態(tài)。結(jié)合魚(yú)雷狀浮體具有線運(yùn)動(dòng)與角運(yùn)動(dòng)阻尼小的特點(diǎn)，本實(shí)用新型所采用的魚(yú)雷狀浮體與立式長(zhǎng)流線型外形的水下拖曳體主腔體殼體結(jié)構(gòu)相配合的設(shè)計(jì)，既保證了拖曳體具有良好的方向與正浮穩(wěn)定性，又保證了在通過(guò)調(diào)節(jié)襟翼攻角和轉(zhuǎn)艏控制器操縱動(dòng)作實(shí)施對(duì)拖曳體深度、橫蕩與轉(zhuǎn)艏操縱的靈活性與操縱的精確性。通過(guò)魚(yú)雷狀浮體與立式長(zhǎng)流線型主腔體二者的有機(jī)組合克服了現(xiàn)有的水下拖曳體難以同時(shí)具備方向穩(wěn)定性好和操縱精確靈活二者優(yōu)勢(shì)的缺陷。
[0039]本實(shí)用新型通過(guò)采用兩個(gè)設(shè)置在魚(yú)雷狀浮體尾部的導(dǎo)管螺旋槳作為拖曳體的轉(zhuǎn)艏控制器，該轉(zhuǎn)艏控制器通過(guò)發(fā)出轉(zhuǎn)艏力矩，誘導(dǎo)立式長(zhǎng)流線型外形的主腔體殼體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)艏，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖曳體橫蕩和轉(zhuǎn)艏運(yùn)動(dòng)的控制。這樣一種轉(zhuǎn)艏控制器+立式長(zhǎng)流線型主腔體殼體結(jié)構(gòu)+固定垂直尾翼的控制方式可以十分靈活地實(shí)施對(duì)拖曳體的轉(zhuǎn)艏與橫蕩操縱。
[0040]如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。
【權(quán)利要求】
1.一種立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:包括魚(yú)雷狀浮體、翼型斜撐、固定水平翼、固定垂直翼、固定水平尾翼、固定垂直尾翼、轉(zhuǎn)艏控制器以及主腔體；所述主腔體為呈立式長(zhǎng)流線型外形的殼體結(jié)構(gòu)，其上表面前端設(shè)置有拖曳部件、吊環(huán)和纜線孔； 兩魚(yú)雷狀浮體布置在主腔體垂直對(duì)稱面上方兩側(cè)，固定水平翼為對(duì)稱翼型，水平方向連接兩魚(yú)雷狀浮體；固定水平翼中部與主腔體之間在垂直方向設(shè)置一固定垂直翼，固定垂直翼采用對(duì)稱翼型；翼型斜撐布置于魚(yú)雷狀浮體與主腔體之間，采用對(duì)稱翼型，其一端與魚(yú)雷狀浮體連接，另一端與主腔體上部連接；固定水平尾翼和固定垂直尾翼設(shè)置在主腔體后部，均采用對(duì)稱翼型；轉(zhuǎn)艏控制器包括水密電機(jī)和螺旋槳；水密電機(jī)與螺旋槳軸向連接；轉(zhuǎn)艏控制器分別設(shè)置在兩個(gè)魚(yú)雷狀浮體尾部； 固定水平翼的后緣設(shè)置有襟翼，襟翼固定軸位于襟翼前緣，固定軸的軸線穿過(guò)襟翼的最大厚度處；固定水平翼尾部開(kāi)有圓柱形凹槽，固定軸嵌入凹槽內(nèi)，襟翼為對(duì)稱翼型；襟翼的控制機(jī)構(gòu)包括水密直線電機(jī)、推進(jìn)桿、連桿、油封管和密封圈；推進(jìn)桿被油封管包裹，油封管設(shè)置在固定垂直翼內(nèi)，推進(jìn)桿豎向貫穿整個(gè)固定垂直翼，油封管中間和兩端設(shè)有密封圈，推進(jìn)桿一端與水密直線電機(jī)的軸連接，另一端與連桿鉸接；連桿還通過(guò)短軸與鉸接支座連接，鉸接支座置在襟翼末端下表面，水密直線電機(jī)放置在主腔體內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述纜線孔上設(shè)置有3?8個(gè)拖孔，主腔體內(nèi)部設(shè)有儀器艙以及多個(gè)隔艙，主腔體下方設(shè)置有進(jìn)出口導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體,其特征在于:所述主腔體高度為400 ?450mm,寬度為 180 ?200mm,長(zhǎng)度為 1200 ?1500mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述兩魚(yú)雷狀浮體之間的距離為600mm?700mm，魚(yú)雷狀浮體與主腔體上表面的垂直距離為250?300mm，兩魚(yú)雷狀浮體直徑為150?180mm,長(zhǎng)度為500?600mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述固定水平翼兩端分別優(yōu)選設(shè)置邊板，邊板與魚(yú)雷狀浮體的內(nèi)側(cè)直壁直接連接；邊板的長(zhǎng)度比固定水平翼的弦長(zhǎng)大50?60mm,高度比固定水平翼的最大厚度大40?60mm,邊板的厚度為3?4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述固定垂直翼弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?40_。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述翼型斜撐的弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為35?50mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述固定水平尾翼翼展為150?180mm，固定垂直尾翼高度為180?200mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述襟翼的展長(zhǎng)為400 ?450mm,弦長(zhǎng)為 70 ?100mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述立式翼型主體的水下拖曳體，其特征在于:所述固定水平翼的展長(zhǎng)為600?650mm,弦長(zhǎng)為200?250mm,最大厚度為20?35mm。
【文檔編號(hào)】B63C11/52GK203581362SQ201320708171
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】陳健, 吳家鳴, 陳知霖, 黃志科 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 廣州市番禺靈山造船廠有限公司