一种适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器

本发明属于航行器，涉及一种适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器。

背景技术：

1、目前，组合动力平台技术已经取得了一定的发展，主要应用于海洋监测、环境科学研究、海洋资源勘探等领域。现有的水面平台通常采用风力或太阳能进行动力推进，具有自主导航、长时间巡航等特点，广泛用于数据收集和监测任务，在海上执行各类探测任务的能力。

2、现有水面平台存在一些局限性和弊端。首先，由于依赖风力或太阳能，其在恶劣环境条件下的性能受到限制，影响了其在某些环境中的可靠性和持续性。因航行形态单一，针对突发事件和紧急任务，现有技术的应变能力有限，需要更强大的紧急响应机制以确保在关键时刻能够迅速而有效地执行任务。此外，现有的水面平台在应对突发事件、紧急任务和恶劣气象条件时的应变能力有限，存在一定的风险。

3、因此，迫切需要多航行模式、帆变形、仿生波动推进水面平台一种新型水面平台技术，以克服上述弊端，提高其在不同环境条件下的适应性和应急响应能力。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，包括船壳、转帆箱、变形帆、折帆机构；所述转帆箱设置在船壳内，包括转帆电机、齿轮组、蜗轮蜗杆机构、基座；所述蜗轮蜗杆机构通过齿轮组与转帆电机的轴连接；基座与蜗轮蜗杆机构连接；所述变形帆固定在基座上；所述转帆箱与折帆机构相连；转帆箱根据控制系统发出的信号使变形帆工作在设定的攻角范围或在折帆机构的作用下旋转90度。

2、优选地，所述折帆机构包括前压载水箱、齿条活塞、一级传动轴、传动轴齿轮、折帆传动轴、折帆齿轮盘、曲柄滑块机构；齿条活塞的活塞端与前压载水箱形成活塞结构；齿条活塞的齿条端与传动轴齿轮相互啮合；传动轴齿轮与一级传动轴连接；一级传动轴与折帆传动轴通过皮带传动机构连接；折帆传动轴与折帆齿轮盘连接；曲柄滑块机构一端与折帆齿轮盘连接，另一端通过连接轴与转帆箱的外壳相连；所述前压载水箱在控制系统的控制下，充入海水，齿条活塞动作，带动一级传动轴、折帆传动轴与折帆齿轮盘旋转，进而带动曲柄滑块机构动作，使转帆箱旋转。

3、优选地，曲柄滑块机构包括折帆限位箱、折帆支架、折帆滑槽、折帆滑块、轨道基座、连接轴；折帆滑块安装到轨道基座的滑轨上，折帆滑块一端安装到折帆滑槽中，折帆滑槽通过连接轴安装到折帆支架上，折帆限位箱通过螺丝安装到折帆支架上。

4、优选地，所述的齿轮盘包括旋转环、齿轮盘基座、内齿轮、传动把手、电磁开关、外齿轮；旋转环通过轴承安装到齿轮盘基座上，内齿轮安装到旋转环上的齿轮粗柱上，传动把手为可旋转关节，其一端安装在旋转环上的齿轮粗柱上端，另一端与齿轮盘连杆连接；外齿轮通过螺丝固定在齿轮盘基座上，内齿轮和外齿轮啮合，齿轮盘基座通过螺丝固定在轨道基座上；齿轮盘连杆与折帆滑块连接；传动把手上设有电磁开关，用于控制传动把手与内齿轮的连接与断开。

5、优选地，所述折帆限位箱上设有竖直限位器和水平限位器，分别用于变形帆的竖直位置和水平位置的限位固定。

6、优选地，所述变形帆包括二级传动轴、翼型帆固定部、翼型帆右变形部、翼型帆左变形部；翼型帆右变形部和翼型帆左变形部与翼型帆固定部采用合页式连接；翼型帆固定部固定在变形帆基座上，二级传动轴的上端穿过所述翼型帆固定部固定在限位板上，二级传动轴的下端用于与一级传动对接；二级传动轴的上部安装有z形连杆机构；所述z形连杆机构的两端通过球头分别与翼型帆右变形部分和翼型帆左变形部连接；当二级传动轴与一级传动轴对接后，二级传动轴随一级传动轴旋转，带动z形连杆机构旋转，进而使翼型帆右变形部、翼型帆左变形部展开或闭合。

7、优选地，还包括波动推进机构，所述波动推进机构包括柔性鳍、多根鳍条、波动推进舵机，柔性鳍固定在鳍条上；每一根鳍条连接一个波动推进舵机，波动推进舵机固定在翼型帆固定部上。

8、本发明的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，利用折帆机构和变形帆，使其能够在水面和水下双重航行模式中自由切换，能够更灵活地适应不同的任务需求，包括海洋调查、资源勘探等多种应用场景。

技术特征：

1.一种适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，包括船壳、转帆箱、变形帆、折帆机构；所述转帆箱设置在船壳内，包括转帆电机、齿轮组、蜗轮蜗杆机构、基座；所述蜗轮蜗杆机构通过齿轮组与转帆电机的轴连接；基座与蜗轮蜗杆机构连接；所述变形帆固定在基座上；所述转帆箱与折帆机构相连；转帆箱根据控制系统发出的信号使变形帆工作在设定的攻角范围或在折帆机构的作用下旋转90度。

2.根据权利要求1所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：所述折帆机构包括前压载水箱、齿条活塞、一级传动轴、传动轴齿轮、折帆传动轴、齿轮盘、曲柄滑块机构；齿条活塞的活塞端与前压载水箱形成活塞结构；齿条活塞的齿条端与传动轴齿轮相互啮合；传动轴齿轮与一级传动轴连接；一级传动轴与折帆传动轴通过皮带传动机构连接；折帆传动轴与齿轮盘连接；曲柄滑块机构一端与齿轮盘连接，另一端通过连接轴与转帆箱的外壳相连；所述前压载水箱在控制系统的控制下，充入海水，驱动齿条活塞动作，带动一级传动轴、折帆传动轴与齿轮盘旋转，进而带动曲柄滑块机构动作，使转帆箱旋转。

3.根据权利要求2所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：曲柄滑块机构包括折帆限位箱、折帆支架、折帆滑槽、折帆滑块、轨道基座、连接轴；折帆滑块安装到轨道基座的滑轨上，折帆滑块一端安装到折帆滑槽中，折帆滑槽通过连接轴安装到折帆支架上，折帆限位箱通过螺丝安装到折帆支架上。

4.根据权利要求3所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：所述的齿轮盘包括旋转环、齿轮盘基座、内齿轮、传动把手、电磁开关、外齿轮；旋转环通过轴承安装到齿轮盘基座上，内齿轮安装到旋转环上的齿轮粗柱上，传动把手为可旋转关节，其一端安装在旋转环上的齿轮粗柱上端，另一端与齿轮盘连杆连接；外齿轮通过螺丝固定在齿轮盘基座上，内齿轮和外齿轮啮合，齿轮盘基座通过螺丝固定在轨道基座上；齿轮盘连杆与折帆滑块连接；传动把手上设有电磁开关，用于控制传动把手与内齿轮的连接与断开。

5.根据权利要求3所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：所述折帆限位箱上设有竖直限位器和水平限位器，分别用于变形帆的竖直位置和水平位置的限位固定。

6.根据权利要求1所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：所述变形帆包括二级传动轴、翼型帆固定部、翼型帆右变形部、翼型帆左变形部；翼型帆右变形部和翼型帆左变形部与翼型帆固定部采用合页式连接；翼型帆固定部固定在变形帆基座上，二级传动轴的上端穿过所述翼型帆固定部固定在限位板上，二级传动轴的下端用于与一级传动对接；二级传动轴的上部安装有z形连杆机构；所述z形连杆机构的两端通过球头分别与翼型帆右变形部分和翼型帆左变形部连接；当二级传动轴与一级传动轴对接后，二级传动轴随一级传动轴旋转，带动z形连杆机构旋转，进而使翼型帆右变形部、翼型帆左变形部展开或闭合。

7.根据权利要求1所述的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，其特征在于：还包括波动推进机构，所述波动推进机构包括柔性鳍、多根鳍条、波动推进舵机，柔性鳍固定在鳍条上；每一根鳍条连接一个波动推进舵机，波动推进舵机固定在翼型帆固定部上。

技术总结本发明属于航行器技术领域，涉及一种适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器。该航行器包括船壳、转帆箱、变形帆、折帆机构；转帆箱设置在船壳内，包括转帆电机、齿轮组、蜗轮蜗杆机构、基座；蜗轮蜗杆机构通过齿轮组与转帆电机的轴连接；基座与蜗轮蜗杆机构连接；变形帆固定在基座上；转帆箱与折帆机构相连；转帆箱根据控制系统发出的信号使变形帆工作在设定的攻角范围或在折帆机构的作用下旋转90度。本发明的适用于隐蔽航行的风力水气界面航行器，利用折帆机构和变形帆，使其能够在水面和水下双重航行模式中自由切换，能够更灵活地适应不同的任务需求，包括海洋调查、资源勘探等多种应用场景。技术研发人员：郝宗睿,李凯林,任万龙,王越,华志励,刘刚,徐娟受保护的技术使用者：山东省科学院海洋仪器仪表研究所技术研发日：技术公布日：2024/5/8