一种基于地面效应的小型多功能水面高速艇

本发明属于全自动化产品领域，涉及一种基于地面效应的小型多功能水面高速艇。

背景技术：

1、地效翼船利用地面效应翼产生升力在贴近水面的地效区内飞行其阻力小升力大比高空飞机有更大的升阻比。由于水的密度是空气密度的800倍与常规船舶相比地效翼船巡航时所受气动阻力远小于水动阻力。地效高速艇是利用地面效应进行低空掠海飞行的大型海上平台，是一种兼具飞机与高速船特性的新型运载工具。地效高速艇除了利用地面效应低空飞行外，它还可浮在水面以排水状态低速航行。或拉升到距离水面几十米或上千米处做中高空飞行。

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3、当今科技发展迅速，各种多功能监测管理装备迅速发展，在水路方面，无人化管理检测是当今智慧化、现代化水路管理的主流思想。在此方面所运用较多的设备为无人艇及多旋翼式无人机。但其分别有不足之处及其问题。

4、首先是无人艇设备。无人艇设备整体依靠水面进行作业，受水阻力较大，速度往往取决于当前水流状况，且需要担心在近岸执行任务时水下暗礁的影响或水面涡流的吸引，而国内最成熟的无人艇速度最高为40节，约合74.08公里/小时，且一般只能执行水面任务。

5、其此是目前运用较多的多旋翼式无人机设备。但采用该型设备进行作业时往往会遭遇高空气流紊乱、载重不足、风雨天气无法进行起飞、采购价格较贵等问题。本高速艇可针对以上问题作为多旋翼式无人机的更优替代品。

6、1.多旋翼式无人机遭遇高空气流紊乱及恶劣天气无法起降导致在运送机体内容物受阻或机体内容物损坏问题。

7、普通多旋翼无人机在作业时往往需要考虑当前高空的风力、是否有降雨雷暴等气象问题，在同等价位下，该类无人机往往抗风能力较弱，专业的运输无人机设备在4级风况下就已经不建议起飞，无法在较大风速的情况下起降执行任务，在遇到险情时，多为恶劣的极端天气，在雷暴雨天气下该种机型由于在工作高度执行任务时可能遭遇较大雨水冲击甚至雷击等问题，更加无法完成预设任务。即使能够起降，其在此种恶劣天气条件下工作无法保证其工作的安全性。加之其工作高度较高，一般为10米以上，在遭遇意外情况时可能突然失去动力下坠，损毁机体无法完成既定任务。而本高速艇工作高度低，推力大，速度高，受气流及其他恶劣天气影响小，在多种天气下均可实现正常起降和工作，可解决当前多旋翼无人机存在的受天气影响较大的问题。且由于本艇工作高度低(一般为10厘米以下)，在遭遇意外状况时可随时降落，保证机体内容物运输的安全性。

8、2.多旋翼无人机载重不足问题。

9、载重的增加意味着电机的增多或其功率的增大，这都将对小型多旋翼无人机的价格造成影响。而小型无人机灵便的特性同样决定了其无法运载过重的物品。

10、3.多旋翼无人机采购价格较高问题

11、据市场调查显示，一般正规厂家的小型多旋翼航拍无人机价位在300至800元不等，其运载能力仅仅只能允许其搭载一台拍摄设备。而专业搭载的运输无人机设备一般运载能力可达0.75至30kg，但其相应的价格也从2500元抬升到了50000元人民币左右。

12、当前市面较为先进和成熟的救援设备主要为“无人救援飞翼”。该设备具有较强的运载救援能力，但时速一般为25km/h，价格也一般可达到3万元人民币一套。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种基于地面效应的小型多功能水面高速艇，包括艇身；

2、设置在所述艇身尾部的t型尾翼；

3、设置在所述艇身两侧的机翼；

4、设置在所述机翼的前方的涵道模块；

5、所述艇身、t型尾翼、机翼和涵道模块固定连接；

6、在所述艇身设置有带有一定弧度的前倾型艏部，所述艏部的纵向切面的上半面为扇形面。

7、进一步地：所述一定的弧度采用30度。

8、进一步地龙骨斜升角选取的角度为六度。

9、进一步地所述机翼采用了naca4412翼型，所述将机翼的安装角设计为6°，机翼最低处距离高速艇最低处的平面仅5.7mm。

10、进一步地还包括设置在所述艇身下方的舭部，所述舭部采用尖舭型。

11、进一步地所述t型尾翼包括平尾和崔尾；

12、所述平尾采用长方形板；所述长方形板的长度与单边机翼长度且不包含端板厚度比值约为2：1；所述长方形板的中心距离机翼的水平距离为175mm左右；长方形板长宽比为1.66；

13、所述垂尾设置于所述平尾的下方；

14、所述平尾和垂尾相垂直，平尾厚度20mm；

15、进一步地所述机翼的翼梢加有端板，所述端板为机翼剖面放大1.1倍。

16、进一步地在所述艇身中部具有凹槽，用于放置模块部件，所述模块化部件包括摄像头、支撑所述摄像头的舵盘、与舵盘相连接的舵机、连接舵盘和摄像头的云台。

17、本发明提供的一种基于地面效应的小型多功能水面高速艇，优化改进当前小型水路运输设备的设计思路，将地面效应与小型水面运输载体相结合，极大提升了当前水面小型设备的速度，创新性地运用到海事管理、水面救援，水下资源勘探等领域。其未来发展方向也十分明确与开朗。具有以下优点：本高速艇适航性强，速度快，同时可作业于海洋、河湖、平原、沼泽等多种环境，可作为各项功能如海事管理、水质采样、水质监测、航道测绘、水底地貌测绘、核辐射监测、环境监测、环境保护等等运载平台，在需要时可实现无动力下的长时间漂浮平台工作，功能根据所需可多维变化，灵活性强，功能种类多，可适应不同需求。

18、本高速艇可利用地面效应避开水流干扰，显著提高无人艇的运行速度，无需担心水下暗礁及涡流对艇体造成的不可逆伤害。且由于其利用地面效应的两栖特殊性，往往能够执行许多如岸边勘察、检测环境、维持海上交通秩序等功能，优化了传统无人艇运输领域较为限制的问题，极大地提升了水路的连贯性、经济性。

19、本艇采用固定翼时结构，充分利用了空气动力学，使得本艇能在以较小动力的条件下搭载更大的工作模块，同时保证速度不会下降过多，其效率和性能可超过多旋翼式无人机。

20、本艇的理论运输重量可达为1.5kg，但实际制作成本可以压缩在1000元左右，相对同等载重的其他专业的运输无人机来说，其经济性是无可比拟的。

21、本发明，通过创新设计，优化改进当前小型水路运输设备的设计思路，将地面效应与小型水面运输载体相结合，极大提升了当前水面小型设备的速度，创新性地运用到海事管理、水面救援，水下资源勘探等领域。其未来发展方向也十分明确与开朗。

22、除此之外，在海事管理的救援方面，本艇也有十足优势。而本高速艇设计价格可远远低于上述设备，且理论设计时速高于“无人救援飞翼”，在相同条件下可同样执行救援任务，并且能执行其无法完成的多样投放和勘察任务。

23、本高速艇适航性强，速度快，同时可作业于海洋、河湖、平原、沼泽等多种环境，可作为各项功能如海事管理、水质采样、水质监测、航道测绘、水底地貌测绘、核辐射监测、环境监测、环境保护等等运载平台，在需要时可实现无动力下的长时间漂浮平台工作，功能根据所需可多维变化，灵活性强，功能种类多，可适应不同需求。