[实用新型]一种喷水控制多自由度运动水下航行器

说明书

本实用新型公开了一种喷水控制多自由度运动水下航行器，包括固定水平翼、垂直尾翼、水平尾翼、主腔体；主腔体为立式方向舵外形结构；两个固定水平翼对称布置在主腔体两侧，水平尾翼和垂直尾翼布置在主腔体的尾部，垂直尾翼布置在主腔体尾部中线，水平尾翼布置在垂直尾翼上端，主腔体艏部顶端设有一个进水口，主腔体尾部的上表面、下表面、左表面、右表面、后表面分别设置一个出水口，主腔体内部布置有喷水推进控制系统；本实用新型实现了拖曳自航两用，拖曳和自航的控制方式基本一致，避免了拖曳和自航过程中转换控制方式所带来的麻烦；控制不同方向出口向外喷水产生推力，控制方式简便，控制效率高，机动性强，方向稳定性好，自主稳定性高。

技术领域

本实用新型涉及一种水下航行器，特别是涉及一种喷水控制多自由度运动水下航行器。

背景技术

水下拖曳系统在海洋资源探测、海洋地形地貌勘测、军事反潜作战等方面有着广泛的应用。水下航行器系统的重要组成部分有水下航行器、拖缆、拖船等。拖缆主要有两种，一为拖曳用缆，二为脐带缆，主要用于数据和信号传输；拖船则为航行器提供动力，搭载水下航行器的操纵人员；在水下航行器系统中最为关键的组成部分则是水下航行器，在水下航行器内部安装有作业所需的各种仪器设备，同时依据不同的作业环境，对水下航行器的操纵控制方式也做出了设计优化，使之结构简单、功能齐全，能适应不同的使用环境，能执行复杂多变的海底任务，又由于拖船的持续供能，使之能持续工作，水下带缆航行器在诸多方面得到了充分的应用。

依据不同的外形，水下航行器可以分为回转体型和非回转体型，回转体型又可以细分为鱼雷型、Myring型等，非回转体型可再细分为框架式和鱼形等。水下航行器在海底作业中主要担任的角色有二，一为作为运载体，搭载不同的仪器设备；二为定深器，运载不同的仪器设备到达其工作所需水深。同时，航行器、拖缆和拖船组成一个耦合结构，在工作中，海水的扰动、拖船的垂荡、纵摇等运动，拖缆的牵引力等使得对于水下航行器的控制成为一项十分复杂的工作。而对于航行器位置、航行姿态的控制则关系着航行器内部搭载的仪器进行测量或勘测工作的精度。

英国CTG公司的“Sea Soar MK II”航行器采用的是长方体主体+固定迫沉水翼结构。长方体主体用于搭载物理，化学和生物传感器。从操纵方式而言，“Sea Soar MK II”航行器采用了可调攻角水平迫沉水翼来实现对其作业深度的控制，在其尾部搭载了导管螺旋桨以实现对其纵向姿态的控制。长方体主体横摇、纵摇阻尼较小，在拖曳过程中容易产生较大的横摇角、纵摇角，加大了航行器的姿态调整操纵的难度，不容易实现多自由度、垂直于拖曳方向的横向水平水下观测。而尾部的导管螺旋桨在进行高速拖曳时，由于进速较大，螺旋桨易产生负推力，从而使得推力方向不确定。因此在高速拖曳时，若采用螺旋桨作为姿态和航向调整设备，会有以上缺点。

综上所述，在进行水下航行器的设计中，需要充分考虑拖船-拖缆-航行器结构的耦合作用，同时也要考虑到外界工作环境对拖曳系统的影响。因此，完善和优化水下航行器的操纵控制方式成为了水下航行器的设计重点和难点。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种喷水推进和控制的、拖曳自航两用的、可多自由度运动的水下航行器。

本实用新型目的通过下述技术方案实现：

一种喷水控制多自由度运动水下航行器，包括固定水平翼、垂直尾翼、水平尾翼、主腔体；主腔体为立式方向舵外形结构，头部和尾部的外形采用Myring线形，主腔体前端设有缆线孔，通讯和动力电缆从缆线孔伸出；

两个固定水平翼对称布置在主腔体两侧，水平尾翼和垂直尾翼布置在主腔体的尾部，垂直尾翼布置在主腔体尾部中间，垂直尾翼的尾部与主腔体的尾部在同一条直线上，水平尾翼布置在垂直尾翼上端，两个三角水平尾翼垂直尾翼中线上对称布置；

主腔体艏部顶端设有一个进水口，主腔体尾部的上表面、下表面、左表面、右表面、后表面分别设置一个出水口，主腔体内部布置有喷水推进控制系统；