上海交通大学：《力学仿生——启示与探索》课程教学资源（专利资料）水下仿生（2014）一种水下碟形航行器.pdf_大学文库

CN104554675A 权利要求书 1/1页 1.一种水下碟形航行器，其特征在于，包括碟形舱体(1)和碟上舱(2)，其中，所述碟形舱体(1)包括上护板(1-1-1)、底板(1-1-4)、环形护板(1-1-2)和多个空心圆柱体：所述多个空心的圆柱体并列固定成一体后，由上护板(1-1-1)、底板(1-1-4)和环形护板(1-1-2)将其包覆后形成碟形舱体(1)：所述上护板(1-1-1)表面光滑过渡：所述底板 (1-1-4)为波浪面：所述碟上舱(1)安装在上护板(1-1-1)上，碟上舱(1)包括碟上舱体(2-1)、水下枪械 (2-6)、导弹发射器(2-5)、卫星天线(2-4)和可伸缩天线(2-3)：所述碟上舱体(2-1)为空心半球状，与所述上护板(1-1-1)连接，并可绕上护板(1-1-1)的垂向转动：所述可伸缩天线(2-3)固定安装在碟上舱体(2-1)的顶部，所述卫星天线（(2-4)安装在可伸缩天线(2-3) 的顶端：所述导弹发射器(2-5)和水下机械安装在蝶上舱体内部：所述碟上舱体(2-1)开设观察窗(2-2)。 2.如权利要求1所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，位于中部的圆柱体的长度最大，两侧圆柱体的长度逐渐减小，使碟形舱体(1)呈圆形碟状或椭圆碟形。 3.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述圆柱体有5个，分别作为动力舱(1-1-6)、控制舱(1-1-5)、电池舱(1-1-7)、浮力平衡舱(1-1-8)和衡重平衡舱(1-1-9)，并分别容纳泵推进装置(1-2)、航行控制装置(1-3)、动力电池(1-4)、浮力调节装置(1-5)和配重。 4.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述上护板(1-1-1)与圆柱体间的空隙以及底板(1-1-4)与圆柱体间的空隙填充正浮力材料。 5.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述上护板(1-1-1)表面涂有吸声涂料。 6.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述环形护板(1-1-2) 的外侧固定有维形防撞沿(1-1-3)，防撞沿(1-1-3)的尖端朝外。 7.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述碟形舱体(1)的后部设置多个用于控制航行器前进和转向的推进喷口，前部设置多个用于控制航行器潜航和上浮的推进喷口。 8.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述碟形舱体(1)的各圆柱体中分别安装攻击兵器、机械手、割刀和破障器材。 9.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述碟上舱体(2-1)内部设置控制水下机械和导弹发射器(2-5)回旋运动的自动控制装置。 10.如权利要求1或2所述的一种水下碟形航行器，其特征在于，所述碟上舱体(2-1) 内部设置小目标侦测声纳和信息采集装备。 2

CN104554675A 说明书 1/4页一种水下碟形航行器技术领域 [0001]本发明涉及水下作业器具技术领域，具体涉及一种水下碟形航行器。背景技术 [0002]水下小目标检测技术的快速革新，一些新兵器和兵力的形成，使得水下信息战、水雷战、水下战区防护、水下突防、破障、战区自卫保障等水下无人对抗更加复杂的战场局面已无法回避。 [0003]水下作战平台首先是完成水下工程兵的任务，要扫清战场障碍。当前水雷战的作战模式已在发生着较深刻的变化，它的特色是布雷作战向非接触方向发展，世界上已出现多种自航水雷和无人布雷平台，在我国这种装备已有四、五种之多，而且水雷也有从植物化模式向动物化模式发展的趋势，如近期美军推出的海上捕食者水雷和我国正在开展研制的巡航式水雷、控位漂雷等。但不管这些水雷如何先进和富有机动性，在水下障碍面前它的作战活动大打折扣，或者无法作战（如布设防雷网、水下其它障碍等）。所以，破障就将成为兵器突防的首个战役。 [0004]水下作战平台第二个使命是清扫和扩展机动水雷水下的作战战场，夺取战场信息战控制权，这阶段的平台的主要作战任务：攻击和破坏敌在战场上布设的各式网缆、水下固设的传感器和声纳探测站点等，毁伤战区的敌水下网络战设施，释放信息干扰信号，把水搅浑，改善和扭转水下战的作战态势，为我潜艇、潜器等提供隐蔽的作战环境和时间窗口。 [0005]目前世界主要趋势仍然是和平发展的特征，战争尤其大规模冲突是可以避免的，但是信息战、信息对抗在和平时期一直进行着。水下作战平台使用不同的模块完全可以适应于侦测海中信息和信息对抗。发明内容 [0006]有鉴于此，本发明提供了一种水下碟形航行器，具有航行机动性强的优点，同时能够侦测海上信息、毁伤小目标和完成破障等辅助任务。 [0007]一种水下碟形航行器，包括碟形舱体和碟上舱，其中，所述碟形舱体包括上护板、底板、环形护板和多个空心圆柱体： [0008]所述多个空心的圆柱体并列固定成一体后，由上护板、底板和环形护板将其包覆后形成碟形舱体：所述上护板表面光滑过渡：所述底板为波浪面： [0009]所述碟上舱安装在上护板上，碟上舱包括碟上舱体、水下枪械、导弹发射器、卫星天线和可伸缩天线：所述碟上舱体为空心半球状，与所述上护板连接，并可绕上护板的垂向转动：所述可伸缩天线固定安装在碟上舱体的顶部，所述卫星天线安装在可伸缩天线的顶端：所述导弹发射器和水下机械安装在蝶上舱体内部；所述碟上舱体开设观察窗。 [0010]较佳的，位于中部的圆柱体的长度最大，两侧圆柱体的长度逐渐减小，使碟形舱体呈圆形碟状或椭圆碟形。 [0011]较佳的，所述圆柱体有5个，分别作为动力舱、控制舱、电池舱、浮力平衡舱和衡重 3

CN104554675A 说明书 2/4页平衡舱，并分别容纳泵推进装置、航行控制装置、动力电池、浮力调节装置和配重。 [0012] 进一步的，所述上护板与圆柱体间的空隙以及底板与圆柱体间的空隙填充正浮力材料。 [0013] 较佳的，所述上护板表面涂有吸声涂料。 [0014] 较佳的，所述环形护板的外侧固定有锥形防撞沿，防撞沿的尖瑞朝外。 [0015] 进一步的，所述碟形舱体的后部设置多个用于控制航行器前进和转向的推进喷口，前部设置多个用于控制航行器潜航和上浮的推进喷口。 [00161 所述碟形舱体的各圆柱体中分别安装攻击兵器、机械手、割刀和破障器材。 [0017刀所述碟上舱体内部设置控制水下机械和导弹发射器回旋运动的自动控制装置。 [0018] 较佳的，所述碟上舱体内部设置小目标侦测声纳和信息采集装备。 [0019] 本发明具有如下有益效果： [0020] (1)本发明的一种水下碟形航行器，仿生水下碟形鱼类设计其水动力外型，在圆周各个方向上具有低阻特性，使得其可以在水下快速完成矢量机动：通过将多个具有不同半径和长度的空心圆柱体固连形成碟形轮廓，使得该航行器便于加工，有利于形成流体外形；碟形航行器结构简单，开发的技术难度小，制造工艺简单，制造成本不高，适合于大量使用：各圆柱体互相独立并各自密封，当其中一个泄露，不影响其它圆柱体内的装置正常运转，抗损能力强：空腔圆柱体结构可以提供更大的正浮力。 [0021](2)本发明将碟形舱体的上护板设计成平滑线性，可以提高航行器的机动性：将底板设计成波浪形，减小与海底的接触面积，降低水流阻力，便于航行器起航，增加机动性。 [0022](3)碟形航行器采用扁平的结构，直面的外型，对于来自远距离任何方向的主动声纳探测波束几乎可被完全反射、散射掉，在同等体型中的航行器中具有最小的反射波面积和声反射强度。 [0023](4)本发明在碟形舱体中设置容纳配重的衡重平衡舱，可以调整航行器平衡，增加航行器的稳定性：通过在圆柱体周围的间隙填充正浮力材料，增加浮力并改善航行器的稳定性：通过在环形护板的周围设置防撞沿，提高航行器的牢固性：在航行器的前部和后部设置多个组合工作的推进喷口，提供更多的推进模式，提供航行器机动性。 [0024](5)本发明的航行器并配备侦测传感器、割刀、水下枪械等兵器装备用以破网、破障作战，为机动水雷开辟作战战场，为自航水雷和布雷潜器提供航路保障，是一种适用于信息战和水下战的新型装备，也是我海岸警察部队和海洋考察的必备装备。附图说明 [0025] 图1为本发明的一种水下碟形航行器的总体结构示意图： [0026] 图2()为本发明的一种水下碟形航行器的碟形舱体结构示意图： [0027] 图2(b)为本发明的一种水下碟形航行器的碟形舱体结构示意图： [0028] 图3(a)为本发明的一种水下碟形航行器的碟上舱外部结构示意图： [0029] 图3(b)为本发明的一种水下碟形航行器的碟上舱的内部结构示意图： [00301 其中，1-碟形舱体、2-碟上舱、1-2-泵推进装置、1-3-航行控制装置、1-4-动力电池、1-5-浮力调节装置、2-1-碟上舱体、2-2-观察窗、2-3-可伸缩天线、2-4-卫星天线、2-5-导弹发射器、2-6-水下枪械、1-1-1-上护板、1-1-2-环形护板、1-1-3-防撞沿、 4

CN104554675A 说明书 3/4页 1-1-4-底板、1-1-5-控制舱、1-1-6-动力舱、1-1-7-电池舱、1-1-8-浮力平衡舱、1-1-9-衡重平衡舱。具体实施方式 [0031]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。 [0032] 本发明提供一种适用于水下作战的碟形航行器，主要由碟形体1和碟上舱2（或称塔台)两部分组成。 [0033]其中碟形舱体1包括多个空心圆柱体、上护板1-1-1、底板1-1-4和环形护板 1-1-2:多个空心的圆柱体沿轴向平行排列，互相靠近且中心轴基本等高放置：其中，位于中部的圆柱体半径最大，两侧圆柱体半径依次减小，两相邻圆柱体之间固定连接，各圆柱体的两端封闭，各个圆柱体形成独立的密封耐压舱体。 [0034]上护板1-1-1位于各圆柱体上方，与各圆柱体相切并在切线上与各圆柱体固定连接，形成光滑过渡的表面：底板1-1-4位于各圆柱体下方，沿各圆柱体下侧的部分圆柱面铺设并固定，形成波浪面。上护板1-1-1边缘与地面边缘通过所述环形护板1-1-2连接在一起，形成外表面为扁平碟形的碟形舱体1。该航行器仿生水中鲽鱼或空中飞碟结构，外形上可以选成圆碟形或椭碟形。可通过设置圆柱体的长度，将所有圆柱体排列后形成的形状为圆形时，可形成圆蝶形的蝶形舱体：改变各圆柱体的长度，将所有圆柱体排列后形成的形状为椭圆形时，可形成椭圆蝶形的蝶形舱体。 [0035]所述碟上舱2为航行器的作战塔台，可绕碟底进行的旋转机动所述碟上舱2主要由碟上舱体2-1、观测窗2-2、水下枪械2-6、导弹发射器2-5、卫星天线2-4和可伸缩天线 2-3等组成。碟上舱体2-1主体为半球形结构，顶部装有卫星天线2-4和可伸缩天线2-3 等。碟上舱2内装有的对空攻击的小型导弹发射器2-5和水平射击的水下枪械2-6，可完成对各种浮游小型目标的快速杀伤和攻击。卫星天线2-4配有各式传感器用来感知目标的各种必要的参数，也为接收其它平台信息和新作战指令提供支持。可伸缩天线2-3可完成出水有源对准和通信。 [0036]所述碟形体1和碟上舱2根据作战需求可进行如下功能扩展： [0037]碟形体1各管舱也可用来安装大口径的攻击兵器、机械手、割刀和破障器材等。 [0038]碟形体1不采用自旋移动模式时，碟上舱2内配备有旋转装置、自动控制装置、方位和姿态传感器等，构建起自动旋转射击平台，为水下枪械2-6等武器系统提供自由射角而进行回旋运动，并为攻击目标提供精确宽阔的目标捕捉窗口。 [0039]碟上舱2可配备有小目标侦测声纳和信息收采装备。在舱顶面可装有平面和空间声基阵，用来测量、解算周边的机动水中目标的位置信息。为了控制其运动特性碟上舱2还可安装有姿态传感器和导航定位系统。 [0040]根据不同的任务模块，可以配载多种传感器，其中包括：遥控天线，GPS定位系统 (北斗系统)，可展开式四元线列声基阵等。 [0041]可配载多种兵器装备，其中包括：自卫武器，水下枪支，水下信号发射装置，超空泡小口径火箭弹，信息干扰装置等。 [0042]蝶形舱体中的圆柱体分别作为各功能舱，从碟形舱体1的前端至后端分别作为动力舱1-1-6、控制舱1-1-5、电池舱1-1-7、浮力平衡舱1-1-8和衡重平衡舱1-1-9，并分别容 5