一种新的无人潜航器推进系统及其工作方法与流程

技术特征：
1.一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的系统包括在无人潜航器船体（17）上分布式排布的若干带有矢量控制功能的间歇式喷水推进装置；所述的间歇式喷水推进装置包括双向喷管喷水推进装置（18）和四向喷管的喷水推进装置（16）；所述的双向喷管的喷水推进装置包括喷水装置、支撑装置及驱动装置；所述的喷水装置包括喷管（1）、转向阀（2）、喷水单向阀（3）、储水管（11）、吸水口（12）、变形腔管（14）；所述的转向阀包括转向阀的球头和转向阀的直管两部分，所述的喷管（1）两端为圆管，中间为球壳；转向阀的球头与喷管嵌套成球阀；转向阀的直管下端与储水管（11）嵌套,在转向阀的直管靠近储水管顶端的位置安装第一齿轮（5）以及第二齿轮（10），第二齿轮（10）与转向阀（2）的直管部分相连，第一齿轮（5）以及第二齿轮（10）齿轮啮合；当需要调整喷水方向时，通过第一齿轮（5）以及第二齿轮（10）传动使转向阀（2）发生转动，转向阀球头的横向开口从通向喷管的其中一个圆管转向另一个圆管，从而改变水流从喷管喷出时的方向；所述的储水管（11）为l形管，储水管（11）的一端在船体外与水体接触，另一端在船体内；储水管与水体接触的一端与转向阀的直管嵌套，同时在与水体接触的部分设置有吸水口（12），吸水口外侧壁形成一个内凹平台，平台上打螺纹孔以固定吸水单向阀（13）；储水管（11）的在船体内的一端与变形腔管（14）连接，变形腔管与储水管之间保持密封；所述的变形腔管采用波纹管形式，与连杆（15）相连，并与储水管位于船体内的部分相连同时保持密封；在工作时，连杆（15）驱动变形腔管（14）产生变形，连杆拉伸变形腔管使其空腔体积变大从而吸水，连杆推动变形腔管使其空腔体积变小从而喷水，从而可以实现间歇式喷水的功能。2.根据权利要求1所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的分布式排布方案为：将若干个喷水推进装置安装在无人潜航器船体（17）的船身、船头和船尾的侧面；船身部分安装两排喷水推进装置，船身两排双向喷管的喷水推进装置的喷管方向与船体轴线平行，负责提供无人潜航器前进和倒退所需的推力；在船头和船尾关于船体轴线对称地安装八个四向喷管的喷水推进装置，其储水管轴线与船体轴线平行，喷管方向与船体轴线垂直，负责提供无人潜航器上浮、下潜、转弯、左右侧移所需的推力。3.根据权利要求1所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的转向阀的球头被剖空的部分成弧线状，两个开口互成90
°
，竖向的开口通向直管，横向的开口通向喷管。4.根据权利要求1所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的喷管（1）的球壳将转向阀的球头嵌套住形成球阀，喷管（1）的圆管的末端内侧内凹形成平台并打螺纹孔以固定喷水单向阀（3）；支撑装置包括固定支架（9）、耳片（4）；耳片（4）位于喷管（1）的球壳侧下方，耳片（4）与齿轮轴（6）连接，耳片的作用是固定齿轮轴（6）的上端；所述的喷管（1）可拆，用以安装转向阀（2），且安装后保持密封；所述的喷管通过固定支座（9）固定在船体上；所述的固定支座（9）上半段为圆环，与喷管的圆管相连起固定作用，下半段为直杆，固定在船体上。5.根据权利要求3所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的驱动装置包括齿轮轴（6）、电机（8）、第一齿轮（5）、第二齿轮（10）；齿轮轴（6）为实心圆轴，其上端被耳
片（4）固定，齿轮轴（6）中部在船体上由轴承支座（7）支撑，齿轮轴另一端在船体内与电机（8）相连，在中部与第一齿轮（5）相连；在工作时，电机（8）带动齿轮轴（6）转动，从而带动齿轮轴上的第一齿轮（5），第一齿轮（5）带动第二齿轮（10）转动，使转向阀发生转动，从而实现球头的转动，改变喷水方向。6.根据权利要求3所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的吸水单向阀（13）和喷水单向阀（3）均为双瓣对夹旋启式单向阀，吸水单向阀开启方向朝向储水管内，喷水单向阀开启方向朝向喷管外；吸水单向阀通过螺栓连接于吸水口处的平台，喷水单向阀通过螺栓连接于喷管末端内侧喷水口处的平台；单向阀工作时，阀瓣围绕转轴旋转开合，扭转弹簧和单向阀阀壁的凸台限制阀瓣只能进行单方向的开合；在吸水时，吸水单向阀开启而喷水单向阀关闭，水流从吸水口流入储水管；在喷水时，吸水单向阀关闭而喷水单向阀开启，水流从喷管喷出。7.根据权利要求1所述的一种新的无人潜航器推进系统，其特征在于，所述的四向喷管的喷水推进装置的除喷管与双向喷管的喷水推进装置的不一致外，其余结构一致，所述的四向喷管的喷水推进装置的喷管包含四个位于同一平面内的圆管，相邻圆管之间互相垂直，一组圆管长，另外组圆管短，长圆管与固定支架（9）相连；在工作时，长圆管负责提供向上和向下的推力，短圆管负责提供向左和向右的推力，通过转动转向阀球头可选择四个方向的圆管中的任一个进行喷水。8.一种新的无人潜航器推进系统的工作方法，其特征在于，通过在无人潜航器上以分布式排布的方式安装带有矢量控制功能的间歇式喷水推进装置，为无人潜航器提供前进、倒退、上浮、下潜、转弯、侧移所需的推力；在无人潜航器需要前进或倒退时，由潜航器侧面的喷水推进装置向后或向前喷水，提供向前或向后的推力；当无人潜航器需要上浮或下潜时，由头尾处的喷水推进装置向下或向上喷水，提供向上或向下的推力；当无人潜航器需要向左或向右侧移时，由头尾处的喷水推进装置向右或向左喷水，提供向左或向右的推力；当无人潜航器需要向左或向右转弯时，由头部的喷水推进装置向右或向左喷水，尾部的喷水推进装置向左或向右喷水，从而提供逆时针或顺时针方向的扭矩。9.根据权利要求8所述的一种新的无人潜航器推进系统的工作方法，其特征在于，其中喷水推进装置的矢量控制功能的实现过程如下：当无人潜航器需要不同方向的推力时，由船体内的与齿轮轴相连的电机带动齿轮轴发生转动，进而带动齿轮轴上的齿轮和转向阀的齿轮转动，使转向阀发生转动，转向阀的球头的横向开口从通向喷管的其中一个圆管转向另一个，最终改变水流从喷管喷出时的方向。

技术总结
本发明公开了一种新的无人潜航器推进系统及其工作方法，属于潜航器的设计领域，系统包括分布式排布的若干带有矢量控制功能的间歇式喷水推进装置；所述的间歇式喷水推进装置包括双向喷管和四向喷管的喷水推进装置；所述的双向喷管的喷水推进装置包括喷水装置、支撑装置及驱动装置；本发明的无人潜航器推进系统方案采用了间歇式喷水推进方式，产生的噪音会大大减少，有利于提高无人潜航器在水下的工作时的隐蔽性。将具有矢量控制功能的喷水推进装置进行分布式排布可以使无人潜航器更快速地完成前进、倒退、上浮、下潜、转弯、侧移等运动，提高无人潜航器在水下的机动性能，同时可降低对单个推进装置功率的需求。对单个推进装置功率的需求。对单个推进装置功率的需求。


技术研发人员：周丽 丁鹏冲 邱涛
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/2/8