一种滑翔空投式无人帆船

1.本发明涉及航空航天技术领域，尤其是涉及一种滑翔空投式无人帆船。


背景技术：

2.随着应用太阳能飞艇进行对海观测条件的日渐成熟，应用太阳能飞艇投放下落式载荷进行探测也将得以实现。目前使用的下落式载荷，包括伞降、自由落体等不可控投放方式和空投滑翔飞行器的可控投放。不可控投放方式存在航线、落点不可控、投放距离短等劣势，而可控投放的飞行器滑翔时间有限，而且无法着水进行水面观测任务。
3.空投式的水上航行器存在航线、落点不可控、投放距离短等劣势，若水上航行器使用螺旋桨推进，还存在续航时间较短、难以与太阳能飞艇长时间协同观测的问题。
4.现有技术中缺少一种既可以实现定点投放，又可以实现长时间续航的无人帆船完成观测任务。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种滑翔空投式无人帆船，具有较长的投放距离和较高的落点精度，着水后能够利用风力进行低能量消耗的航行，能实现大范围内快速精确到达、长时间空海协同的协同观测。
6.为实现上述目的，本发明提供了一种滑翔空投式无人帆船，包括第一无人帆船装置和第二无人帆船装置，所述第一无人帆船装置和第二无人帆船装置对称分布，所述第一无人帆船装置上设置有主帆，所述主帆上一侧有副翼，所述副翼一端设置有尾翼撑杆，所述尾翼撑杆一端套设于主帆上，其另一端设置有垂直尾翼，所述垂直尾翼上设置有方向舵。
7.优选的，所述主帆一端与浮箱的一侧连接，所述浮箱的另一侧的两端分别设置有水下支柱和水平尾翼，所述水下支柱、水平尾翼均与接头机匣连接，所述水平尾翼上设置有升降舵。
8.优选的，所述浮箱与主帆之间通过设置于浮箱两端的主帆转轴和主帆销轴连接。
9.优选的，所述接头机匣的另一侧与设置有第一双船接头组件。
10.优选的，所述第一无人帆船装置上的第一双船接头组件和设置于第二无人帆船装置的第二双船接头组件连接。
11.因此，本发明采用上述一种滑翔空投式无人帆船，其技术效果如下：
12.(1)滑翔投放能力延长了无人船的投放距离，增加了投放精度。
13.(2)采用风力进行水上航行的能力降低了航行需用功率，使无人船能够长时间航行。
14.(3)本发明所具备的能力有利于快速精确部署，有利于与飞艇等载机平台实施长时间协同观测。
15.(4)本发明所采用的方案，空水转换阶段需移动的部件少，简单可靠。
16.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
17.图1是本发明一种滑翔空投式无人帆船在空中的示意图；
18.图2是本发明一种滑翔空投式无人帆船着水分离时的示意图；
19.图3是本发明一种滑翔空投式无人帆船在水上竖起的示意图；
20.图4是本发明一种滑翔空投式无人帆船竖起后垂直尾翼与主帆平行时的示意图；
21.图5是本发明一种滑翔空投式无人帆船主帆脱离主帆销轴时的示意图；
22.图6是本发明一种滑翔空投式无人帆船第一双船接组件的局部示意图。
23.附图标记
24.1、第一无人帆船装置；2、第二无人帆船装置；3、主帆；4、浮箱；5、水下支柱；6、接头机匣；7、水平尾翼；8、升降舵；9、尾翼撑杆；10、垂直尾翼；11、方向舵；12、副翼；13、第一双船接组件；14、主帆转轴；15、主帆插销；16、第一凸起；17、第一连接片；18、第一通孔；19、第二通孔；20、第一凹槽；21、第二凹槽；22、第二双船接组件；23、第二凸起；24、第二连接片；25、第三凹槽；26、第四凹槽。
具体实施方式
25.以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
26.除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
27.如图1所示，本发明提供了一种滑翔空投式无人帆船，包括第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2，第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2对称分布。在空中时，第一无人帆船装置1上设置的第一双船接头组件13和设置于第二无人帆船装置2的第二双船接头组件22连接。
28.第一无人帆船装置1上设置有主帆3，主帆3上一侧设置有副翼12，副翼12一端设置有尾翼撑杆9，尾翼撑杆9一端套设于主帆3上，其另一端设置有垂直尾翼10，垂直尾翼10上设置有方向舵11。浮箱4与主帆3之间通过设置于浮箱4两端的主帆转轴14和主帆销轴15连接。
29.第一无人帆船装置1的主帆3一端与浮箱4的一侧连接，浮箱4的另一侧的两端分别设置有水下支柱5和水平尾翼7，水下支柱5、水平尾翼7均与接头机匣6连接，水平尾翼7上设置有升降舵8，接头机匣6的另一侧与设置于第一双船接头组件13上的第一凸起16连接。
30.如图5所示，第一凸起16上设置有第一连接片17，第一连接片17两端设置有第一通孔18和第二通孔19，第一凸起16的一侧设置有第一凹槽20，第一凹槽20设置于接头机匣6上，第一凹槽20内设置有第二凹槽21。
31.设置于第二无人帆船装置2上的第二双船接头组件22上设置有第二凸起23，第二
凸起23与第一双船接头组件13上的第一凸起16相同，第二凸起23上设置有第二连接片24，第二连接片24与第一双船组件13上的第一连接片17相同，第二连接片24两端设置有第三通孔和第四通孔，第二凸起23一侧设置有第三凹槽25，第三凹槽25与第一双船组件13上的第一凹槽20相同，第三凹槽25内设置有第四凹槽26，第四凹槽26与第一双船组件13上的第二凹槽21相同。
32.当第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2连接时，设置于第一双船接头组件13上的的第一凹槽20套设在设置于第二双船接头件22上的第二凸起23上，第二凹槽21套设在第二连接片24上，第一凸起16与第三凹槽25连接，第一连接片17与第四凹槽26连接。
33.第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2连接在一起时组合形成滑翔机，从空中平台投放，依托卫星导航系统和自动控制系统向预定区域飞行，在预定区域完成着水降落。期间，任务载荷执行空中任务。
34.主帆2采用对称翼型，在空中作为滑翔机的主翼，由主帆转轴14与主帆插销15固定于浮箱4上。主帆3外段有副翼12，提供滚转操纵。浮箱4与接头机匣6之间的水下支柱5也采用对称翼型，在空中作为内翼段提供部分升力。后水下翼面(水平尾翼7及升降舵8)采用对称翼型，在空中作为水平尾翼7。垂直尾翼10由尾翼撑杆9连接至主帆3，主帆3上设置有方向舵11，提供航向稳定性及操纵性。
35.当以图2所示形态着水后，第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2之间接头解锁，两船分离。分离后的无人船在重力与浮力形成的力矩的作用下起竖，使主帆3与水面垂直，如图3所示。尾翼撑杆9上的转轴解锁，垂直尾翼10在重力作用下转动至与主帆3平行并锁定，如图4所示。主帆插销15解锁，使主帆3能够自由转动，完成空水转换，如图5所示。
36.在水上，第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2采用浮箱4提供主要浮力，其重心在浮箱4以下，提供保持主帆3面竖直的力矩。第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2的水下部分具有较高的侧向阻尼和航向稳定性，可保证无人船的船头指向相对水体的航行方向。通过后部的升降舵8，第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2可以进行航向操纵。
37.在水上主帆插销15解锁后，主帆3与浮箱4上设置的主帆转轴14连接，主帆3可自由转动。垂直尾翼10转动至与主帆3平行的位置并锁定，在风力作用下提供促使主帆3面与风向平行的力矩。通过垂直尾翼10上的方向舵11和副翼12，在风力作用下形成使主帆3向相应方向偏转的力矩，形成迎角，产生侧向的升力。若升力在船头方向的分量为正值，无人船即获得前进的推力。通过自动控制系统控制船的航向、垂直尾翼10和主帆3的偏转，可以使得第一无人帆船装置1和第二无人帆船装置2向前航行。
38.因此，本发明采用上述一种滑翔空投式无人帆船，具有较长的投放距离和较高的落点精度，着水后能够利用风力进行低能量消耗的航行，能实现大范围内快速精确到达、长时间空海协同的协同观测。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种滑翔空投式无人帆船，其特征在于：包括第一无人帆船装置和第二无人帆船装置，所述第一无人帆船装置和第二无人帆船装置对称分布，所述第一无人帆船装置上设置有主帆，所述主帆上一侧有副翼，所述副翼一端设置有尾翼撑杆，所述尾翼撑杆一端套设于主帆上，其另一端设置有垂直尾翼，所述垂直尾翼上设置有方向舵。2.根据权利要求1所述的一种滑翔空投式无人帆船，其特征在于：所述主帆一端与浮箱的一侧连接，所述浮箱的另一侧的两端分别设置有水下支柱和水平尾翼，所述水下支柱、水平尾翼均与接头机匣连接，所述水平尾翼上设置有升降舵。3.根据权利要求1所述的一种滑翔空投式无人帆船，其特征在于：所述浮箱与主帆之间通过设置于浮箱两端的主帆转轴和主帆销轴连接。4.根据权利要求2所述的一种滑翔空投式无人帆船，其特征在于：所述接头机匣的另一侧与设置有第一双船接头组件。5.根据权利要求4所述的一种滑翔空投式无人帆船，其特征在于：所述第一无人帆船装置上的第一双船接头组件和设置于第二无人帆船装置的第二双船接头组件连接。

技术总结
本发明公开了一种滑翔空投式无人帆船，包括第一无人帆船装置和第二无人帆船装置，所述第一无人帆船装置和第二无人帆船装置对称分布，所述第一无人帆船装置上设置有主帆，所述主帆上一侧有副翼，所述副翼一端设置有尾翼撑杆，所述尾翼撑杆一端套设于主帆上，其另一端设置有垂直尾翼，所述垂直尾翼上设置有方向舵。本发明采用上述的一种滑翔空投式无人帆船，具有较长的投放距离和较高的落点精度，着水后能够利用风力进行低能量消耗的航行，能实现大范围内快速精确到达、长时间空海协同的协同观测。同观测。同观测。


技术研发人员：孙康文 赵晨轩 杜华飞 刘虎 田永亮
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2022.12.27
技术公布日：2023/4/20