一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼及其工作方法
技术领域
1.本发明涉及水下滑翔机技术领域，尤其是涉及一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼及其工作方法。
背景技术：2.水下滑翔机作为一种新型的水下机器人，对能源的需求量很小，因此可以高效率、长时间地在海洋中航行。虽然水下滑翔机在航行速度上不及其他自主水下航行器，但是，低成本和低维护费用的优点使其成为一种被广泛应用于海洋监测的水下航行器，又因为可以重复使用和大量投放，水下滑翔机在大范围海洋探索中发挥着重要作用。
3.在理想状态下，水下滑翔机的运动范围是一个平面，当受到海流的影响时，它在水下执行任务时其运动轨迹并不是可控的，虽然在翼身融合水下滑翔机两翼加装推进器可以提高水下滑翔机的机动性和操纵性，但这会降低水下滑翔机的隐蔽性和续航能力。
技术实现要素：4.发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，在避免加装推进器的前提下提高水下滑翔机的机动性和操纵性。并提供了其工作方法。
5.技术方案：一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，包括两个对称设置的折叠t型翼本体，分别安装于翼身融合水下滑翔机下表面左右两主翼下方，折叠t型翼本体包括t型翼立柱、t型翼水平半翼，t型翼立柱的一端通过t型翼一级折叠结构与翼身融合水下滑翔机转动连接，t型翼水平半翼设有两个，分别通过t型翼二级折叠结构与t型翼立柱的另一端转动连接，两个t型翼水平半翼构成一整个t型翼水平翼；t型翼一级折叠结构、t型翼二级折叠结构均为齿形配合结构且均设有转动动力源。
6.进一步的，t型翼一级折叠结构包括设置于t型翼立柱一端面的多个依次间隔开设的内凹结构一，使t型翼立柱的一端面呈柱形齿状结构，翼身融合水下滑翔机下表面对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构一，每个圆柱状突出结构一依次插入对应的一个内凹结构一中并分别通过一个转动轴一连接，电机一在其中一个圆柱状突出结构一处安装于翼身融合水下滑翔机上，其电机轴与其中一个转动轴一连接。
7.进一步的，t型翼二级折叠结构包括设置于t型翼立柱另一端面的多个依次间隔开设的内凹结构二，使t型翼立柱的另一端面呈柱形齿状结构，t型翼水平半翼的一端面上对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构二，两个t型翼水平半翼上的圆柱状突出结构二依次插入对应的一个内凹结构二中，其中一个t型翼水平半翼上的每个圆柱状突出结构二的同向一端面与凹结构二的同向一内侧面贴合，另一个t型翼水平半翼上的每个圆柱状突出结构二的同向一端面与凹结构二的同向另一内侧面贴合，其中一个t型翼水平半翼上的每个圆柱状突出结构二分别通过一个转动轴二与对应的内凹结构二转动连接，另一个t型翼水平半翼上的每个圆柱状突出结构二分别通过一个转动轴三与对应的内凹结构二转
动连接，使t型翼立柱的内凹结构二处分别安装有电机二、电机三，电机二的电机轴与其中一个转动轴二连接，电机三的转动轴与其中一个转动轴三连接。
8.最佳的，本t型翼还包括安装于翼身融合水下滑翔机内的控制器，t型翼一级折叠结构、t型翼二级折叠结构上的转动动力源分别与控制器信号连接。
9.最佳的，两个折叠t型翼本体关于翼身融合水下滑翔机的中轴线对称间隔设置，两个折叠t型翼本体关于翼身融合水下滑翔机的中轴线对称间隔设置，t型翼立柱的宽度p为翼身融合水下滑翔机总长度h的0.25～0.333倍，t型翼立柱的长度q为翼身融合水下滑翔机总宽度b的0.125～0.1475倍；t型翼水平翼的长度n为t型翼立柱长度q的0.5～0.75倍，t型翼水平翼的宽度m与t型翼立柱的宽度p相等。
10.一种上述的翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼的工作方法，折叠t型翼包括三种状态，分别为完全收起状态、一级展开状态、完全展开状态；
11.在完全收起状态下，折叠t型翼本体完全收纳于翼身融合水下滑翔机内；
12.在一级展开状态下，翼身融合水下滑翔机内的动力源转动90
°
，带动t型翼立柱转动，使其垂直于翼身融合水下滑翔机；
13.在完全展开状态下，t型翼二级折叠结构处的动力源启动，使两个t型翼水平半翼分别垂直于t型翼立柱，三者构成t型结构。
14.最佳的，当需要改变翼身融合水下滑翔机俯仰角时，首先t型翼立柱经过第一级展开从翼身融合水下滑翔机腹部释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼由垂直状态展开为水平状态，完成二级展开，再通过改变两侧两个折叠t型翼本体上的t型翼水平翼的攻角，使两个t型翼水平翼同步改变攻角并保证攻角相同以改变改变翼身融合水下滑翔机的俯仰角。
15.最佳的，当需要改变翼身融合水下滑翔机横滚角时，首先t型翼立柱经过第一级展开从翼身融合水下滑翔机下表面释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼由垂直状态展开为水平状态，完成二级展开，，再通过改变两侧两个折叠t型翼本体上的t型翼水平翼的攻角，使两个t型翼水平翼分别改变攻角并保证攻角不同，使两者的其中一个提供相对翼身融合水下滑翔机上升的力，另一个提供相对翼身融合水下滑翔机下降的力，改变改变翼身融合水下滑翔机的横滚角。
16.有益效果：与现有技术相比，本发明的优点是：
17.1、本发明可以调节翼身融合水下滑翔机在水下滑翔过程中的俯仰角，在下潜深度不变的情况下，可改变水下滑翔机完成一个下潜上浮周期的航行距离，实现一款水下滑翔机完成一个周期不同航程的组网监测。
18.2、本发明可以在翼身融合水下滑翔机左右两翼未安装推进器的情况下，完成向左向右偏航的高机动性滑翔，实现更大范围的数据采集和目标探测与跟踪。
19.3、本发明只通过展开折叠t型翼本体后改变t型翼水平半翼的攻角就能使翼身融合水下滑翔机的俯仰角改变范围增大，并能够直接代替其他翼身融合水下滑翔机左右两翼的螺旋桨推进装置，使得翼身融合水下滑翔机在系统整体性和滑翔隐蔽性上都有提升。
附图说明
20.图1为本发明处于完全收起状态的结构示意图；
21.图2为本发明处于一级展开状态的结构示意图；
22.图3为本发明处于完全展开状态的结构示意图；
23.图4为本发明t型翼一级折叠结构处的结构示意图；
24.图5为本发明t型翼二级折叠结构处的结构示意图；
25.图6为t型翼水平半翼与t型翼立柱的连接结构示意图；
26.图7为t型翼立柱的结构示意图；
27.图8为翼身融合水下滑翔机俯仰角改变原理示意图；
28.图9为翼身融合水下滑翔机横滚角改变原理示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
30.一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，如图1～7所示，包括两个对称设置的折叠t型翼本体2，分别为左t型翼201和右t型翼202。
31.两个折叠t型翼本体2分别安装于翼身融合水下滑翔机1下表面左右两主翼下方，折叠t型翼本体2包括t型翼立柱4以及两个t型翼水平半翼6，两个t型翼水平半翼6组成一整个t型翼水平翼。
32.t型翼立柱4的一端通过t型翼一级折叠结构3与翼身融合水下滑翔机1转动连接，t型翼一级折叠结构3包括设置于t型翼立柱4一端面的多个依次间隔开设的内凹结构一41，使t型翼立柱4的一端面呈柱形齿状结构，翼身融合水下滑翔机1下表面对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构一，每个圆柱状突出结构一依次插入对应的一个内凹结构一41中并分别通过一个转动轴一连接，电机一在其中一个圆柱状突出结构一处安装于翼身融合水下滑翔机1上，其电机轴与其中一个转动轴一连接。
33.两个t型翼水平半翼6分别通过t型翼二级折叠结构5与t型翼立柱4的另一端转动连接，t型翼二级折叠结构5包括设置于t型翼立柱4另一端面的多个依次间隔开设的内凹结构二42，使t型翼立柱4的另一端面呈柱形齿状结构，t型翼水平半翼6的一端面上对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构二61，两个t型翼水平半翼6上的圆柱状突出结构二61依次插入对应的一个内凹结构二42中，其中一个t型翼水平半翼6上的每个圆柱状突出结构二61的同向一端面与凹结构二42的同向一内侧面贴合，另一个t型翼水平半翼6上的每个圆柱状突出结构二61的同向一端面与凹结构二42的同向另一内侧面贴合，其中一个t型翼水平半翼6上的每个圆柱状突出结构二61分别通过一个转动轴二与对应的内凹结构二42转动连接，另一个t型翼水平半翼6上的每个圆柱状突出结构二61分别通过一个转动轴三与对应的内凹结构二42转动连接，使t型翼立柱4的内凹结构二42处分别安装有电机二、电机三，电机二的电机轴与其中一个转动轴二连接，电机三的转动轴与其中一个转动轴三连接。
34.本发明还包括安装于翼身融合水下滑翔机1内的控制器，电机一、电机二、电机三分别与控制器信号连接，通过控制器发出指令，控制t型翼立柱4以及两个t型翼水平半翼6的旋转度。
35.两个折叠t型翼本体2关于翼身融合水下滑翔机1的中轴线对称间隔设置，t型翼立柱4的宽度p为翼身融合水下滑翔机1总长度h的0.25～0.333倍，t型翼立柱4的长度q为翼身
融合水下滑翔机1总宽度b的0.125～0.1475倍；t型翼水平翼的长度n为t型翼立柱4长度q的0.5～0.75倍，t型翼水平翼的宽度m与t型翼立柱4的宽度p相等。
36.上述的翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼的工作方法，其包括三个工作状态，分为为完全收起状态、一级展开状态、完全展开状态。
37.在完全收起状态下，折叠t型翼本体2完全收纳于翼身融合水下滑翔机1内。
38.在一级展开状态下，翼身融合水下滑翔机1内的电机一转动90
°
，使t型翼立柱4垂直于翼身融合水下滑翔机1。
39.在完全展开状态下，电机二、电机三分别启动，使两个t型翼水平半翼6分别垂直(上下垂直)于t型翼立柱4，三者构成t型结构。
40.如图8所示，当需要通过本折叠t型翼来改变翼身融合水下滑翔机1俯仰角时，首先t型翼立柱4经过第一级展开翼身融合水下滑翔机1腹部释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼由垂直状态展开为水平状态，至此，完成二级展开。进而，为了改变翼身融合水下滑翔机1俯仰角，需要左t型翼201与右t型翼202同步改变攻角并保证攻角相同。由于t型翼为水下滑翔机提供了额外的升力，则水下滑翔机可以实现俯仰角的改变。
41.以下潜过程为例，水下来流的方向并不是稳定且明确的，但只要左t型翼201与右t型翼202提供的升力相对于翼身融合水下滑翔机1向上，由于两左t型翼201与右t型翼202位于翼身融合水下滑翔机1后部，则翼身融合水下滑翔机1下潜的俯冲角增大，既在航程相同时，翼身融合水下滑翔机1下潜的深度更深。
42.且左t型翼201与右t型翼202提供的升力相对于翼身融合水下滑翔机1向上时，不仅仅有向上的分力，也会提供向前的分力，这个分力可以提高翼身融合水下滑翔机1的航速，使翼身融合水下滑翔机1能够更好的抵御水下的海流。
43.如图9所示，当需要通过本折叠t型翼来改变翼身融合水下滑翔机1横滚角时，首先t型翼立柱4经过第一级展开从水下滑翔机本体下表面释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼6由垂直状态展开为水平状态，至此，完成二级展开。进而，为了改变水下滑翔机横滚角，需要左t型翼201与右t型翼202分别改变其攻角，使两者的其中一个提供相对翼身融合水下滑翔机1上升的力，另一个提供相对翼身融合水下滑翔机1下降的力，通过左右两t型翼上升力和下降力的共同作用，使翼身融合水下滑翔机1的横滚角发生改变。
44.以翼身融合水下滑翔机1下潜过程中向左偏航为例，水下来流的方向并不是稳定且明确的，但只要左侧t型翼201的t型翼水平翼相对于来流上表面流速慢下表面流速快，则水流对上表面的压强大，对下表面的压强小，左侧t型翼201相对于翼身融合水下滑翔机1的升力相对于形心有一个逆时针的力矩(从翼身融合水下滑翔机1后方向前看向前方的情况下)；右侧t型翼202的t型翼水平翼相对于来流上表面流速快下表面流速慢，则水流对上表面的压强小，对下表面的压强大，右侧t型翼201相对于翼身融合水下滑翔机1的升力相对于形心有一个逆时针的力矩(从翼身融合水下滑翔机1后方向前看向前方的情况下)。综上，左t型翼201与右t型翼202产生的升力的力矩之和使水下滑翔机向左偏航，横滚角改变。
技术特征：1.一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，其特征在于：包括两个对称设置的折叠t型翼本体(2)，分别安装于翼身融合水下滑翔机(1)下表面左右两主翼下方，折叠t型翼本体(2)包括t型翼立柱(4)、t型翼水平半翼(6)，t型翼立柱(4)的一端通过t型翼一级折叠结构(3)与翼身融合水下滑翔机(1)转动连接，t型翼水平半翼(6)设有两个，分别通过t型翼二级折叠结构(5)与t型翼立柱(4)的另一端转动连接，两个t型翼水平半翼(6)构成一整个t型翼水平翼；t型翼一级折叠结构(3)、t型翼二级折叠结构(5)均为齿形配合结构且均设有转动动力源。2.根据权利要求1所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，其特征在于：t型翼一级折叠结构(3)包括设置于t型翼立柱(4)一端面的多个依次间隔开设的内凹结构一(41)，使t型翼立柱(4)的一端面呈柱形齿状结构，翼身融合水下滑翔机(1)下表面对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构一，每个圆柱状突出结构一依次插入对应的一个内凹结构一(41)中并分别通过一个转动轴一连接，电机一在其中一个圆柱状突出结构一处安装于翼身融合水下滑翔机(1)上，其电机轴与其中一个转动轴一连接。3.根据权利要求1所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，其特征在于：t型翼二级折叠结构(5)包括设置于t型翼立柱(4)另一端面的多个依次间隔开设的内凹结构二(42)，使t型翼立柱(4)的另一端面呈柱形齿状结构，t型翼水平半翼(6)的一端面上对应设有多个依次间隔设置的圆柱状突出结构二(61)，两个t型翼水平半翼(6)上的圆柱状突出结构二(61)依次插入对应的一个内凹结构二(42)中，其中一个t型翼水平半翼(6)上的每个圆柱状突出结构二(61)的同向一端面与凹结构二(42)的同向一内侧面贴合，另一个t型翼水平半翼(6)上的每个圆柱状突出结构二(61)的同向一端面与凹结构二(42)的同向另一内侧面贴合，其中一个t型翼水平半翼(6)上的每个圆柱状突出结构二(61)分别通过一个转动轴二与对应的内凹结构二(42)转动连接，另一个t型翼水平半翼(6)上的每个圆柱状突出结构二(61)分别通过一个转动轴三与对应的内凹结构二(42)转动连接，使t型翼立柱(4)的内凹结构二(42)处分别安装有电机二、电机三，电机二的电机轴与其中一个转动轴二连接，电机三的转动轴与其中一个转动轴三连接。4.根据权利要求1所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，其特征在于：还包括安装于翼身融合水下滑翔机(1)内的控制器，t型翼一级折叠结构(3)、t型翼二级折叠结构(5)上的转动动力源分别与控制器信号连接。5.根据权利要求1所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼，其特征在于：两个折叠t型翼本体(2)关于翼身融合水下滑翔机(1)的中轴线对称间隔设置，t型翼立柱(4)的宽度p为翼身融合水下滑翔机(1)总长度h的0.25～0.333倍，t型翼立柱(4)的长度q为翼身融合水下滑翔机(1)总宽度b的0.125～0.1475倍；t型翼水平翼的长度n为t型翼立柱(4)长度q的0.5～0.75倍，t型翼水平翼的宽度m与t型翼立柱(4)的宽度p相等。6.一种如权利要求1～5任一所述的翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼的工作方法，其特征在于，折叠t型翼包括三种状态，分别为完全收起状态、一级展开状态、完全展开状态；在完全收起状态下，折叠t型翼本体(2)完全收纳于翼身融合水下滑翔机(1)内；在一级展开状态下，翼身融合水下滑翔机(1)内的动力源转动90
°
，带动t型翼立柱(4)转动，使其垂直于翼身融合水下滑翔机(1)；在完全展开状态下，t型翼二级折叠结构(5)处的动力源启动，使两个t型翼水平半翼
(6)分别垂直于t型翼立柱(4)，三者构成t型结构。7.根据权利要求6所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼的工作方法，其特征在于：当需要改变翼身融合水下滑翔机(1)俯仰角时，首先t型翼立柱(4)经过第一级展开从翼身融合水下滑翔机(1)腹部释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼由垂直状态展开为水平状态，完成二级展开，再通过改变两侧两个折叠t型翼本体(2)上的t型翼水平翼的攻角，使两个t型翼水平翼同步改变攻角并保证攻角相同以改变改变翼身融合水下滑翔机(1)的俯仰角。8.根据权利要求6所述的一种翼身融合水下滑翔机用折叠t型翼的工作方法，其特征在于：当需要改变翼身融合水下滑翔机(1)横滚角时，首先t型翼立柱(4)经过第一级展开从翼身融合水下滑翔机(1)下表面释放出来，然后进行第二级展开，t型翼水平翼由垂直状态展开为水平状态，完成二级展开，，再通过改变两侧两个折叠t型翼本体(2)上的t型翼水平翼的攻角，使两个t型翼水平翼分别改变攻角并保证攻角不同，使两者的其中一个提供相对翼身融合水下滑翔机(1)上升的力，另一个提供相对翼身融合水下滑翔机(1)下降的力，改变改变翼身融合水下滑翔机(1)的横滚角。
技术总结本发明公开了一种翼身融合水下滑翔机用折叠T型翼，包括两个对称设置的折叠T型翼本体，分别安装于翼身融合水下滑翔机下表面左右两主翼下方，折叠T型翼本体包括T型翼立柱、T型翼水平半翼，T型翼立柱的一端通过T型翼一级折叠结构与翼身融合水下滑翔机转动连接，T型翼水平半翼设有两个，分别通过T型翼二级折叠结构与T型翼立柱的另一端转动连接；T型翼一级折叠结构、T型翼二级折叠结构均为齿形配合结构且均设有转动动力源。并公开了其工作方法。本发明可以在翼身融合水下滑翔机左右两翼未安装推进器的情况下，完成向左向右偏航的高机动性滑翔，实现更大范围的数据采集和目标探测与跟踪。跟踪。跟踪。
技术研发人员：洪智超 杜金刚 朱文清 朱亚洲 刘蕾
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：2022.07.21
技术公布日：2022/11/1
