一种向前喷水喷气通气空泡协助高速入水机构的制作方法

本发明涉及水下航行器技术领域，特别涉及一种向前喷水喷气通气空泡协助高速入水机构。

背景技术：

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题，现阶段的水下航行器，运动体在高速入水过程中，由于介质密度发生突变从而产生过高的冲击载荷，过高的冲击载荷会导致运动体内的仪器失灵，甚至导致运动体结构破坏。如此，不仅会使运动体偏离弹道甚至直接发生折断或者爆炸，如何解决水下航行器的入水问题成为国内外研究热点。

为了解决该问题，以往都是通过入水前降落伞减速或者加装头部保护头罩入水破坏吸收部分能量等措施，这样难免会降低运动体的快速入水的能力，同时保护头罩有时候入水并不破坏，容易导致入水失败。另外，无论低速或者是高速入水，都存在入水之后减速过程空泡溃灭导致弹道失稳。这些问题是高速入水过程中急需要解决的关键的问题，并且目前依旧没有解决。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明实施例提供一种向前喷水喷气通气空泡协助高速入水机构，能让运动体稳定高速并没有过高的冲击载荷作用下直接入水。

根据本发明实施例的向前喷水喷气通气空泡协助高速入水机构，包括运动体；水射流组件，所述水射流组件设置在所述运动体内，所述水射流组件包括液体流道以及为所述液体流道提供水源的输水单元，所述液体流道具有设置在所述运动体头部前端的水射流孔；以及空气射流组件，所述空气射流组件设置在所述运动体内，所述空气射流组件包括第一气体流道以及为所述第一气体流道提供气源的输气单元，所述第一气体流道具有设置在所述运动体头部前端的空气射流孔。

在可选或优选的实施例中，所述运动体头部前端设置有整流罩，所述空气射流组件还包括与所述输气单元连接的第二气体流道，所述第二气体流道具有空气喷流孔，所述空气喷流孔设置所述运动体头部侧边，所述空气喷流孔朝向所述整流罩内侧。

在可选或优选的实施例中，所述输送单元包括水箱和水泵，所述液体流道连接在所述水箱出水口，所述水泵安装在所述液体流道。

在可选或优选的实施例中，所述液体流道设置有液体调压阀门和液体流量计。

在可选或优选的实施例中，所述输气单元包括气瓶，所述第一气体流道连接在所述气瓶的输气口，所述第二气体流道与所述第一气体流道连通。

在可选或优选的实施例中，所述第一气体流道设置有第一气体调压阀门和第一气体流量计。

在可选或优选的实施例中，所述第二气体流道设置有第二气体调压阀门和第二气体流量计。

在可选或优选的实施例中，还包括控制系统，所述输水单元与所控制系统电连接，所述输气单元与所述控制系统电连接。

基于上述技术方案，本发明实施例至少具有以下有益效果：上述技术方案，通过在运动体内设置水射流组件和空气射流组件，运动体在入水时，运动体头部朝下，第一步先打开输气单元，空气射流从运动体头部前端的空气射流孔喷射出去，在水面撕开豁口，空气射流能利于运动体入水姿态稳定，运动体开始入水，第二步打开输水单元，将水射流从运动体头部前端的水射流孔喷射出去，逐渐形成开口空炮，运动体逐渐被空泡包裹形成超空泡，运动体表面几乎没有沾湿液体，冲击载荷和摩擦阻力大幅下降，运动体从空气到水中可以顺利平滑的浸入水中；另外，运动体头部侧边再设置空气喷流孔，可以在喷射水射流时，补充运动体表面空泡的气体，有助于形成稳定的空泡。本发明能降低运动体入水的冲击载荷，使运动体所受的冲击载荷会平稳缓慢的变化，有利于运动体的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它设计方案和附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的开始入水的结构示意图；

图3是本发明实施例的入水过程的结构示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针、轴向、径向、周向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数，除非另有明确具体的限定。此外，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、布置、安装、连接、相连、固定等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征上或下，可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征之上/上方/上面，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下/下方/下面，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1，一种向前喷水喷气通气空泡协助高速入水机构，包括运动体11、水射流组件以及空气射流组件。另外，运动体尾部设置尾喷口13，尾部侧边设置有尾翼12，此为现有技术，不再赘述，运动体的头尾方向如图1中所示。

其中，水射流组件设置在运动体11内，水射流组件包括液体流道23以及为液体流道23提供水源的输水单元，液体流道23具有设置在运动体11头部前端的水射流孔26。具体而言，输送单元包括水箱21和水泵22，液体流道23连接在水箱21出水口，水泵22安装在液体流道23，水泵22通过液体流道23将水箱21中的水从水射流孔26喷射出去。另外，液体流道23设置有液体调压阀门24和液体流量计25，可以用于调整水射流孔26喷射出来的水射流的速度和压强。

空气射流组件设置在运动体11内，空气射流组件包括第一气体流道32以及为第一气体流道32提供气源的输气单元，第一气体流道32具有设置在运动体11头部前端的空气射流孔35。具体而言，输气单元包括气瓶31，第一气体流道32连接在气瓶31的输气口，气瓶31内装有高压的气体，气瓶内的气体通过第一气体流道32从空气射流孔35喷射出去。另外，第一气体流道32设置有第一气体调压阀门33和第一气体流量计34，可以用于调整空气射流孔35喷射出来的空气射流的速度和压强。

本实施例中，水射流孔26设置在运动体11头部前端中心，空气射流孔35设置两个或以上，各空气射流孔35绕水射流孔26中心圆周分布。

优选的，还包括控制系统61，输水单元与所控制系统61电连接，输气单元与控制系统61电连接，控制系统61可以实现对输水单元中的水泵22、液体调压阀门24以及液体流量计25进行控制，控制系统61可以实现对输气单元中的第一气体调压阀门33和第一气体流量计34进行控制，具体的控制系统61设置是现有技术，不再赘述。

运动体高速入水的具体工作过程如下：

s1，运动体11从空中飞行至水面上设定高度，准备入水。

具体是，打开气瓶31，给各空气射流孔35供气，从空气射流孔35喷射出空气射流41，空气射流41挤压水面51撕开豁口，运动体11开始入水，如图2所示，运动体11顺着水面豁口的通道顺利入水，这样运动体11不需要减速就避开了正面大部分的冲击载荷。

另外，优选的，运动体11头部设置有相应的测压传感器，可以反馈给控制系统61并进行计算，来调整第一气体调压阀门33和第一气体流量计34的气量流速。

s2，运动体入水。

具体是，打开水泵21，水泵22通过液体流道23将水箱21中的水从水射流孔26喷射出水射流42，逐渐形成空口空炮，运动体11逐渐被空泡包裹形成超空泡，如图3所示，运动体11表面几乎没有沾湿液体，冲击载荷和摩擦阻力大幅下降，运动体11从空气到水中可以顺利平滑的浸入水中。

另外，在其中的一些实施例中，运动体11头部前端设置有整流罩14，空气射流组件还包括与输气单元连接的第二气体流道36，第二气体流道36与第一气体流道32连通，第二气体流道36具有空气喷流孔39，空气喷流孔39设置运动体11头部侧边，空气喷流孔39朝向整流罩14内侧。第二气体流道36设置有第二气体调压阀门37和第二气体流量计38。在步骤s2中，可以通过空气喷流孔39朝向整流罩14内侧，并沿整流罩14内侧流向尾部方向，可以补充运动体11表面空泡的气体，有助于形成稳定的空泡。相应的，第二气体调压阀门37和第二气体流量计38可由控制系统61来实现控制。通过空气射流组件可以保证入水之后空泡稳定，不存在入水空泡溃灭导致弹道失稳以及不需要携带减速伞和头部保护罩等附属机构工作失败导致的入水失败等问题。

相对于运动体自由入水会有一个极大的冲击载荷，本发明实施例中的运动体所受的冲击载荷会平稳缓慢的变化，有利于运动体的稳定性。相对于完全的反向喷水入水机构，入水过程开始的时候，水射流虽然能量很大，可以撕开水面，但会对运动体的入水姿态产生很大的影响，严重的情况下，运动体会失稳。相对于完全的反向喷气入水机构，运动体在撕开水面，在入水后，空气射流的能量会出现能量不足，不容易空化，进而减缓通气空泡形成的速度。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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