专利名称：空气动力水下观光飞行艇的制作方法
技术领域：
本发明属于机械装置及运输技术领域，具体涉及一种适于水下观光的空气动力载具。
背景技术：
传统水下观光一般采用单人潜水器材或是观光潜水艇。单人潜水器材对使用人要求进行技能培训，对身体素质要求也很高，安全性比较差，所以适应面很窄。观光潜水艇和本发明类似，是一种水下载具，但它是利用压载水仓注水和排水来实现下潜和上浮的，一旦排水系统故障可能造成无法上浮，安全性较差。其动力采用电瓶驱动电动机的方式，续航性差，一次充电通常不能满足一天满负荷的使用需求，而且由于充电速度慢，会造成不必要的 设备利用率下降。观光潜水艇内空气循环系统和空调系统都需要单独配置，造成整体结构非常复杂，且不利于节能环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以压缩空气为动力的水下观光飞行艇，以解决上述问题。本发明的技术方案空气动力水下观光飞行艇，它包括密封的主艇体，主艇体为外表光滑的水滴造形，可以获得最小的水下阻力。主艇体两侧连接有两个飞行机翼，所述飞行机翼包括主翼和主翼襟翼，主翼和艇体固定连接，襟翼可以上下偏转±60度。所述主翼的翼型和飞机的机翼相似，但放置方向上下相反，为上表面较平坦，下表面凸起。当飞行艇滑行时，水流从机翼上下表面流过，根据流体力学，在主翼上将产生一个向下的负升力，飞行艇必须依赖此负升力才能潜入水下。飞行艇如果因故障失去速度，则负升力消失，因为飞行艇的浮力大于自身重力，飞行艇会很快自行浮出水面。主艇体前端包括一个和艇体直径相等的半球形透明玻璃罩，所述玻璃罩为飞行艇的观光和驾驶共用窗口。在飞行艇靠岸时，所述玻璃罩可以打开，成为乘员进出的出入口。主艇体尾部设有喷气口，压缩空气从所述喷气口喷出，飞行艇即获得向前的动力。主艇体尾部还连接有一根平衡杆，所述平衡杆末端连接有水平尾翼和垂直尾翼。所述水平尾翼包括固定不动的主水平尾翼和可以上下偏转±60度的尾襟翼。所述垂直尾翼可以整体左右偏转±60度。主艇体正上方设有一紧急通气口，在飞行艇遇故障上浮后，可以手动打开以保持空气畅通。主艇体内部包括乘员舱、电瓶舱、压缩空气舱、设备舱等。所述乘员舱位于主艇体前部，包括乘员位和驾驶位，驾驶位负责操控飞行艇的飞行方向和飞行速度。所述电瓶舱位于乘员舱的正下方，电瓶舱和乘员舱以地板简单隔开。电瓶负责为飞行艇提供照明电力、控制主电路电力和阀门翼面控制电力以及为废气排出空压机提供电力。所述设备舱位于主艇体尾部，放置有控制主电路、废气空气压缩机、尾部喷气口调节阀等。所述压缩空气舱位于主艇体中后部，用于储存高压压缩空气。高压压缩空气主要用作飞行艇主动力源。小部分经减压阀减压至I标准大气压后用作空气循环供乘员呼吸。在压缩空气舱正上方有一个压缩空气加注口，用于靠岸时的高压空气补充加注。所述乘员舱、压缩空气舱、设备舱彼此隔离，三个舱室之间的气体流通均须通过管道和阀门控制，确保安全。本发明所述飞行艇在满载时，满载总质量小于总排水量，也即飞行艇的总质量小于总浮力，并预留一定的浮力余量。当飞行艇停止或速度很低时，无论是因为故障导致飞行 艇丧失速度，或是有紧急状况人为操作关掉动力都会使飞行艇很快浮出水面，实现自救。可 见，本发明所述飞行艇具有很高的安全系数。在飞行艇从停止状态逐渐加速至一定速度时，飞行艇获得足够负升力因而可以潜入水下。我们称这一速度为潜入速度，飞行艇必须保持滑行速度始终在潜入速度附近，然后通过各翼面操作，就能潜入水下并保持在水下航行。飞行艇的飞行原理和飞机类似，操作方法也和飞机相似，驾驶员通过操作各翼面来完成飞行动作。水平尾襟翼可以用于实现在水下的拉升、下潜飞行，而垂直尾翼则用于实现在水下的左右转弯飞行。主艇体两侧的主翼襟翼通常处于和主翼保持水平的位置上，当两侧主翼襟翼一个向上偏转，另一个向下偏转时，则可以实现飞行艇的左右横滚翻动作。飞行艇的主动力是压缩空气舱里的高压压缩空气经调节阀以不同速度从尾部喷气口喷出以此获得向前的动力。同时艇内的废气空气压缩机将呼吸的废气压缩后也从尾部喷气口喷出，但此部分获取动力较少，是辅助动力。空气动力最大的优势是环保、节能、安静并且补充动力方便快捷，可以极大提高设备的利用率，具备明显的经济效益。本发明所包含的空气循环降温系统也利用了压缩空气舱里的高压压缩空气。呼吸废气通过乘员舱内下部的废气管道送至设备舱里的废气空气压缩机，加压后通过尾喷口排出，同时带来部分动力。新鲜的高压压缩空气经过节流减压阀，气体膨胀降压至略高于I个标准大气压后通过乘员舱上部的对流管道喷出，完成空气循环功能，保持了乘员舱的空气新鲜洁净。空气循环系统同时具备空调降温功能，由于空气具有正焦耳-汤姆逊效应，所以高压空气的节流膨胀会带来降温效应，本发明实例中减压后的新鲜空气温度下降接近10摄氏度。加上压力差带来的空气吹拂作用，令整个乘员舱降温效果非常明显，完全无需再另设空调系统。本发明所包含的空气循环降温系统充分利用高压压缩空气的现有资源，合理的实现了原本很复杂的两套系统，大大降低了飞行艇的整体复杂度，有效利用了废气资源。充分体现了安全、节能、环保的全方位顾及。本发明包含的电池舱用于存放大功率电池组，电池组为飞行艇提供照明电力、控制主电路电力和阀门翼面控制电力以及为废气空气压缩机提供电力。因为主动力是压缩空气，因而电池组耗电并不大，充电一个晚上完全可以保证一整个白天的电力需求。压缩空气的加注和汽车加油一样方便快捷，可以在飞行艇靠岸上下乘客的间隙里完成。因而本发明大大提高了设备利用率。具有很高的经济效益。
大功率电池组还有一个作用是配重，电池舱位于飞行艇正下方，其重量大约占整个飞行艇总重量的一半，这使得飞行艇的重心非常低。整个飞行艇在水中如同不倒翁一般非常稳定，有利于提高飞行艇的安全稳定性，同时确保在飞行艇故障上浮时姿态正确。
图I空气动力水下观光飞行艇俯视示意图。图2空气动力水下观光飞行艇侧视示意图。图3飞行艇主艇体纵向剖面图。图4空气循环及空调系统功能不意图。
具体实施例方式如图I所示，主艇体由艇身I和半球型透明玻璃罩3组成，主艇体为水滴型结构，能有效减小水的阻力。在飞行艇靠岸时，玻璃罩3可以打开，乘员从此开口进出飞行艇。艇身I两侧设有飞行机翼2，包括固定连接的飞行主翼2. 1,2. 2和在主翼后缘的主翼襟翼2.3,2.40主翼襟翼2. 3、2. 4是活动连接在主翼2. 1、2. 2上的，且可以上下偏转±60度。艇身I尾部连接有平衡杆4，平衡杆4末端连接有水平尾翼5和垂直尾翼7。水平尾翼5包括固定连接的主水平尾翼5. I和活动连接的尾襟翼5. 2,5. 3。尾襟翼5. 2,5. 3可以上下偏转±60度。垂直尾翼7和平衡杆4也是活动连接可以整体左右偏转±60度。艇身I尾部还设有喷气口 6，高压压缩空气从喷气口 6喷出从而为飞行艇提供动力。艇身I正上方还设置有紧急通气口 8和空气加注口 9。紧急通气口 8在故障上浮后可以人为打开以保持空气畅通。空气加注口 9在飞行艇靠岸后可以对接岸上的压缩空气加注设备以补充压缩空气。主翼襟翼2. 3、2. 4和尾襟翼5. 2、5. 3以及垂直尾翼7都是可人为操作偏转的。驾驶员操作主翼襟翼2. 3,2. 4可以实现飞行艇的水下横滚翻动作。主翼襟翼2. 3向上偏转，主翼襟翼2. 4向下偏转，则飞行艇向左横滚翻。主翼襟翼2. 3向下偏转，主翼襟翼2. 4向上偏转，则飞行艇向右横滚翻。偏转幅度越大则横滚翻速度越快。驾驶员操作尾襟翼5. 2,5. 3可以实现飞行艇的下潜和拉升动作。尾襟翼5. 2、5. 3同时向下偏转则飞行艇下潜，尾襟翼
5.2,5. 3同时向上偏转则飞行艇拉升。驾驶员操作垂直尾翼7可以实现飞行艇的左右转弯动作。垂直尾翼7向左偏转则飞行艇向左转弯，垂直尾翼7向右偏转则飞行艇向右转弯。如图3所示，飞行艇艇身I采用环形支撑的钢制龙骨，外敷设玻璃钢。最大允许下潜深度60米，实用潜深30米。并能耐受海水腐蚀和轻度撞击。半球型透明玻璃罩3采用4CM厚的钢化玻璃工艺制成，在保证透明度的前提下确保水下的抗压强度和抗轻度撞击的强度。玻璃罩3和艇身I之间采用环形密封结构，水压越大，密封越紧，能确保乘员舱I. I的密封要求。乘员舱I. I和电池舱I. 4都在飞行艇前部，电池舱I. 4在飞行艇正下方。乘员座椅I. I. I、I. I. 2安置在电池舱I. 4之上。其中乘员座椅I. I. I是2人观光座椅，乘员座椅I. I. 2是单人驾驶员座椅。控制台I. I. 3位于乘员座椅I. I. 2前方，方便驾驶员对飞行艇的操作。紧急通气口 8位于乘员舱I. I的正上方，在飞行艇故障上浮后可以人为打开以保持乘员舱I. I的空气流通。
压缩空气舱I. 2位于飞行艇中后部，用于储存最大30个大气压的压缩空气。压缩空气舱I. 2是完全密封的，通过管道和阀门为飞行艇提供动力和为乘员舱I. I提供新鲜空气。空气加注口 9位于压缩空气舱I. 2正上方，在飞行艇靠岸后可以对接岸上的压缩空气加注设备以补充压缩空气。设备舱I. 3位于飞行艇的尾部。压缩空气舱I. 2里的高压压缩空气经由调节阀1.3. I以不同速度从尾喷口 6喷出，喷气速度越高，则飞行艇前进速度越快。乘员舱I. I的呼吸废气经由废气管道I. 3. 3传送到设备舱I. 3内的废气空气压缩机I. 3. 2，呼吸废气加压后也从尾喷口 6喷出，提供部分动力。调节阀I. 3. I和废气空气压缩机I. 3. 2置于飞行艇尾部，可以很大程度隔绝噪音对乘员舱I. I的影响。如图4所示，压缩空气舱1.2内的压缩空气通过减压总阀I. I. 4和减压分阀I. 1.5,1. 1.6,1. I. 7减压至略高于I个大气压喷入乘员舱I. I内。根据焦耳-汤姆逊效应，喷入乘员舱I. I的新鲜空气会降温大约10度，从而同时具备制冷的空调效果。废气空气压缩机1.3. 2启动工作后，乘员舱I. I内的呼吸废气经由废气吸入口 I. 1.8,1. 1.9,1. I. 10、I. I. 11和废气管道I. 3. 3被吸进废气空气压缩机I. 3. 2，加压后的呼吸废气从尾喷口 6喷出，提供飞行艇部分动力。新鲜冷空气从飞行艇上方喷入，呼吸废气从飞行艇下方被吸走，在飞行艇内形成空气对流，组成空气循环系统，确保乘员的呼吸需求。同时冷空气会对整个乘员舱I. I带来降温效果，实现空调系统。权利要求
1.一种适于水下观光的空气动力飞行艇，它包括水滴型艇体，艇体前端有半球形透明玻璃罩，艇体两侧有飞行主翼、主翼襟翼，艇尾有水平尾翼、尾襟翼和垂直尾翼，尾翼通过平衡杆和艇体连接，艇体尾部有压缩空气喷口，通过向外喷高压空气获取向前的动力，同时利用压缩空气实现艇内的空气循环系统和空调系统。
2.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于主艇体为外表光滑的水滴造形，此造形可以获得最小的水下阻力。
3.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于艇体前端有一和艇体相等直径的半球形透明玻璃罩，靠岸时打开即为乘员出入口，关闭后则是乘员观察窗口，玻璃罩关闭后整个艇体为密封状态。
4.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于艇体两侧有飞行主翼，翼型为上表面较平坦，下表面凸起，飞行艇滑行时主翼上会产生向下的负升力，飞行艇在水下时浮力大于满载总质量，必须利用流体力学原理滑行达到一定速度才能潜至水下，一旦失速则会自行浮出水面。
5.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于飞行主翼有主翼襟翼，主翼襟翼可以上下偏转，飞行艇通过主翼襟翼的偏转可以实现横滚翻的动作。
6.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于艇体尾部有水平尾翼、尾襟翼和垂直尾翼，尾翼通过平衡杆和主艇体相连，尾襟翼和垂直尾翼可以偏转，飞行艇通过尾襟翼和垂直尾翼的偏转可以实现下潜、拉升、转弯的动作。
7.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于艇体尾部有喷气口，压缩空气经调节阀以适当速度从喷气口喷出，飞行艇即获得向前的动力，这个动力是飞行艇的主动力，呼吸废气经压缩后也从尾部喷气口喷出，是飞行艇的辅助动力。
8.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于飞行艇内具有空气循环系统，压缩空气舱里的新鲜空气经减压至略大于I个大气压后喷入乘员舱，同时废气空气压缩机负责将乘员舱里的废气吸走，加压后喷出艇外，新鲜空气的喷入和废气的排出都是持续进行的，由此完成空气循环功能。
9.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于飞行艇内空气循环系统同时具有空调降温效果，根据焦耳-汤姆逊效应，压缩空气舱里的新鲜空气经减压喷入乘员舱后，空气温度会下降，同时由于空气流动，会带来明显的降温效果，由此完成空调降温功能。
10.如权利要求I所述空气动力飞行艇，其特征在于飞行艇乘员舱正上方有一紧急通气口。飞行艇故障上浮后，此紧急通气口可以人为打开以保持空气流通。
全文摘要
空气动力水下观光飞行艇，属于机械装置及运输技术领域。本发明系统的解决了水下观光载具的安全、节能、环保、经济效益等问题。本发明飞行艇包括水滴型艇体，艇体前端有半球形透明玻璃罩，两侧有飞行机翼，艇尾有水平和垂直尾翼。飞行艇利用翼面的偏转来完成水下的升降、转弯、横滚翻等动作。飞行艇利用流体力学原理下潜至水下，水下浮力大于总质量，一旦失速即自行浮出水面，安全可靠。飞行艇利用储存的压缩空气做主动力，呼吸废气压缩后也被用作辅助动力，储存的压缩空气还被用来实现艇内的空气循环降温系统，整个飞行艇简单可靠、节能环保。压缩空气的补充方便快捷，经济效益好。
文档编号B63G8/00GK102774482SQ20121028133
公开日2012年11月14日 申请日期2012年8月1日 优先权日2012年8月1日
发明者不公告发明人 申请人:叶晓雅