本發(fā)明涉及破冰裝置，具體涉及一種水下航行器共振式破冰裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著全球氣候變暖，北極地區(qū)的冰川和永久凍土層正在加速融化。北極地區(qū)因其潛在的能源資源、海洋航線的開(kāi)辟潛力以及對(duì)全球經(jīng)濟(jì)和軍事戰(zhàn)略的潛在影響，正逐漸成為國(guó)際關(guān)注的焦點(diǎn)。

2、在極地冰層下的作業(yè)變得十分重要，潛艇是冰層下作業(yè)的主要航行器，破冰是潛艇冰層下作業(yè)關(guān)鍵，現(xiàn)有的潛艇破冰技術(shù)主要依賴于潛艇本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)直接撞擊冰層來(lái)實(shí)現(xiàn)破冰；這種方法不僅效率低下，能耗高，冰面破損范圍小，需要在使用時(shí)攜帶更多的燃油提高潛艇負(fù)重，而且損傷潛艇本身結(jié)構(gòu)，對(duì)于潛艇的設(shè)計(jì)要求更高，同時(shí)也容易產(chǎn)生破冰不完全，潛艇無(wú)法完全露出水面，需要人為二次破冰的問(wèn)題，在作戰(zhàn)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生極大的負(fù)面影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種水下航行器共振式破冰裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中潛艇破冰主要依賴于潛艇本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)直接撞擊冰層來(lái)實(shí)現(xiàn)破冰，不僅效率低下，且能耗高的問(wèn)題。

2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種水下航行器共振式破冰裝置，包括破冰彈、撞擊機(jī)構(gòu)以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述破冰彈包括圓柱體、殼體、第一驅(qū)動(dòng)件以及螺旋槳，所述圓柱體的一端與所述殼體的一端連接，所述第一驅(qū)動(dòng)件設(shè)于所述殼體的另一端，其輸出軸與所述螺旋槳相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；所述撞擊機(jī)構(gòu)包括軸體和第二驅(qū)動(dòng)件，所述軸體滑動(dòng)穿設(shè)于所述圓柱體內(nèi)，所述第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)于所述殼體內(nèi)，且所述第二驅(qū)動(dòng)件的輸出軸與所述軸體的一端連接，所述第二驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)所述軸體滑動(dòng)以撞擊所述圓柱體；所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括加速度傳感器和控制器，所述加速度傳感器與所述圓柱體固接，所述控制器固設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述加速度傳感器、第二驅(qū)動(dòng)件分別與所述控制器電性連接。

4、在一些實(shí)施例中，所述圓柱體的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高度，所述圓柱體的另一端呈圓錐或圓臺(tái)狀。

5、在一些實(shí)施例中，所述圓柱體的周側(cè)設(shè)置有多個(gè)倒刺抓鉤。

6、在一些實(shí)施例中，所述圓柱體內(nèi)沿軸線方向開(kāi)設(shè)有空腔且一端開(kāi)口，所述軸體經(jīng)由所述開(kāi)口滑動(dòng)穿設(shè)于所述空腔內(nèi)，其中，所述軸體的內(nèi)徑等于所述空腔的內(nèi)徑。

7、在一些實(shí)施例中，所述第二驅(qū)動(dòng)件包括減速電機(jī)和偏心傳動(dòng)部，所述減速電機(jī)固設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述減速電機(jī)的輸出軸經(jīng)由所述偏心傳動(dòng)部與所述軸體的一端連接，所述偏心傳動(dòng)部用于將所述減速電機(jī)的輸出軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為所述軸體相對(duì)所述圓柱體滑動(dòng)的滑動(dòng)力。

8、在一些實(shí)施例中，所述偏心傳動(dòng)部包括中心軸、偏心套、滑桿、滑套以及安裝座，所述中心軸的一端與所述減速電機(jī)的輸出軸固接，且所述中心軸的軸線與所述減速電機(jī)的輸出軸的軸線之間呈夾角設(shè)置，所述偏心套與所述中心軸固接，所述滑桿與所述偏心套固接，且所述滑桿與所述滑套滑動(dòng)連接，所述滑套還與所述安裝座鉸接，所述安裝座與所述軸體的一端固定連接。

9、在一些實(shí)施例中，所述殼體內(nèi)還固設(shè)有支撐管，所述支撐管與所述軸體滑動(dòng)套接。

10、在一些實(shí)施例中，所述殼體整體呈圓柱狀，且所述殼體的相對(duì)兩端的內(nèi)徑呈漸縮設(shè)置。

11、在一些實(shí)施例中，所述殼體和圓柱體的外壁均涂覆有防腐涂層。

12、在一些實(shí)施例中，所述殼體內(nèi)設(shè)有蓄電單元，所述蓄電單元用于對(duì)各用電部件提供電能。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種水下航行器共振式破冰裝置，通過(guò)圓柱體的一端與殼體的一端連接，第一驅(qū)動(dòng)件設(shè)于殼體的另一端，其輸出軸與螺旋槳相連接，第一驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，軸體滑動(dòng)穿設(shè)于圓柱體內(nèi)，第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)于殼體內(nèi)，且第二驅(qū)動(dòng)件的輸出軸與軸體的一端連接，第二驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)軸體滑動(dòng)以撞擊圓柱體；加速度傳感器與圓柱體固接，控制器固設(shè)于殼體內(nèi)，加速度傳感器、第二驅(qū)動(dòng)件分別與控制器電性連接；破冰彈在水下潛艇內(nèi)的發(fā)射管中通過(guò)高壓氣體迅速膨脹發(fā)射，發(fā)射后圓柱體能夠精準(zhǔn)地嵌入冰層，當(dāng)圓柱體發(fā)出的振動(dòng)頻率和冰層的固有頻率相同時(shí)，冰層在共振作用下迅速破碎，同時(shí)隨著破冰過(guò)程的進(jìn)行，冰的固有頻率發(fā)生改變，控制器通過(guò)控制第二驅(qū)動(dòng)件可實(shí)現(xiàn)振動(dòng)頻率的調(diào)節(jié)，將共振原理與潛艇發(fā)射破冰彈結(jié)合，從而達(dá)到高效破冰的效果。

技術(shù)特征：

1.一種水下航行器共振式破冰裝置，包括破冰彈、撞擊機(jī)構(gòu)以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述破冰彈包括圓柱體、殼體、第一驅(qū)動(dòng)件以及螺旋槳，所述圓柱體的一端與所述殼體的一端連接，所述第一驅(qū)動(dòng)件設(shè)于所述殼體的另一端，其輸出軸與所述螺旋槳相連接，所述第一驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)所述螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述圓柱體的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于高度，所述圓柱體的另一端呈圓錐或圓臺(tái)狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述圓柱體的周側(cè)設(shè)置有多個(gè)倒刺抓鉤。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述圓柱體內(nèi)沿軸線方向開(kāi)設(shè)有空腔且一端開(kāi)口，所述軸體經(jīng)由所述開(kāi)口滑動(dòng)穿設(shè)于所述空腔內(nèi)，其中，所述軸體的內(nèi)徑等于所述空腔的內(nèi)徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)件包括減速電機(jī)和偏心傳動(dòng)部，所述減速電機(jī)固設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述減速電機(jī)的輸出軸經(jīng)由所述偏心傳動(dòng)部與所述軸體的一端連接，所述偏心傳動(dòng)部用于將所述減速電機(jī)的輸出軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)力轉(zhuǎn)化為所述軸體相對(duì)所述圓柱體滑動(dòng)的滑動(dòng)力。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述偏心傳動(dòng)部包括中心軸、偏心套、滑桿、滑套以及安裝座，所述中心軸的一端與所述減速電機(jī)的輸出軸固接，且所述中心軸的軸線與所述減速電機(jī)的輸出軸的軸線之間呈夾角設(shè)置，所述偏心套與所述中心軸固接，所述滑桿與所述偏心套固接，且所述滑桿與所述滑套滑動(dòng)連接，所述滑套還與所述安裝座鉸接，所述安裝座與所述軸體的一端固定連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)還固設(shè)有支撐管，所述支撐管與所述軸體滑動(dòng)套接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述殼體整體呈圓柱狀，且所述殼體的相對(duì)兩端的內(nèi)徑呈漸縮設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述殼體和圓柱體的外壁均涂覆有防腐涂層。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下航行器共振式破冰裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)設(shè)有蓄電單元，所述蓄電單元用于對(duì)各用電部件提供電能。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種水下航行器共振式破冰裝置，包括破冰彈、撞擊機(jī)構(gòu)以及調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，圓柱體的一端與殼體的一端連接，第一驅(qū)動(dòng)件設(shè)于殼體的另一端，其輸出軸與螺旋槳相連接，第一驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)；撞擊機(jī)構(gòu)包括軸體和第二驅(qū)動(dòng)件，軸體滑動(dòng)穿設(shè)于圓柱體內(nèi)，第二驅(qū)動(dòng)件設(shè)于殼體內(nèi)，且第二驅(qū)動(dòng)件的輸出軸與軸體的一端連接，第二驅(qū)動(dòng)件用于驅(qū)動(dòng)軸體滑動(dòng)以撞擊圓柱體；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括加速度傳感器和控制器，加速度傳感器與圓柱體固接，控制器固設(shè)于殼體內(nèi)，加速度傳感器、第二驅(qū)動(dòng)件分別與控制器電性連接。解決潛艇破冰主要依賴于潛艇本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)直接撞擊冰層來(lái)實(shí)現(xiàn)破冰，不僅效率低下，且能耗高的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：田澤剛,朱子旭,仝博,韓桐信,胡年明,胡明勇,吳菁,荊熙
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15