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、海洋航線的開辟潛力以及對全球經(jīng)濟和軍事戰(zhàn)略的潛在影響，正逐漸成為國際關(guān)注的焦點。
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)強度和動力系統(tǒng)，通過直接撞擊冰層來實現(xiàn)破冰；這種方法不僅效率低下，能耗高，冰面破損范圍小，需要在使用時攜帶更多的燃油提高潛艇負重，而且損傷潛艇本身結(jié)構(gòu)，對于潛艇的設(shè)計要求更高，同時也容易產(chǎn)生破冰不完全，潛艇無法完全露出水面，需要人為二次破冰的問題，在作戰(zhàn)時將會產(chǎn)生極大的負面影響。
技術(shù)實現(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)強度和動力系統(tǒng)，通過直接撞擊冰層來實現(xiàn)破冰，不僅效率低下，且能耗高的問題。
2、為達到上述技術(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、撞擊機構(gòu)以及調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述破冰彈包括圓柱體、殼體、第一驅(qū)動件以及螺旋槳，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)動件用于驅(qū)動所述螺旋槳轉(zhuǎn)動；所述撞擊機構(gòu)包括軸體和第二驅(qū)動件，所述軸體滑動穿設(shè)于所述圓柱體內(nèi)，所述第二驅(qū)動件設(shè)于所述殼體內(nèi)，且所述第二驅(qū)動件的輸出軸與所述軸體的一端連接，所述第二驅(qū)動件用于驅(qū)動所述軸體滑動以撞擊所述圓柱體；所述調(diào)節(jié)機構(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)動件分別與所述控制器電性連接。
4、在一些實施例中，所述圓柱體的直徑遠遠小于高度，所述圓柱體的另一端呈圓錐或圓臺狀。
5、在一些實施例中，所述圓柱體的周側(cè)設(shè)置有多個倒刺抓鉤。
6、在一些實施例中，所述圓柱體內(nèi)沿軸線方向開設(shè)有空腔且一端開口，所述軸體經(jīng)由所述開口滑動穿設(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、在一些實施例中，所述第二驅(qū)動件包括減速電機和偏心傳動部，所述減速電機固設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述減速電機的輸出軸經(jīng)由所述偏心傳動部與所述軸體的一端連接，所述偏心傳動部用于將所述減速電機的輸出軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化為所述軸體相對所述圓柱體滑動的滑動力。
8、在一些實施例中，所述偏心傳動部包括中心軸、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的輸出軸固接，且所述中心軸的軸線與所述減速電機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套接。
10、在一些實施例中，所述殼體整體呈圓柱狀，且所述殼體的相對兩端的內(nèi)徑呈漸縮設(shè)置。
11、在一些實施例中，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，通過圓柱體的一端與殼體的一端連接，第一驅(qū)動件設(shè)于殼體的另一端，其輸出軸與螺旋槳相連接，第一驅(qū)動件用于驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動，軸體滑動穿設(shè)于圓柱體內(nèi)，第二驅(qū)動件設(shè)于殼體內(nèi)，且第二驅(qū)動件的輸出軸與軸體的一端連接，第二驅(qū)動件用于驅(qū)動軸體滑動以撞擊圓柱體；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)射管中通過高壓氣體迅速膨脹發(fā)射，發(fā)射后圓柱體能夠精準地嵌入冰層，當圓柱體發(fā)出的振動頻率和冰層的固有頻率相同時，冰層在共振作用下迅速破碎，同時隨著破冰過程的進行，冰的固有頻率發(fā)生改變，控制器通過控制第二驅(qū)動件可實現(xiàn)振動頻率的調(diào)節(jié)，將共振原理與潛艇發(fā)射破冰彈結(jié)合，從而達到高效破冰的效果。
1.一種水下航行器共振式破冰裝置，包括破冰彈、撞擊機構(gòu)以及調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述破冰彈包括圓柱體、殼體、第一驅(qū)動件以及螺旋槳，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)動件用于驅(qū)動所述螺旋槳轉(zhuǎn)動；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遠小于高度，所述圓柱體的另一端呈圓錐或圓臺狀。
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)沿軸線方向開設(shè)有空腔且一端開口，所述軸體經(jīng)由所述開口滑動穿設(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)動件包括減速電機和偏心傳動部，所述減速電機固設(shè)于所述殼體內(nèi)，所述減速電機的輸出軸經(jīng)由所述偏心傳動部與所述軸體的一端連接，所述偏心傳動部用于將所述減速電機的輸出軸繞自身軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動力轉(zhuǎn)化為所述軸體相對所述圓柱體滑動的滑動力。
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的輸出軸固接，且所述中心軸的軸線與所述減速電機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各用電部件提供電能。