一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于海洋環(huán)境監(jiān)測和資源開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置。通過螺釘將耐壓尾艙與水下滑翔器的前端艙體連接；通過舵機帶動錐齒輪，錐齒輪嚙合產(chǎn)生運動，從而將舵機的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為舵軸的轉(zhuǎn)動，舵軸又將轉(zhuǎn)動傳遞給舵，通過控制兩個對稱舵的同步偏轉(zhuǎn)，來控制整個水下滑翔器在水平面的轉(zhuǎn)向運動；耐壓艙體與舵充分考慮水動力的影響，采用流線形外形設(shè)計。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊，拆裝方便，能耗低，工作可靠等特點，高效快速的方向調(diào)節(jié)能力，提高了水下滑翔器的機動性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001]本實用新型屬于海洋環(huán)境監(jiān)測和資源開發(fā)領(lǐng)域，具體涉及一種水下滑翔器的方向 調(diào)節(jié)裝置。 一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置

【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著海洋環(huán)境監(jiān)測和資源開發(fā)的大力開展，各種水下機器人應(yīng)運而生。水下滑翔 機是為了滿足大尺度、長時間、大范圍的海洋環(huán)境監(jiān)測需要，將浮標(biāo)、潛標(biāo)技術(shù)與水下機器 人技術(shù)結(jié)合起來，研制出的一種新型水下機器人。它靠凈浮力驅(qū)動，大大節(jié)省了能耗，而且 還具有低噪聲低成本，可重復(fù)利用，投放回收方便的優(yōu)點。
[0003] 水下滑翔機不配備推進裝置，靠浮力與重力產(chǎn)生的浮力差產(chǎn)生上浮下潛的動力。 在上浮下潛的過程中，通過改變重心的位置調(diào)整俯仰的姿態(tài)，具體地是通過電池包重塊在 軸線方向上的移動，使重心相對浮心位置發(fā)生改變，產(chǎn)生一個俯仰力矩，該力矩改變了水下 滑翔機的俯仰姿態(tài)，實現(xiàn)上浮下潛運動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，形成一條垂直面內(nèi)的鋸齒狀航行軌跡； 然而要實現(xiàn)空間范圍六自由度的自由運動還需要繞自身軸線的橫傾轉(zhuǎn)動和水平面的轉(zhuǎn)向 運動，滑翔器自轉(zhuǎn)，具體地是通過旋轉(zhuǎn)偏心電池，使重心偏離對稱軸線，產(chǎn)生一個橫傾力矩， 使整個機身繞軸線產(chǎn)生一定傾角，由于機身的傾斜，使作用在兩水平翼和垂直尾翼上的力 左右不平衡，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
[0004] 目前大多數(shù)的水下滑翔機都能實現(xiàn)大范圍的滑翔和一定深度的上升下潛。通過控 制排水體積可以較精確控制凈浮力大小，決定下潛深度；通過控制重塊沿軸線方向的位移 和偏心電池的偏轉(zhuǎn)角度實現(xiàn)對俯仰角和橫傾角的精確掌握；對于滑翔器水平面的轉(zhuǎn)向，由 于滑翔機的體積小重量輕，僅靠浮力驅(qū)動，在海洋的洋流運動較大時，滑翔器難以保證方向 調(diào)節(jié)的穩(wěn)定，容易出現(xiàn)隨波逐流的情況。因此在滑翔器狹小的內(nèi)部空間設(shè)計出一個機構(gòu)來 控制水平面轉(zhuǎn)向，對于實現(xiàn)對水下滑翔器航行軌跡的更精確的掌握十分關(guān)鍵。
[0005] 針對上述問題，本實用新型提出一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，便于調(diào)節(jié)水下 滑翔器的水平面運動方向，實現(xiàn)水下滑翔器的運動方向的可控性；同時兼顧滑翔器體積小 的特征，設(shè)計機構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊精巧；加上該裝置的外形流線型好，使水下滑翔器的整體水動力 性能良好。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 為了解決上述存在的問題，本實用新型目的在于：提出一種水下滑翔器的方向調(diào) 節(jié)裝置，便于調(diào)節(jié)水下滑翔器在水平面運動方向，實現(xiàn)水下滑翔器的運動方向的可控性。
[0007] 為了實現(xiàn)本實用新型之目的，擬采用以下技術(shù)方案：
[0008] 本實用新型包括上下舵片、上舵軸、下舵軸、聯(lián)軸器、耐壓尾艙、軸承、軸承端蓋、舵 機以及傳動機構(gòu)，其中舵機和傳動機構(gòu)連接安裝在耐壓尾艙艙體后壁上；所述上舵軸和下 舵軸均一端與舵片連接，另一端通過聯(lián)軸器相連接，傳動機構(gòu)與一舵軸相連，舵軸中段通過 軸承和軸承端蓋固定在耐壓尾艙上；耐壓尾艙與前部艙體相連，組成一個完整的水下滑翔 器。
[0009] 其中：在所述耐壓尾艙左右兩側(cè)對稱分布兩孔，通過螺釘用于連接水下滑翔器的 其它艙體；所述傳動機構(gòu)包括主動錐齒輪和從動錐齒輪，主動錐齒輪與舵機輸出軸相連，從 動錐齒輪安裝在下舵軸上、與主動錐齒輪相嚙合；所述耐壓尾艙艙體后壁開有矩形槽，舵機 鑲嵌在矩形槽內(nèi)，通過螺釘固定在耐壓艙體壁上；所述下舵軸的一端通過鍵與從動錐齒輪 相連接，另一端通過螺釘與舵相連，中段軸肩處通過一對止推軸承固定在耐壓尾艙的加強 肋上，軸承用一壓蓋固定，最外面用螺釘將軸承端蓋固定，在壓蓋與軸承端蓋間留有一個T 型槽，槽內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)壓力密封塞；所述舵與耐壓尾艙均為流體線型。所述耐壓尾艙與水下 滑翔器的其它艙體端蓋連接部位設(shè)有〇形密封圈。
[0010] 本實用新型的優(yōu)點與積極效果為：
[0011] 1.本實用新型采用錐齒輪傳動，通過舵機帶動舵的旋轉(zhuǎn)，從而改變水下滑翔器的 運動方向，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，充分利用尾艙的狹小空間，且傳動精確可靠。
[0012] 2.本實用新型通過舵機經(jīng)錐齒輪驅(qū)動舵軸，雙舵同步旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，無差動舵角，操作 簡單，控制方便，轉(zhuǎn)向靈敏快速穩(wěn)定。通過實時信號傳輸能快速調(diào)整舵的轉(zhuǎn)動角度，使運動 方向的調(diào)節(jié)可控性增強。
[0013] 3.本實用新型的外形流線型好，充分考慮到水動力特性，極大減小了水阻力，同 時，作為一個獨立的模塊，可以靈活的與水下滑翔器的其他模塊水密連接，拆裝方便，零件 易于更換。

【專利附圖】

【附圖說明】：
[0014] 圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)主剖視圖；
[0015] 圖2為圖1的左視圖；
[0016] 圖3為圖1的俯視圖。
[0017] 其中：1為上舵片，2為下舵片，3為上舵軸，4為聯(lián)軸器，5為下舵軸，6為舵機，7為 主動錐齒輪，8為從動錐齒輪，9為軸承端蓋，10為壓蓋，11為止推軸承，12為耐壓尾艙，13 為孔，14為0型圈溝槽。

【具體實施方式】：
[0018] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0019] 如圖1?3所示，本實用新型包括包括上舵片1、下舵片2、上舵軸3、聯(lián)軸器4、下 舵軸5、舵機6、傳動機構(gòu)、軸承端蓋9、壓蓋10、止推軸承11和耐壓尾艙12。
[0020] 舵機6鑲嵌在耐壓尾艙12的矩形孔內(nèi)，用螺釘固定在艙壁上，舵機6通過傳動機 構(gòu)與舵軸5相連，本實用新型的傳動機構(gòu)包括主動錐齒輪7和從動錐齒輪8,主動錐齒輪7 通過緊定螺釘與舵機6的輸出軸相連，從動錐齒輪8通過緊定螺釘與下舵軸5相連，主動錐 齒輪7與從動錐齒輪8相嚙合，使舵軸可以在水平面轉(zhuǎn)動。上下舵軸一端通過聯(lián)軸器4相 連，另一端通過螺釘與舵片1、2連接，中段軸肩部位通過一對止推軸承11連接在尾艙壁上， 通過壓蓋10將舵軸和止推軸承9固定，防止軸向運動，舵軸外套有旋轉(zhuǎn)密封塞，再將軸承端 蓋用螺釘固定在尾艙艙體上，軸承端蓋與尾艙艙壁間設(shè)有〇型圈，起到密封作用。
[0021] 耐壓尾艙左右兩側(cè)對稱開有兩孔，用于通過螺釘將尾艙連接到前部艙體，形成一 個滑翔器整體。連接處設(shè)有雙0型圈槽14,內(nèi)部置有0型圈，起到密封艙體作用。尾舵和耐 壓艙體均為流線形的外形設(shè)計，具有良好的水動力特點。
[0022] 本實用新型的工作原理為：
[0023] 舵機在接收到控制信號時，輸出軸發(fā)生相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動，驅(qū)動主動錐齒輪旋轉(zhuǎn)，通過 主從錐齒輪的嚙合帶動從動錐齒輪的轉(zhuǎn)動，舵軸旋轉(zhuǎn)，繼而帶動上下舵偏離中性位置，與水 流相對方向形成一個夾角，產(chǎn)生一對相同偏轉(zhuǎn)力矩，該力矩推動整個水下滑翔器在水平方 向上轉(zhuǎn)向運動。
[0024] 本實用新型在水下滑翔器中的應(yīng)用：
[0025] 將本實用新型的方向調(diào)節(jié)裝置安裝在水下滑翔器的尾部，耐壓艙體通過0形密封 圈和螺釘與水下滑翔器的其它模塊水密封連接。根據(jù)水下滑翔器的運動軌跡要求設(shè)定俯仰 姿態(tài)變化、繞軸線滾轉(zhuǎn)和水平面轉(zhuǎn)彎各個運動的時序和時長，設(shè)定好控制器的信號。便可使 滑翔器大致按指定的運動路線運動，使方向調(diào)節(jié)更具有可控性和機動性。
【權(quán)利要求】
1. 一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：包括上舵片（1)、下舵片（2)、上舵軸 (3)、聯(lián)軸器（4)、下舵軸（5)、舵機（6)、傳動機構(gòu)、軸承端蓋（9)、壓蓋（10)、止推軸承（11) 和耐壓尾艙（12)，其中舵機和傳動機構(gòu)連接安裝在耐壓尾艙艙體后壁上；所述上舵軸和下 舵軸均一端與舵片連接，另一端通過聯(lián)軸器相連接，傳動機構(gòu)與一舵軸相連，舵軸中段通過 軸承和軸承端蓋固定在耐壓尾艙上；耐壓尾艙與前部艙體相連，組成一個完整的水下滑翔 器。
2. 按權(quán)利要求1所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：在所述耐壓尾 艙左右兩側(cè)對稱分布有兩孔（13)，通過螺釘用于連接水下滑翔器的其它艙體。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述傳動 機構(gòu)包括主動錐齒輪（7)和從動錐齒輪（8)，主動錐齒輪與舵機（6)輸出軸相連，從動錐齒 輪（8)安裝在下舵軸（5)上、與主動錐齒輪（7)相嚙合。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述耐壓 尾艙艙體后壁開有矩形槽，舵機鑲嵌在矩形槽內(nèi)，通過螺釘固定在耐壓艙體壁上。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述下舵 軸（5)的一端通過鍵與從動錐齒輪相連接，另一端通過螺釘與下舵片（2)相連，中段軸肩處 通過一對止推軸承（11)固定在耐壓尾艙的加強肋上，軸承用一壓蓋（10)固定，最外面用螺 釘將軸承端蓋固定，在壓蓋與軸承端蓋間留有一個T型槽，槽內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)壓力密封塞。
6. 按權(quán)利要求1或2所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述上下 舵片（1) (2)與耐壓尾艙（12)均為流體線型。
7. 按權(quán)利要求1或2所述的一種水下滑翔器的方向調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：所述耐壓 尾艙（12)與水下滑翔器的其它艙體端蓋連接部位設(shè)有0形密封圈。
【文檔編號】B63G8/14GK203864969SQ201420122464
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】趙倩, 嚴(yán)天宏, 孟凡豪, 劉仲武, 牛彥杰, 郭亦捷 申請人:中國計量學(xué)院