CN101508336A - 水下尾舵转向模块和包含该模块的水下航行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下尾舵转向模块，包括与舵固接的转向机构，转向机构安装在尾壳内，包括伸出尾壳与舵固接的舵轴，舵轴与尾壳之间设置有密封结构，转向机构包括电机，与电机的输出轴连接的丝杠，安装在丝杠上丝母，与丝母固接的转动座，与转动座连接的垂直向外的转动件，穿装在转动件内与舵轴固接的拨杆；转向机构固接在与尾壳固接的固定盘上，固定盘上固接有转向机构的控制装置。本发明还公开了包含上述水下尾舵转向模块的水下航行器。本发明采用连杆机构和机械密封实现尾舵转向，采用模块化设计，体积小，结构紧凑，易于更换拆装；结构简单可靠，驱动扭矩大，密封结构摩擦阻力小，承压能力强。

Description

水下尾舵转向模块和包含该模块的水下航行器

技术领域

本发明涉及一种尾舵转向装置，特别涉及一种水下尾舵转向模块。本发明还涉及水下航行器。

背景技术

目前，为了保护海洋环境，高效利用海洋资源，海洋探测必不可少，水下航行器作为海洋探测传感器的载体显得尤为重要。尾舵转向装置用于自主水下航行器的姿态调整和航向改变。当前水下航行器的舵转向机构大都采用齿轮传动，同步带传动，液压传动方式，这些方式的机构一般体积大，质量大，安装拆卸不方便。当前水下航行器的舵轴密封结构亦采用机械密封，但是其整个结构不易实现快速安装和拆卸，且其体积重量大，阻力扭矩大。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种水下尾舵转向模块，该模块体积小，质量轻，拆装方便，工作性能优良。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种水下尾舵转向模块，包括与舵固接的转向机构，所述转向机构安装在尾壳内，包括伸出尾壳与舵固接的舵轴，所述舵轴与尾壳之间设置有密封结构，所述转向机构包括电机，与电机的输出轴连接的丝杠，安装在丝杠上丝母，与丝母固接的转动座，与转动座连接的垂直向外的转动件，穿装在转动件内与舵轴固接的拨杆；所述转向机构固接在与尾壳固接的固定盘上，所述固定盘上固接有转向机构的控制装置。

所述密封结构包括与尾壳密封固接的法兰，所述法兰内设有安装在舵轴上的轴承，所述轴承设置有与法兰固接的端盖。

所述法兰端部设置有限位槽，所述舵轴上设置有限位块。

所述法兰与端盖之间设置有密封圈。

所述端盖与舵轴之间设置有密封圈。

所述舵轴端部设置有开口销。

所述控制装置包括与转向机构连接的限位开关和电机控制盒。

所述电机为步进电机。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一技术方案是：一种水下航行器，包括上述的水下尾舵转向模块。

本发明具有的优点和积极效果是：采用连杆机构和机械密封实现尾舵转向，采用模块化设计，体积小，结构紧凑，易于更换拆装；结构简单可靠，驱动扭矩大，密封结构摩擦阻力小，承压能力强。对需要节省舱内空间和减小舱内装置质量的水下航行器来说，该模块具有明显优势。

附图说明

图1是本发明水下尾舵转向模块的安装结构示意图；

图2是本发明水下尾舵转向模块的结构示意图；

图3是本发明水下尾舵转向模块转向机构的结构示意图；

图4是图3的原理图；

图5是本发明水下尾舵转向模块舵轴与尾壳之间的密封结构示意图；

图6是应用水下尾舵转向模块的AUV的结构示意图；

图7是应用水下尾舵转向模块的混合型水下自主航行器的结构示意图。图中：1、滑翔功能部分，2、AUV功能部分，3、尾舵转向模块，4、尾壳，5、电机控制盒，6、舵转向机构固定盘，7、舵轴转动密封结构，8、限位开关组件，9、尾舵转向机构，10、电机11、丝杠，12、丝母，13、转动座，，14、舵轴，15、限位块，16、触头，17、拨杆，18、转动件，19、尾舵，20、端盖，21、法兰，22、轴承，23、轴端挡圈。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图5，水下尾舵转向模块，由四个舵轴转动密封结构7、四个舵转向机构9、四套限位开关组件8和电机控制盒5组成。

四个舵轴密封结构7固定安装于尾壳4中部，连接处为径向密封；四个舵转向机构9呈中心对称分布固定安装在舵转向机构固定盘6上，舵转向机构固定盘6固定安装在尾壳4内部；四套限位开关组件8与四个舵转向机构9并行安装于舵转向机构固定盘6上；舵转向机构固定盘6上固定安装电机控制盒5。

上述的舵轴密封结构7由舵轴14、端盖20、法兰21、轴承22组成。舵轴转动密封结构7中，舵19与舵轴14之间通过螺钉连接限制轴向松动，通过方形槽配合限制两者间的相互转动。舵轴14与端盖20之间采用径向密封形式实现转动密封设计，在舵轴14上设计较小的密封槽底直径，保证配合面光滑，即可以减小阻力扭矩又可以增加承受外压的能力。端盖20与法兰21之间为径向密封，为静密封。端盖20与法兰21固定夹紧钢轴承22(深沟球轴承)，卡在舵轴14环形槽内的轴端挡圈23与舵轴14的轴肩一起限制轴承22的轴向移动。限位块15与舵轴14通过平键连接，法兰21端部加工限位槽，限位块15与舵轴14的最大转动角度受限位槽限制。

上述的尾舵转向机构9由步进电机10、丝杠11、丝母12、转动座13、转动件18、拨杆17和舵轴14组成。舵转向机构9中，丝母12和转动件18为黄铜材料零件，这样可以产生润滑作用，保证摩擦阻力小，工作可靠，运行时间长。拨杆17与舵轴14固定连接，舵轴14端部设置开口销保证拨杆17不会因为长时间工作而脱落。舵转向机构9有三种运动副，首先是丝杠螺母副，即步进电机10驱动丝杠11转动，丝母12沿着丝杠12轴向前后移动，同时转动座13随丝母11前后运动；接着是转动副，即转动件18与转动座13相对转动；最后为滑动副，即拨杆17与转动件18相对滑动。通过以上三种运动副，拨杆18产生绕舵轴14轴线的力矩，带动舵轴14转动。固定安装在丝母12上的触头16沿着丝杠的轴线方向前后移动，分别在行程的两个极限位置和中间位置触发限位开关，控制系统按照来自限位开关的信号，判断尾舵的极限转角和中性转角状态

请参见图6，AUV(自主水下航行器)的示意图，尾舵转向模块3固定安装在尾壳4的内部。

请参见图7，混合型水下自主航行器由滑翔功能部分1和AUV功能部分2组成。AUV功能部分2的尾壳4内固定安装有尾舵转向模块3。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下尾舵转向模块，包括与舵固接的转向机构，所述转向机构安装在尾壳内，包括伸出尾壳与舵固接的舵轴，所述舵轴与尾壳之间设置有密封结构，其特征在于，所述转向机构包括电机，与电机的输出轴连接的丝杠，安装在丝杠上丝母，与丝母固接的转动座，与转动座连接的垂直向外的转动件，穿装在转动件内与舵轴固接的拨杆；所述转向机构固接在与尾壳固接的固定盘上，所述固定盘上固接有转向机构的控制装置。

2.根据权利要求1所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述密封结构包括与尾壳密封固接的法兰，所述法兰内设有安装在舵轴上的轴承，所述轴承设置有与法兰固接的端盖。

3.根据权利要求2所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述法兰端部设置有限位槽，所述舵轴上设置有限位块。

4.根据权利要求3所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述法兰与端盖之间设置有密封圈。

5.根据权利要求3所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述端盖与舵轴之间设置有密封圈。

6.根据权利要求1所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述舵轴端部设置有开口销。

7.根据权利要求1所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述控制装置包括与转向机构连接的限位开关和电机控制盒。

8.根据权利要求1所述的水下尾舵转向模块，其特征在于，所述电机为步进电机。

9.一种水下航行器，其特征在于，包括权利要求1所述的水下尾舵转向模块。

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