CN102616355A - 一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置 - Google Patents
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Abstract
一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置。前挡板和后挡板的表面分别固定在2根导杆两端。滚珠丝杠的一端通过前挡板轴承安装在前挡板的一个表面上，另一端穿过后挡板，并且在该滚珠丝杠穿过后挡板的端头上安装有从动齿轮。滚珠丝杠和2根导杆在前挡板和后挡板上的固定点呈正三角形分布。质量块位于2根导杆和滚珠丝杠之间，并通过套筒安装在2根导杆和滚珠丝杠上。电机固定在后挡板的表面。在电机的输出轴上有主动齿轮，该主动齿轮与安装在滚珠丝杠端头的从动齿轮相啮合。本发明以电池作为质量块，电池卡装在电池架内壁上的导轨上。电池架固定在套筒内。本发明中，电池组件沿导杆滑动，解决了航行器的质心调节问题，使水下航行器在载荷分离后能够稳定航行。
Description
技术领域
本发明属水下航行器领域，具体涉及一种航行器变质心调节装置。
背景技术
自主水下航行器是人类开发和利用海洋的有效工具，是当前世界各国研究的重点，在科学研究、军事、工业等领域的应用越来越广泛，已作为水下运载的主要手段。
水下航行器为完成各项任务，需要携带多个载荷，并对载荷进行多次分离。当载荷段与航行器运载体分离后，由于航行器运载体质心位置的改变，会影响载荷分离后航行器的航行稳定性，为此，必须解决水下航行器载荷分离后航行体质心变化问题。当前航行器质心调节主要采用连杆-砝码装置，该装置通过质心调节杆调节砝码从而实现平衡，其结构较为复杂，所占空间较大，调节精度不高。
发明内容
为了克服现有技术存在的结构复杂、所占空间较大和调节精度不高的不足，本发明提出了一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置。
本发明包括机架、电池架、电机和传动齿轮；所述的机架由前挡板、后挡板、滚珠丝杠和2根导杆组成；前挡板和后挡板的表面分别固定在2根导杆两端，并且2根导杆对称；滚珠丝杠的一端通过前挡板轴承安装在前挡板的一个表面上，该滚珠丝杠的另一端穿过后挡板并通过后挡板轴承安装在后挡板上；在该滚珠丝杠穿过后挡板的端头上安装有从动齿轮；质量块位于2根导杆和滚珠丝杠之间，并通过套筒安装在2根导杆和滚珠丝杠上；电机通过电机座固定在后挡板的另一个表面上；在所述电机的输出轴上安装有主动齿轮，该主动齿轮与安装在滚珠丝杠端头的从动齿轮相啮合。
所述滚珠丝杠和2根导杆在前挡板和后挡板上的固定点呈正三角形分布。
套筒的外圆表面分布有3组径向凸出的连接耳片；所述3组连接耳片的位置分别与2根导杆和滚珠丝杠的位置相对应，并且其中2组连接耳片分别套装在一根导杆上，并与该导杆之间间隙配合；另1组连接耳片套装在滚珠丝杠的丝杠螺母上，并与该丝杠螺母之间紧密配合。
本发明以电池作为质量块；电池通过位于该电池两侧表面的卡槽卡装在电池架内壁上的导轨上。电池架固定在套筒内；在电池架上壳体中间有导线槽；在电池架上壳体的端头处有连接孔；在电池架的内两侧侧壁的中部，沿电池架的长度方向分别有安装电池模块导轨。
本发明中，航行器质心随着载荷的变化而发生变化。利用控制系统使电机发生转动，从而带动电机输出轴上的主动齿轮的转动，再经过从动齿轮、主动齿轮的传动之后带动滚珠丝杠转动，同时通过滚珠丝杠带动丝杠螺母滑动，从而使与滚珠丝杠固连的套筒沿两根导杆滑动，即使电池组件沿两根导杆滑动，从而实现航行器质心的调节，从根本上解决了航行器的质心调节问题；装置整体外形呈圆柱形，结构紧凑，可作为单独模块直接装载回转体型航行器。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是电池与电池架的结构示意图；其中，图2a是电池与电池架的三维结构示意图；图2b是电池与电池架纵向横截面的示意图；
图3是图1的A向视图。图中：
1.前挡板轴承 2.滚珠丝杠 3.丝杠螺母 4.导线 5.后挡板轴承
6.从动齿轮 7.主动齿轮 8.电机 9.电机座 10.后挡板
11.电池架 12.电池 13.套筒 14.导杆 15.前挡板
具体实施方式
本实施例是一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，包括机架、电池架11、电机8和传动齿轮。机架由前挡板15、后挡板10、滚珠丝杠2和2根导杆14组成。2根导杆14的一端分别固定在圆形的前挡板15的一个表面上，所述2根导杆14的另一端分别固定在圆形的后挡板10的一个表面上；2根导杆14在前挡板15和后挡板10上的固定点位于前挡板15和后挡板10圆表面的边缘处，并且2根导杆14对称。滚珠丝杠2的一端通过前挡板轴承1安装在前挡板15的一个表面上，该滚珠丝杠2的另一端穿过后挡板10并通过后挡板轴承5安装在后挡板10上；在该滚珠丝杠2穿过后挡板10的端头上安装有从动齿轮6。所述滚珠丝杠2两端在前挡板15和后挡板10上的固定点均位于前挡板15和后挡板10圆表面的边缘处，并且与2根导杆14的固定点呈正三角形分布。质量块位于由2根导杆14和滚珠丝杠2组成的正三角形之间。
本实施例中，利用水下航行器的电池12作为质量块，并将所述的电池12通过套筒13安装在2根导杆14和滚珠丝杠2上。套筒13的外圆表面分布有3组径向凸出的连接耳片。所述3组连接耳片的位置分别与2根导杆14和滚珠丝杠2的位置相对应，并且其中2组连接耳片分别套装在一根导杆14上，并与该导杆14之间间隙配合；另1组连接耳片套装在滚珠丝杠的丝杠螺母3上，并与该丝杠螺母3之间紧密配合，从而使套筒13与丝杠螺母3之间固定连接。
电机8通过电机座9固定在后挡板10的另一个表面上；电机8所处的后挡板10的表面与2根导杆14所处的后挡板10的表面相背。在所述电机8的输出轴上安装有主动齿轮7，该主动齿轮7与安装在滚珠丝杠2端头的从动齿轮6相啮合。
所述丝杠螺母3为套筒状。丝杠螺母3的内孔为与滚珠丝杠2配合的螺纹。丝杠螺母3的外径与套筒13上与该丝杠螺母3配合的连接耳片的孔径相同。
套筒13通过连接耳片与丝杠螺母3和2根导杆14相连。套筒13和电池架11为间隙配合，并通过螺钉进行固定。
如图2所示。电池架11为矩形壳体结构。所述电池架11内腔的形状与电池12的形状相吻合。在电池架11上壳体中间有导线槽，该导线槽贯通电池架11的长度方向，电池12的导线置于所述导线槽内并与水下航行器的仪表、舵机、电机连通。在电池架11上壳体的端头处有将该电池架与套筒13相固定的连接孔。在电池架11的内两侧侧壁的中部，沿电池架11的长度方向分别有导轨，用于安装电池模块。
如图3所示。作为质量块的电池12采用现有技术，由13个电池模块构成，每个电池模块装50只单体电池。由各电池模块组成的电池的两侧表面有卡槽，该卡槽的位置与位于电池架内壁上的导轨的位置相对应；电池12通过所述卡槽卡装在电池架内壁上的导轨上，并且各电池模块之间通过导线联通。所述导轨的材料为铝合金，有利于导热。
所述电机座为块状。该电机座的一个表面为平面，通过焊接固定在后挡板10的表面；该电机座的另一个表面为凹弧槽，并且该凹弧槽的直径与电机8的外径相同，当电机8嵌装入所述的凹弧槽内后，两者之间干涉配合。
本实施例中，所述的主动齿轮7和从动齿轮6均为锥齿轮；所述的电机8采用RE30电机，该电机为直流电机，最大功率30W，最大扭矩为3.5N.m。机架的前、后挡板直径与航行器电池舱段的内径相吻合，通过过盈配合实现固连。
本实施例中，通过前挡板15和后挡板10起到了支撑滚珠丝杠2的作用。安装在2根导杆14上的质量块通过滚珠丝杠2的转动实现位置的调整，从而实现航行器质心的调节。如图1所示，航行器质心调节装置，包括由前挡板15、后挡板10、导杆14组成的机架，导杆14对称安装，机架与航行器固连；滚珠丝杠2首端通过前挡板轴承1装在前挡板15上，末端通过后挡板轴承5安装在后挡板10上，末端穿过后挡板10上的孔安装在从动齿轮6，滚珠丝杠2可自由转动，但受前挡板15和后挡板10的限制不能前后移动；与滚珠丝杠2配套的丝杠螺母3；套筒13；电池架11；电池12；固定在后挡板10上的电机座9；安装在电机座9上的电机8；安装在电机8输入轴上的主动齿轮7，从动齿轮6和主动齿轮7啮合。
使用时，利用控制系统调节电机8带动主动齿轮7转动，再经过从动齿轮6、主动齿轮7的传动之后带动滚珠丝杠2转动，同时通过滚珠丝杠2带动丝杠螺母3滑动，从而使电池沿导杆14滑动，从而调节质心。
Claims (5)
1.一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，其特征在于，包括机架、电池架、电机和传动齿轮；所述的机架由前挡板、后挡板、滚珠丝杠和2根导杆组成；前挡板和后挡板的表面分别固定在2根导杆两端，并且2根导杆对称；滚珠丝杠的一端通过前挡板轴承安装在前挡板的一个表面上，该滚珠丝杠的另一端穿过后挡板并通过后挡板轴承安装在后挡板上；在该滚珠丝杠穿过后挡板的端头上安装有从动齿轮；质量块位于2根导杆和滚珠丝杠之间，并通过套筒安装在2根导杆和滚珠丝杠上；电机通过电机座固定在后挡板的另一个表面上；在所述电机的输出轴上安装有主动齿轮，该主动齿轮与安装在滚珠丝杠端头的从动齿轮相啮合。
2.如权利要求1所述一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，其特征在于，所述滚珠丝杠和2根导杆在前挡板和后挡板上的固定点呈正三角形分布。
3.如权利要求1所述一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，其特征在于，套筒的外圆表面分布有3组径向凸出的连接耳片；所述3组连接耳片的位置分别与2根导杆和滚珠丝杠的位置相对应，并且其中2组连接耳片分别套装在一根导杆上，并与该导杆之间间隙配合；另1组连接耳片套装在滚珠丝杠的丝杠螺母上，并与该丝杠螺母之间紧密配合。
4.如权利要求1所述一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，其特征在于，以电池作为质量块；电池通过位于该电池两侧表面的卡槽卡装在电池架内壁上的导轨上。
5.如权利要求4所述一种多载荷远程自主水下航行器变质心调节装置，其特征在于，电池架固定在套筒内；在电池架上壳体中间有导线槽；在电池架上壳体的端头处有连接孔；在电池架的内两侧侧壁的中部，沿电池架的长度方向分别有安装电池模块导轨。
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