CN103587666A - 一种深海滑翔机的质心调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海滑翔机的质心调节装置，包括俯仰调节部、横滚调节部、前挡板、后挡板、前挡板支撑圈、以及电池包，俯仰调节部包括第一电机、涡轮、蜗杆、滚珠丝杠以及两根直线导轨，横滚调节部包括第二电机、齿轮组和齿圈，电池包包括电池组、电池组安装架和安装板，前挡板和后挡板均为圆形，且平行同心设置在质心调节装置的两端，涡轮固定安装在前挡板的上部，蜗杆与第一电机的输出轴同心固定连接，且与涡轮相啮合，第一电机的轴向与前挡板平行，固定安装在前挡板的中部，且位于涡轮的斜下方，第二电机具有涡轮蜗杆减速箱，其轴向垂直于前挡板。本发明能够解决现有技术结构复杂、所占空间较大、只能轴向调节或只能周向调节的技术问题。
Description
技术领域
本发明属于水下航行器领域，更具体地，涉及一种深海滑翔机的质心调节装置。
背景技术
深海滑翔机是为了满足当前海洋环境监测与测量的需要，将浮标技术与水下机器人技术相结合而研制的一种新型水下航行器。它不仅可以沿垂直剖面进行监测作业，还可以在水平剖面进行大范围的海洋环境测量与监测。
质心调节装置是深海滑翔机调整姿态的核心部件之一，低功耗、高可靠性是保证垂直剖面及水平剖面大范围的滑翔运动的关键，其性能好坏直接影响滑翔机工作的可靠性。
然而，现有的质心调节装置结构复杂,所占空间较大，而且只能轴向调节或周向调节，功能单一，不能满足当前小型化，轻量化的要求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种深海滑翔机的质心调节装置，其目的在于，通过集成俯仰调节部和横滚调节部，解决现有技术存在的结构复杂、所占空间较大、只能轴向调节或只能周向调节的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种深海滑翔机的质心调节装置，包括俯仰调节部、横滚调节部、前挡板、后挡板、前挡板支撑圈、以及电池包，俯仰调节部包括第一电机、涡轮、蜗杆、滚珠丝杠以及两根直线导轨，横滚调节部包括第二电机、齿轮组和齿圈，电池包包括电池组、电池组安装架和安装板，前挡板和后挡板均为圆形，且平行同心设置在质心调节装置的两端，涡轮固定安装在前挡板的上部，蜗杆与第一电机的输出轴同心固定连接，且与涡轮相啮合，第一电机的轴向与前挡板平行，固定安装在前挡板的中部，且位于涡轮的斜下方，第二电机具有涡轮蜗杆减速箱，其轴向垂直于前挡板，且固定安装于前挡板的下部，涡轮蜗杆减速箱的输出端与齿轮组的输入齿轮相啮合，齿轮组固定安装于前挡板的下部，齿圈同心固定安装在支承圈上，且与齿轮组的输出齿轮相啮合，两根直线导轨和滚珠丝杠从端面看呈三角形，且两两平行设置于前挡板和后挡板之间，电池组设置在电池安装架内，且电池安装架通过外表面的三组安装板分别与两根直线导轨以及滚珠丝杠活动连接，俯仰调节部和横滚调节部采用集成化设计。
优选地，前挡板通过轴承嵌套在支承圈内，二者可相对旋转，支撑圈固定连接在滑翔机壳体内部。
优选地，滚珠丝杠为三段式结构，其中前段与后段上彼此相对的一端均开有卡槽，中段的两端均设有与卡槽相配合的凸台，凸台与卡槽之间通过固定销连接。
优选地，电池包安装架为上下结构，上下两部分彼此固定连接。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、结构简单：由于采用了模块化设计，将俯仰调节和横滚调节高度集成化，大大简化质心调节装置的结构；
2、所占空间小：由于俯仰调节和横滚调节高度的集成化，并且共用电池包作为质量调节块，大大节省了滑翔机内部空间
3、同时实现深海滑翔机质心的轴向调节和周向调节；
4、电池包可以进行大范围的周向运动，大大提高横滚调节的范围。
5、所述的俯仰调节部和横滚调节部的调节控制机构中，采用涡轮蜗杆结构，该结构具有自锁功能，可以在系统工作中低功耗地保持位姿，节省系统能耗。
6、本发明的电池包以及电池包安装架均为易拆解、易更换的结构，方便拆卸。
附图说明
图1是本发明深海滑翔机的质心调节装置的立体示意图。
图2是本发明质心调节装置中前挡板上各组件的安装位置示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-俯仰调节部，2-横滚调节部，3-前挡板，4-后挡板，5-前挡板支撑圈，6-电池包，11-第一电机，12-涡轮，13-蜗杆，14-滚珠丝杠，15-直线导轨，21-第二电机，22-齿轮组，23-齿圈，61-电池组，62-电池组安装架，63-安装板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1和图2所示，本发明深海滑翔机的质心调节装置包括俯仰调节部1、横滚调节部2、前挡板3、后挡板4、前挡板支撑圈5、以及电池包6，俯仰调节部1包括第一电机11、涡轮12、蜗杆13、滚珠丝杠14以及两根直线导轨15，横滚调节部2包括第二电机21、齿轮组22和齿圈23，电池包6包括电池组61、电池组安装架62和安装板63。
前挡板3和后挡板4均为圆形，且平行同心设置在质心调节装置的两端。前挡板3通过轴承嵌套在支承圈5内，二者可以相对旋转，支撑圈5固定连接在滑翔机壳体内部。
涡轮12固定安装在前挡板3的上部，蜗杆13与第一电机11的输出轴同心固定
连接，且与涡轮12相啮合，第一电机11的轴向与前挡板3平行，固定安装在前挡板3的中部，位于涡轮12的斜下方。
第二电机21具有涡轮蜗杆减速箱，其轴向垂直于前挡板3，且固定安装于前挡板3的下部，涡轮蜗杆减速箱的输出端与齿轮组22的输入齿轮相啮合，齿轮组22固定安装于前挡板3的下部，齿圈23同心固定安装在支承圈5上，且与齿轮组22的输出齿轮相啮合。
两根直线导轨15和滚珠丝杠14从端面看呈三角形，且两两平行设置于前挡板3和后挡板4之间。
电池组61设置在电池安装架62内，且电池安装架62通过外表面的3组安装板63分别与两根直线导轨15以及滚珠丝杠14活动连接。具体而言，3组连接安装板63的位置分别与滚珠丝杠14和2根直线导轨15的位置相对应，并且其中1组耳片套装在滚珠丝杠14的丝杠螺母上，另外2组安装板分别与2根直线导轨上的滑块连接。
电池包安装架62为上下结构，上下两部分彼此固定连接。
滚珠丝杠14为三段式结构，具体包括前段、后段和中段，前段与后段上彼此相对的一端均开有卡槽，中段的两端均设有与卡槽相配合的凸台，凸台与卡槽之间通过固定销连接。
以下描述本发明的工作原理：
第一电机11提供的动力，经蜗杆13、涡轮12传递给滚珠丝杠14，滚珠丝杠14转动使丝杠螺母直线移动，并进一步使电池包的轴向移动，导致滑翔机的质心轴向移动，从而以实现俯仰调节。
第二电机21通过自带的蜗轮蜗杆减速箱减速后，带动与之相啮合的齿轮组22转动，由于齿圈23固定于前挡板支撑圈5上，所以齿轮组22就会带动除支承圈5外的整个质心调节装置的周向转动，从而实现横滚调节。
俯仰调节与横滚调节可以分别单独进行，亦可同时进行。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种深海滑翔机的质心调节装置，包括俯仰调节部、横滚调节部、前挡板、后挡板、前挡板支撑圈、以及电池包，其特征在于，
俯仰调节部包括第一电机、涡轮、蜗杆、滚珠丝杠以及两根直线导轨，横滚调节部包括第二电机、齿轮组和齿圈，电池包包括电池组、电池组安装架和安装板；
前挡板和后挡板均为圆形，且平行同心设置在质心调节装置的两端；
涡轮固定安装在前挡板的上部，蜗杆与第一电机的输出轴同心固定连接，且与涡轮相啮合，第一电机的轴向与前挡板平行，固定安装在前挡板的中部，且位于涡轮的斜下方；
第二电机具有涡轮蜗杆减速箱，其轴向垂直于前挡板，且固定安装于前挡板的下部，涡轮蜗杆减速箱的输出端与齿轮组的输入齿轮相啮合；
齿轮组固定安装于前挡板的下部，齿圈同心固定安装在支承圈上，且与齿轮组的输出齿轮相啮合；
两根直线导轨和滚珠丝杠从端面看呈三角形，且两两平行设置于前挡板和后挡板之间；
电池组设置在电池安装架内，且电池安装架通过外表面的三组安装板分别与两根直线导轨以及滚珠丝杠活动连接；
俯仰调节部和横滚调节部采用集成化设计。
2.根据权利要求1所述的质心调节装置，其特征在于，前挡板通过轴承嵌套在支承圈内，二者可相对旋转，支撑圈固定连接在滑翔机壳体内部。
3.根据权利要求1所述的质心调节装置，其特征在于，滚珠丝杠为三段式结构，其中前段与后段上彼此相对的一端均开有卡槽，中段的两端均设有与卡槽相配合的凸台，凸台与卡槽之间通过固定销连接。
4.根据权利要求1所述的质心调节装置，其特征在于，电池包安装架为上下结构，上下两部分彼此固定连接。
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