CN109904583A - 一种自主水下航行器用可折叠天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自主水下航行器（AUV）用可折叠天线装置，属于水下机器人领域，具体涉及自主水下航行器（AUV）天线装置，自主水下航行器（AUV）可折叠天线安装在自主水下航行器（AUV）透水舱内，天线主体设计三个独立密封舱安装各种天线，传动机构为连杆机构，两连杆一端与天线主体连接另一端与舵机输出轴连接，舵机通过单独的舵机密封舱密封，舵机转动带动两连杆运动实现天线主体折叠运动。本发明具有外形阻力小、通信效果好、能耗低、可靠性高等优点。

Description

一种自主水下航行器用可折叠天线装置

技术领域

本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种自主航行器用可折叠天线装置，适用于解决自主航行器外凸天线存在大阻力及易损坏问题。

背景技术

自主水下航行器（AUV）是一个可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台，由于自主水下航行器（AUV）在海事研究和海洋开发中具有远大前景，被视为现代海军力量的倍增器。自主水下航行器（AUV）技术逐渐成熟的同时也在不断地出现新的问题。随着水下机器人下潜深度、运行距离的不断增加，水下机器人研制的关键问题之一变成降低外形阻力、减少功耗、增加航行距离和时间。自主水下航行器（AUV）在水下运行时各种附体的存在会增加自主水下航行器（AUV）运行阻力，从而导致电机功耗增加，运动速度降低等问题。传统外凸天线降低阻力主要是通过降低天线高度，而天线高度降低导致通信不畅等不可避免的问题。这使得传统的外凸天线结构不能满足现代自主水下航行器（AUV）的发展要求。

现有技术授权了申请号为CN201620152715.3的水下航行器无线卫星通信组合天线的实用新型，其介绍了航行器无线卫星通信天线的组合方式，解决了天线之间通信的干扰的问题，但是天线仍然设计在自主水下航行器的外部，无法解决外凸天线给航行器带来的大阻力大功耗问题。

发明内容

为了解决传统自主水下航行器（AUV）天线运行过程中存在大阻力问题，本发明提供一种自主航行器（AUV）用折叠天线装置。该折叠天线只在进行数据传输时保持直立状态，深海航行时天线处于折叠状态，解决了自主航行器（AUV）运行阻力大、功耗高难题，实现自主水下航行器（AUV）长航程需要。

本发明的目标是通过以下技术方案来实现的：

一种自主水下航行器（AUV）用可折叠天线装置，包含自主水下航行器（AUV）透水舱、固定座、天线主体、天线罩、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架，所述的驱动机构与传动机构相连并安装在舵机舱固定架上，所述的天线通过深沟球轴承A以及轴A与固定座连接，所述的固定座固定在自主水下航行器（AUV）透水舱上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承B以及轴B与天线主体连接，另一端通过螺母A固定于舵机输出轴上，所述的驱动机构通过舵机输出轴带动传动机构以及天线主体运动，实现所述的自主水下航行器（AUV）天线的折叠运动。

所述的传动机构为连杆传动机构，包括连杆A以及连杆B，所述的连杆A一端通过深沟球轴承B与天线主体连接，另一端通过深沟球轴承C与连杆B一端连接，连杆B另一端与驱动系统连接。

所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机、舵机密封舱、舵机密封舱盖以及舵机输出轴，所述的舵机位于所述的舵机密封舱内，所述的舵机与所述的舵机输出轴一端连接；所述的舵机密封舱盖上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖与舵机密封舱通过螺栓B与螺母B连接，所述的舵机密封舱与舵机密封舱盖之间装有密封圈C，所述的舵机通过舵机密封舱与舵机密封舱盖挤紧固定；所述的舵机输出轴穿过所述的舵机密封舱盖，所述的舵机输出轴通过密封圈B与所述的舵机密封舱盖实现旋转动密封。

所述的天线主体包含天线罩、WLAN天线舱以及电台天线舱，所述的天线罩通过螺栓A与天线主体连接，所述的天线罩与所述的天线主体之间装有密封圈实现静密封，所述的天线主体上开有深槽用以安装GPS、铱星等天线，所述的天线主体上安装的GPS、铱星等天线通过穿线螺丝A出线，所述的WLAN天线舱通过穿线螺丝B出线，所述的电台天线舱通过穿线螺丝C出线。

所述的天线主体伸出后与自主水下航行器（AUV）垂直，所述的天线主体折叠后嵌入自主水下航行器（AUV）透水舱体内部并与自主水下航行器（AUV）外形保持一直。

本发明优点与积极效果为：

1.本发明将折叠天线设置于透水舱段内，各种功能的天线装在不同小舱内部单独密封，有利于各个密封小舱的耐压强度升高，同时折叠天线放于透水舱，折叠时不需要考虑自主水下航行器（AUV）密封问题。

2.本发明将驱动机构全集成到舵机密封舱内，舵机密封舱放于自主水下航行器（AUV）内部，减少外形阻力同时保证舵机密封舱的安全。

3.本发明利用连杆机构实现天线主体的可折叠型，折叠后天线主体外形与自主水下航行器外形保持一致，实现自主水下航行器（AUV）的天线在运行过程中不存在阻力。

4.本发明设计的天线主体在完全伸出时，两连杆轴线重合，保证天线主体与舱体垂直时受阻力作用到舵机输出轴上，舵机不需大扭矩输出、降低驱动系统功耗。

5.本发明设计的天线主体在自主水下航行器（AUV）运行过程中处于折叠状态，不需要考虑天线的防撞问题，保证了天线的安全性。

附图说明

图1为本发明轴向结构剖视图；

图2为本发明驱动机构剖视图；

图3为本发明天线折叠后轴向结构剖视图；

图4为本发明等轴测结构视图；

其中：1为自主水下航行器（AUV）透水舱，2为固定座，3为深沟球轴承A，4为轴A，5为天线主体，6为WLAN天线舱，7为连杆A，8为轴B，9为深沟球轴承B，10为穿线螺丝A，11为密封圈A，12为天线罩，13为螺栓A，14为深沟球轴承C，15为连杆B，16为舵机舱固定架，17为舵机输出轴，18为螺栓B，19为螺母A，20为穿线螺丝C，21为电台天线，22为穿线螺丝B，23为密封圈B，24为舵机密封舱盖，25为舵机密封舱，26为舵机，27为密封圈C，28为螺母B。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明包含自主水下航行器（AUV）透水舱1、固定座2、天线主体5、天线罩12、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架16，所述的驱动机构与传动机构相连，所述的驱动机构安装在舵机舱固定架16上，所述的天线主体5通过深沟球轴承A3以及轴A4与固定座2连接，所述的固定座2固定在自主水下航行器（AUV）透水舱1上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承B9以及轴B8与天线主体5连接，另一端通过螺母A19固定于舵机输出轴17上，所述的驱动机构通过舵机输出轴17带动传动机构以及天线主体运动，实现自主水下航行器（AUV）天线的折叠运动。

所述的传动机构为双连杆传动机构，包括连杆A7以及连杆B15，所述的连杆A7一端通过深沟球轴承B9与天线主体5连接，另一端通过深沟球轴承C与连杆B15一端连接，连杆B15另一端与驱动系统连接。

所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机密封舱25、舵机密封舱盖24、舵机26以及舵机输出轴17，所述的舵机密封舱盖24上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖24与舵机密封舱25通过螺栓B18与螺母B28连接，所述的舵机26位于所述的舵机密封舱25内，所述的舵机通过舵机密封舱25与舵机密封舱盖24挤紧固定，所述的舵机输出轴17穿过所述的舵机密封舱盖24，所述的舵机26与所述的舵机输出轴17一端连接，通过舵机输出轴17将扭矩传递给传动机构，所述的舵机输出轴17通过密封圈B23与舵机密封舱盖24实现旋转动密封，所述的舵机密封舱25与舵机密封舱盖24之间装有密封圈C27，实现舵机密封舱盖24与舵机密封舱25的静密封，实现驱动系统单独密封，保证驱动系统的可靠性。

所述的天线主体5包含天线罩12、WLAN天线舱6以及电台天线舱21，所述的天线主体5是由聚醚醚酮（PEEK）数控加工而成，所述的天线罩12通过螺栓A13与天线主体5连接，所述的天线主体5上开有深槽用以安装GPS、铱星等天线，所述的GPS、铱星等天线通过穿线螺丝A10出线，所述的天线罩12与天线主体5之间通过密封圈A11实现密封，所述的WLAN天线舱6通过穿线螺丝B22出线，所述的电台天线舱21通过穿线螺丝C20出线。

所述的天线主体5伸出后与自主水下航行器（AUV）垂直，所述的天线主体5折叠后嵌入自主水下航行器（AUV）透水舱体1内部并与自主水下航行器（AUV）外形保持一直。

综上所述，本发明给出了一种自主水下航行器（AUV）用折叠天线装置，这种方式解决了传统自主水下航行器（AUV）天线带来的高阻力、高功耗、易损坏等缺点。将传统的外凸天线合理的转化为可折叠结构，自主水下航行器（AUV）在不需要通信时天线保持折叠状态，提高了自主水下航行器（AUV）运行过程天线的安全性，减少了运行阻力。这些提供自主水下航行器（AUV）天线设计的实际应用。

Claims (6)

1.一种自主水下航行器（AUV）用可折叠天线装置，其特征在于：包含自主水下航行器（AUV）透水舱（1）、固定座（2）、天线主体（5）、天线罩（12）、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架（16），所述的驱动机构与传动机构相连，所述的驱动机构安装在舵机舱固定架（16）上，所述的天线主体（5）通过深沟球轴承A（3）以及轴A（4）与所述的固定座（2）连接，所述的固定座（2）固定在所述的自主水下航行器（AUV）透水舱（1）上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承B（9）以及轴B（8）与所述的天线主体（5）连接，另一端通过螺母A（19）固定于所述的舵机输出轴（17）上，所述的驱动机构通过所述的舵机输出轴（17）带动传动机构以及天线主体运动，实现自主水下航行器（AUV）天线的折叠运动。

2.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机（26）、舵机密封舱（25）、舵机密封舱盖（24）以及舵机输出轴（17），所述的舵机（26）位于所述的舵机密封舱（25）内，所述的舵机（26）与所述的舵机输出轴（17）一端连接，所述的舵机驱动轴（17）穿过所述的舵机密封舱盖（24），所述的舵机输出轴通过密封圈B（23）与所述的舵机密封舱盖（24）实现旋转动密封。

3.按权利要求2所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的舵机密封舱盖（24）上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖（24）与所述的舵机密封舱通过螺栓B（18）与螺母B（28）连接，所述的舵机密封舱（25）与所述的舵机密封舱盖（24）之间装有密封圈C（27），所述的舵机通过所述的舵机密封舱（25）与所述的舵机密封舱盖（24）挤紧固定。

4.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的传动机构为连杆传动机构，包括连杆A（7）以及连杆B（15），所述的连杆A（7）一端通过深沟球轴承B（9）与天线主体（5）连接，另一端通过深沟球轴承C（14）与连杆B（15）连接，所述的连杆B（15）通过螺母A（19）与所述的舵机输出轴（17）固定。

5.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的天线主体（5）包含天线罩（12）、WLAN天线舱（6）以及电台天线舱（21），所述的天线罩（12）通过螺栓A（13）与天线主体（5）连接，所述的天线主体（5）上开有深槽用以安装GPS、铱星等天线，所述天线主体（5）内部安装的GPS、铱星等天线通过穿线螺丝A（10）出线，所述的WLAN天线舱（6）通过穿线螺丝B（22）出线，所述的电台天线舱（21）通过穿线螺丝C（20）出线。

6.按权利要求1所述的自主水下航行器用可折叠天线装置，其特征在于：所述的天线主体（5）伸出后与自主水下航行器（AUV）垂直，所述的天线主体折叠后嵌入自主水下航行器（AUV）透水舱（1）内部并与自主水下航行器（AUV）外形保持一直。