CN111478012A

CN111478012A - 一种自主水下航行器用可伸缩天线装置

Info

Publication number: CN111478012A
Application number: CN202010331723.5A
Authority: CN
Inventors: 宫颖博; 严天宏; 何波
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2020-04-24
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2020-07-31

Abstract

本发明是一种自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，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）可伸缩天线安装在自主水下航行器（AUV）独立非密封舱体内，天线主体设计独立的密封空间安置各种天线，传动机构为齿轮齿条机构，齿轮固定在传动轴上，传动轴的另一端通过一对啮合的锥齿轮与电动机连接，电动机转动带动锥齿轮转动从而带动传动轴和齿轮转动，达到驱动天线进行伸缩运动的目的。本发明具有阻力低、能耗低、可靠性高等优点。

Description

一种自主水下航行器用可伸缩天线装置

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伸缩天线装置，适用于解决自主航行器航行时固定天线所存在的阻力较大的问题。

背景技术

自主水下航行器（AUV）是一种可以在复杂海洋环境中执行探测任务的智能化无人平台，因自主水下航行器（AUV）在海洋研究与开发当中具有远大的前景，被世界许多从事科学研究的机构和个人视为在海洋勘探与研究中最有前景的无人平台。同时其在水下的灵活性、隐蔽性也可以在军事方面发挥强大的作用。在自主水下航行器（AUV）技术逐渐发展与成熟的过程中，自主水下航行器（AUV）的工作深度和航行时间以及距离不断增加，自主水下航行器（AUV）的各种附体将会增加阻力和功耗，导致运动速度和灵活性降低、续航时间和里程减少。传统天线减少阻力的方法主要是对天线的外形进行优化并且适当降低天线高度，这将会导致天线内部容纳收发器的空间不足以及信号强度降低等不可避免地问题。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）的发展需求。

发明内容

为了解决传统自主水下航行器（AUV）天线导致自主水下航行器（AUV）航行过程中存在的阻力大的问题，本发明提供一种自主水下航行器（AUV）用伸缩天线装置。该天线仅在需要进行数据传输时保持伸出状态，在水中航行时处于缩回状态，解决了自主水下航行器（AUV）航行阻力大、功耗高的难题，可适应自主水下航行器（AUV）的发展。

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）用可伸缩天线装置，包含自主水下航行器（AUV）密封舱、天线舱、天线主体、天线外罩、传动机构、驱动机构、齿轮箱以及电机固定架。所述驱动机构与传动机构相连并安装在天线舱上，所述天线与传动机构相连并通过滑轨固定在天线舱上，所述的传动机构通过轴承A与轴承B固定在天线舱中，一端通过圆锥齿轮与驱动机构连接，另一端通过直齿轮与天线主体连接，所述驱动机构通过电动机带动传动机构以及天线主体运动，实现所述自主水下航行器（AUV）天线的伸缩运动。

所述的传动机构为齿轮传动机构，包括传动轴、直齿轮和圆锥齿轮B，所述传动轴与天线舱之间装有旋转密封原件，所述的直齿轮固定在传动轴上与固定在天线主体的齿条相啮合，所述圆锥齿轮B固定在传动轴的另一端在天线舱外侧与驱动机构的圆锥齿轮相啮合。

所述的驱动机构为电机驱动机构，包含电机、齿轮箱、齿轮箱盖以及锥齿轮A，所述电机位于天线舱外侧，与齿轮箱和圆锥齿轮A一起固定在天线舱外侧。

所述的天线包括天线外罩、天线导轨、直齿条、密封底盖以及天线主体。所述天线外罩通过螺栓A与天线主体连接，所述天线外罩与天线主体之间装有密封圈实现静密封，所述天线主体上有为安装GPS、依星等天线装置留有的安装槽，所述天线主体中安装的GPS、依星等天线通过底部安装在密封底盖上的穿线螺栓出线。

所述天线伸出舱外后与自主式水下航行器（AUV）垂直，所述天线缩回天线舱后顶部与自主式水下航行器（AUV）密封舱外形一致。

本发明优点与积极效果为：

1.本发明将伸缩天线机构集成到天线舱大小，在自主式水下航行器（AUV）水下作业过程中仅天线舱内部为浸湿状态，不影响自主式水下航行器（AUV）密封舱的功能。

2.本发明将驱动机构完全放置于干燥环境下，在天线舱的外部，省去了对驱动电机的密封的。

3.本发明利用齿轮齿条机构实现天线的可伸缩性，缩回后天线外形与自主式水下航行器（AUV）的外形保持一致，实现自主式水下航行器（AUV）在航行过程中不受到天线阻力的影响。

4.本发明设计的天线在自主式水下航行器（AUV）航行过程中处于缩回状态，无需考虑天线的防撞问题，保证了天线的安全性。

5.本发明可利用电机的自锁特性与齿轮传动的杠杆特性保持天线可在完全缩回与完全伸出之间的任意状态保持。

附图说明

图1为本发明轴向结构剖视图；

图2为本发明主要零部件示意图；

图3为本发明天线伸出后轴向结构剖视图；

其中：1为自主式水下航行器（AUV）密封舱，2为天线舱，3为天线导轨，4为螺栓A，5为天线外罩，6为螺栓B，7为天线主体，8为传动轴，9为直齿轮，10为直齿条，11为螺栓C，12为穿线螺栓，13为密封底盖，14为螺栓D，15为旋转密封，16为轴承A，17为轴承B，18为大圆锥齿轮，19为齿轮箱，20为齿轮箱盖，21为小圆锥齿轮，22为电动机。

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）密封舱1、天线舱2、天线导轨3、天线主体7、传动机构以及驱动机构，所述驱动机构与传动机构相连，所述驱动机构安装在齿轮箱19上，所述天线主体7通过天线导轨3与天线舱2相连，并通过直齿条10与传动机构相连，所述传动机构通过轴承A 16与轴承B 17安装在天线舱2 上，并且通过大圆锥齿轮18与驱动机构相连，所述驱动机构通过电动机22驱动小圆锥齿轮21带动传动机构以及天线运动，实现自主水下航行器（AUV）天线的伸缩运动。

所述的传动机构为齿轮齿条机构，包括传动轴8、直齿轮9，所述传动轴一端通过直齿轮9与固定在天线主体7的直齿条10连接，另一端通过大圆锥齿轮18与驱动系统连接。

所述驱动机构为电机驱动机构，包含电动机22、小圆锥齿轮21、齿轮箱盖20、齿轮箱19以及大圆锥齿轮18，所述电动机22固定在齿轮箱19上，所述小圆锥齿轮21与电动机22相连并与大圆锥齿轮18相互捏合传递动力。

Claims

1.一种自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，其特征在于：包含自主水下航行器（AUV）密封舱（1）、天线舱（2）、伸缩天线主体（7）、天线外罩（5）、导轨（3）、紧固件（4）（11）（14）、传动机构、驱动机构以及齿轮箱及电机，所述的伸缩天线主体（7）通过导轨与天线舱（2）相连，所述的传动机构与驱动机构相连，所述的驱动机构固定在齿轮箱（19）上，所述传动机构通过轴承A（16）与轴承B（17）安装在天线舱（2）上，所述传动机构通过直齿轮（9）与固定在伸缩天线主体（7）上的直尺条（10）相啮合，所述驱动机构通过小圆锥齿轮（21）与固定在传动轴（8）上的大圆锥齿轮（18）相啮合，所述驱动机构通过所述电动机（22）带动传动机构以及伸缩天线主体（7）运动，实现自主水下航行器（AUV）天线的伸缩运动。

2.按权利要求1所述自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，其特征在于：所述的驱动机构为电机驱动机构，包含电动机（22）、小圆锥齿轮（21）、齿轮箱（19）以及齿轮箱盖（20），所述电动机（22）位于所述自主水下航行器（AUV）密封舱（1）内，所述电动机（22）固定在齿轮箱（19）上，所述的小圆锥齿轮（21）穿过齿轮箱（19）固定于电动机（22）上。

3.按权利要求1所述自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，其特征在于：所述的传动机构为齿轮传动机构，包括大圆锥齿轮（18）、传动轴（8）、轴承A（16）、轴承B（17）、旋转密封（15）以及直齿轮（9），所述传动机构一端通过大圆锥齿轮（18）与小圆锥齿轮（21）相啮合，另一端通过直齿轮（9）与直尺条（10）相啮合以传递动力，所述传动轴（8）与天线舱（2）之间装有旋转密封（15）以实现密封效果。

4.按权利要求1所述自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，其特征在于：所述的伸缩天线主体（7）包括天线外罩（5）、天线主体（7）、导轨（3）、直尺条（10）、穿线螺栓（12）以及密封底盖（13），内部线缆通过穿线螺栓（12）穿入天线主体（7），所述密封底盖（13）通过螺栓D（14）固定于天线主体（7）上，所述穿线螺栓（12）固定于密封底盖（13）上，所述导轨（3）通过螺栓A（4）固定于天线主体（7）上，所述直尺条（10）通过螺栓C（11）固定于天线主体（7）上。

5.按权利要求1所述自主水下航行器（AUV）用可伸缩天线装置，其特征在于：所述的伸缩天线主体（7）伸出后与自主水下航行器（AUV）垂直，所述的伸缩天线主体（7）缩回后嵌入自主水下航行器（AUV）密封舱（1）内部并与自主水下航行器（AUV）外形保持一致。