CN112829905A - 一种水下无人航行器用双桅杆集成模块 - Google Patents

一种水下无人航行器用双桅杆集成模块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，包括U槽梁、浮力块、桅杆甲、桅杆乙、桅杆乙支撑垫、桅杆甲支撑垫、浮力块固定件、上转轴座甲、联轴器、键、横向调整垫甲、下转轴座甲、水平调整垫、安装基座甲、安装基座乙、下转轴座乙、横向调整垫乙、上转轴座乙和调节螺杆。利用U槽梁和浮力块为桅杆提供结构支撑，通过水平调整垫、横向调整垫和调节螺母可以分别实现桅杆上下、左右与前后六个方向的位置调节，满足部分桅杆对安装精度的高要求；充分利用桅杆的结构形状将两种桅杆轴向交错布置在U槽梁内，形成一个模块化整体，优化了水下航行器的布置，同时模块化的设计有利于兼容多种水下无人航行器。

Description

一种水下无人航行器用双桅杆集成模块
技术领域
本发明涉及水下无人航行器应用技术领域，具体涉及一种水下无人航行器用双桅杆集成模块。
背景技术
随着无人系统技术的快速发展，水下无人航行器凭借其隐蔽性强、自主控制、作业灵活、无人员伤亡等优势在开发利用海洋和维护海洋权益中受到了越来越广泛的关注。水下无人航行器的使命任务从海洋环境监测、海洋地质勘探、水下目标搜寻、载荷输送到情报侦察等不断被拓展。为了完成多样化的使命任务，水下无人航行器通常需要搭载不同的桅杆，例如，通信桅杆、光电侦察桅杆、雷达告警桅杆等。如何将这些桅杆合理的布置在体积有限的水下无人航行器内一直是该行业面临的问题。
目前，潜艇上的桅杆通常采用升降方式竖直布置在围壳内，而水下无人航行器由于直径大小通常还不及桅杆的长度尺寸，采用竖直布置桅杆的方式较难实现，一般采用折倒翻转的方式实现桅杆的升降，这样布置虽然能够减小对水下无人航行器直径的依赖，但是多桅杆前后轴向布置占据了较多的长度空间，不利于其它设备的布置。
因此目前亟需一种能够实现双桅杆集成安装，又节省空间的装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，能够利用U槽梁将两种桅杆集成一体，在节省空间的同时实现桅杆模块化安装。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：包括U槽梁、浮力块、桅杆、桅杆支撑垫、浮力块固定件、上转轴座、联轴器、键、水平调整垫和调节螺杆。
桅杆包括桅杆甲、桅杆乙；桅杆支撑垫包括桅杆乙支撑垫、桅杆甲支撑垫；上转轴座包括上转轴座甲和上转轴座乙；下转轴座包括下转轴座甲和下转轴座乙；横向调整垫包括横向调整垫甲和横向调整垫乙；安装基座包括安装基座甲和安装基座乙。
U槽梁是一个下部为半圆形、上部带相切直边的U形通槽结构，U槽梁底部在桅杆甲和桅杆乙的翻转轴下方开设有矩形孔，为桅杆翻转时底部电缆预留活动空间，U槽梁两侧壁上对应桅杆甲和桅杆乙翻转轴处分别开设有缺口和圆孔，用于桅杆甲和桅杆乙放置在U槽梁内部。
浮力块截面外部形状为与U槽梁内部形状配合的U形，其内部在桅杆甲和桅杆乙水平放置时占据的空间处开设了与桅杆外形匹配的凹槽，浮力块左右两侧分别开设了3个缺口，用于放置浮力块固定件；浮力块固定件为直角形状结构，两直角边分别通过螺钉与U槽梁和浮力块上预留的螺纹孔连接，将U槽梁和浮力块连接成一个整体。
桅杆乙支撑垫和桅杆甲支撑垫为带翻边的半圆形结构，通过螺钉固定安装在浮力块的凹槽内，分别为桅杆乙和桅杆甲水平放置时提供定位支撑。
两个安装基座甲与U槽梁焊接在一起，两个安装基座乙通过螺钉固定在U槽梁的中部，保证安装基座甲与安装基座乙之间的跨度比桅杆两侧翻转轴台阶之间的间距大；下转轴座甲和下转轴座乙分别安装在安装基座甲和安装基座乙上，在下转轴座与安装基座中间安装有水平调整垫，通过螺钉将下转轴座、水平调整垫和安装基座连接；下转轴座的下部安装面上对称开设有两个腰形孔，下转轴座的下部开设凹槽，凹槽内空尺寸比对应的安装基座长度尺寸大，凹槽的两侧直边上预留有螺纹孔，该螺纹孔用于安装调节螺杆。
下转轴座甲和下转轴座乙的上部设有与桅杆翻转轴外径配合的半圆孔，通过旋转调节螺杆，调整下转轴座甲和下转轴座乙的前后位置；上转轴座甲和上转轴座乙均为半圆形带翻边的结构，半圆孔内径分别与桅杆两侧翻转轴的外径匹配，桅杆两侧翻转轴分别放入下转轴座甲和下转轴座乙的半圆孔内，在桅杆两侧翻转轴台阶与上转轴座甲和上转轴座乙之间分别装有横向调整垫甲和横向调整垫乙，再通过螺钉将上转轴座甲和上转轴座乙分别与下转轴座甲和下转轴座乙连接。
联轴器一端与桅杆翻转轴通过双键连接，另一端与提供翻转动力的外围设备连接，外围设备带动桅杆翻转轴转动90度，桅杆升起至垂直工作位置，外围设备带动桅杆翻转轴反向转动90度，桅杆折倒至水平存放位置。
进一步地，浮力块采用密度小于500kg/m3的固体浮力材料制作，给桅杆提供支撑的同时为整个模块提供浮力。
进一步地，桅杆乙支撑垫和桅杆甲支撑垫采用橡胶硫化成型，在支撑桅杆的同时保护桅杆表面油漆不被损伤。
进一步地，桅杆甲和桅杆乙轴向交错布置在U槽梁内部。
进一步地，安装有横向调整垫甲和横向调整垫乙，用于对桅杆进行左右位置调整；安装有水平调整垫，用于对桅杆进行上下位置调整；通过调节螺杆对桅杆进行前后位置调整。
有益效果：
1、本发明提出的一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，利用两种桅杆的外形将其轴向交错布置在U槽梁内部，可以减小U槽梁的长度和宽度，节省两种桅杆在水下无人航行器内占据的空间。
2、本发明提供的一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，两种桅杆被集成为一个模块，方便整体安装与拆卸，有利于实现标准化模块，便于兼容多种水下无人航行器。
3、本发明提供的一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，具备桅杆上下、左右与前后位置调节能力，能够满足桅杆安装精度要求，同时降低加工制造的精度要求。
附图说明
图1为本发明实施方式的桅杆折倒放置状态结构示意图。
其中，1-U槽梁2-浮力块3-桅杆甲4-桅杆乙5-桅杆乙支撑垫6-桅杆甲支撑垫7-浮力块固定件8-上转轴座甲9-联轴器10-键11-横向调整垫甲12-下转轴座甲13-水平调整垫14-安装基座甲15-安装基座乙16-下转轴座乙17-横向调整垫乙18-上转轴座乙19-调节螺杆；
图2为本发明实施方式的桅杆升起工作状态结构示意图；
图3为本发明实施方式的下转轴座甲结构示意图；
图4为本发明实施方式的安装基座乙结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，包括以下部分：1-U槽梁、2-浮力块、3-桅杆甲、4-桅杆乙、5-桅杆乙支撑垫(橡胶材料)、6-桅杆甲支撑垫(橡胶材料)、7-浮力块固定件、8-上转轴座甲、9-联轴器、10-键、11-横向调整垫甲、12-下转轴座甲、13-水平调整垫、14-安装基座甲、15-安装基座乙、16-下转轴座乙、17-横向调整垫乙、18-上转轴座乙和19-调节螺杆。
其中，U槽梁1是整个模块的结构基础；浮力块2用于为桅杆折倒水平放置时提供支撑，同时提供浮力；桅杆甲3和桅杆乙4是本模块的主要安装对象；桅杆乙支撑垫5和桅杆甲支撑垫6分别用于桅杆乙和桅杆甲水平放置时提供定位支撑，同时保护桅杆表面油漆；浮力块固定件7用于将浮力块2和U槽梁连1连接固定；上转轴座甲8和下转轴座甲12组成一组，上转轴座乙18和下转轴座乙16组成另一组，分别用于约束桅杆两侧翻转轴平移，保证桅杆翻转轴只能绕翻转轴中心线转动；联轴器9和键10用于将外围设备电机输出轴与桅杆翻转轴连接在一起；横向调整垫甲11和横向调整垫乙17用于调整桅杆的左右位置；水平调整垫13用于调整桅杆两侧翻转轴在同一水平面；安装基座甲14和安装基座乙15分别用于支撑和固定下转轴座甲12和下转轴座乙16；下转轴座甲12和下转轴座乙16用于固定桅杆翻转轴；调节螺杆19用于调节下转轴座在安装基座上的前后位置，从而起到调节桅杆前后位置的作用。
上述组成部件间的连接关系为：
如图1和图2所示，U槽梁1采用不锈钢制成下部为半圆形、上部带相切直边的U形通槽结构，U槽梁1底部在桅杆甲3和桅杆乙4的翻转轴下方开设有矩形孔，桅杆翻转过程中其底部电缆可以在矩形孔内活动，U槽梁1两侧壁上对应桅杆甲3和桅杆乙4翻转轴处分别开设有缺口和圆孔，便于桅杆甲3和桅杆乙4能放置在U槽梁内部。如图1所示，以U槽梁轴向分前后方向，截面横向分左右方向。
浮力块2采用密度为400kg/m3的固体浮力材料制作成截面外部形状为与U槽梁1内部形状配合的U形，其内部在桅杆甲3和桅杆乙4水平放置时占据的空间处开设了与桅杆外形匹配的凹槽；浮力块固定件7为直角形状结构，两直角边分别通过螺钉与U槽梁1和浮力块2上预留的螺纹孔连接，在浮力块2左右两侧分别通过3个浮力块固定件7将U槽梁1和浮力块2连接成一个整体；
如图2所示，桅杆乙支撑垫5和桅杆甲支撑垫6采用硫化橡胶制成带翻边的半圆形结构，分别通过螺钉固定安装在浮力块2对应桅杆的凹槽内，分别为桅杆乙4和桅杆甲3水平放置时提供定位支撑；
如图1所示，每根桅杆两侧均有翻转轴，利用两组安装基座、下转轴座和上转轴座将桅杆的翻转轴支撑固定。两个安装基座甲14分别焊接在U槽梁1的左右两侧内壁上，两个安装基座乙15通过螺钉固定在U槽梁1的中部，保证安装基座甲14与安装基座乙15之间的跨度比桅杆两侧翻转轴台阶之间的间距大；
如图1中D-D视图所示，下转轴座甲12和下转轴座乙16分别安装在安装基座甲14和安装基座乙15上，在下转轴座与安装基座中间安装有水平调整垫13，通过螺钉将下转轴座、水平调整垫和安装基座连接；下转轴座下部凹槽内空尺寸比对应的安装基座长度尺寸大，其下部安装面上对称开设有两个腰形孔，凹槽的两侧直边上预留有螺纹孔，该螺纹孔用安装调节螺杆19；下转轴座甲12和下转轴座乙16的上部设有与桅杆翻转轴外径配合的半圆孔，通过旋转调节螺杆19，即可调整下转轴座甲12和下转轴座乙16的前后位置；上转轴座甲8和上转轴座乙18均为半圆形带翻边的结构，半圆孔内径分别与桅杆两侧翻转轴的外径匹配，桅杆两侧翻转轴分别放入下转轴座甲12和下转轴座乙16的半圆孔内，在桅杆两侧翻转轴台阶与上转轴座甲8和上转轴座乙18之间分别装有横向调整垫甲11和横向调整垫乙17，再通过螺钉将上转轴座甲8和上转轴座乙18分别与下转轴座甲12和下转轴座乙16连接；
联轴器9一端与桅杆翻转轴通过双键10连接，另一端与提供翻转动力的电机输出轴连接，电机带动桅杆翻转轴转动90度，桅杆升起至垂直工作位置，电机带动桅杆翻转轴反向转动90度，桅杆折倒至水平存放位置。
图3为本发明实施方式的下转轴座甲结构示意图；图4为本发明实施方式的安装基座乙结构示意图。
本装置的具体工作过程如下：
升起过程：外围设备电机输出轴转动，通过联轴器9带动桅杆甲3向后翻转升起，另一套电机通过联轴器9带动桅杆乙4向前翻转升起，当桅杆翻转至竖直状态时，控制电机停机，升起过程完成；
折倒过程：当桅杆工作完成后，控制电机输出轴反向转动，联轴器9带动桅杆甲3向前翻转折倒，另一套电机带动桅杆乙4向后翻转折倒，当桅杆翻转至水平状态时，桅杆甲3和桅杆乙4分别与桅杆甲支撑垫6和桅杆乙支撑垫5接触，控制电机停机，折倒过程完成。
对于安装位置精度要求较高的桅杆，例如，光电侦察桅杆需要对桅杆安装后的位置进行调整。
桅杆水平位置调整过程：通过选用不同厚度的水平调整垫13，安装在左右两组下转轴座与安装基座之间，直至桅杆两侧水平度满足桅杆使用要求。
桅杆左右位置调整过程：如果需要将桅杆甲3整体向左调整，将横向调整垫乙17厚度增加，横向调整垫甲11厚度减小；如果需要将桅杆甲3整体向右调整，将横向调整垫乙17厚度减小，横向调整垫甲11厚度增加；桅杆乙4的左右位置调整原理同桅杆甲3。
桅杆前后位置调整过程：首先拧松下转轴座与安装基座之间的连接螺钉，通过调整下转轴座两侧的调节螺杆19改变下转轴座在下安装座上的前后位置，直至桅杆前后位置满足使用要求，最后将下转轴座与安装基座之间的连接螺钉拧紧。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种水下无人航行器用双桅杆集成模块，其特征在于，包括U槽梁(1)、浮力块(2)、桅杆、桅杆支撑垫、浮力块固定件(7)、上转轴座、联轴器(9)、键(10)、水平调整垫(13)和调节螺杆(19)；
所述桅杆包括桅杆甲(3)、桅杆乙(4)；所述桅杆支撑垫包括桅杆乙支撑垫(5)、桅杆甲支撑垫(6)；所述上转轴座包括上转轴座甲(8)和上转轴座乙(18)；所述下转轴座包括下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)；所述横向调整垫包括横向调整垫甲(11)和横向调整垫乙(17)；所述安装基座包括安装基座甲(14)和安装基座乙(15)；
所述U槽梁(1)是一个下部为半圆形、上部带相切直边的U形通槽结构，U槽梁(1)底部在桅杆甲(3)和桅杆乙(4)的翻转轴下方开设有矩形孔，为桅杆翻转时底部电缆预留活动空间，所述U槽梁(1)两侧壁上对应桅杆甲(3)和桅杆乙(4)翻转轴处分别开设有缺口和圆孔，用于桅杆甲(3)和桅杆乙(4)放置在U槽梁内部；
所述浮力块(2)截面外部形状为与U槽梁(1)内部形状配合的U形，其内部在桅杆甲(3)和桅杆乙(4)水平放置时占据的空间处开设了与桅杆外形匹配的凹槽，浮力块(2)左右两侧分别开设了3个缺口，用于放置浮力块固定件(7)；浮力块固定件(7)为直角形状结构，两直角边分别通过螺钉与U槽梁(1)和浮力块(2)上预留的螺纹孔连接，将U槽梁(1)和浮力块(2)连接成一个整体；
所述桅杆乙支撑垫(5)和桅杆甲支撑垫(6)为带翻边的半圆形结构，通过螺钉固定安装在浮力块(2)的凹槽内，分别为桅杆乙(4)和桅杆甲(3)水平放置时提供定位支撑；
所述两个安装基座甲(14)与U槽梁(1)焊接在一起，所述两个安装基座乙(15)通过螺钉固定在U槽梁(1)的中部，保证安装基座甲(14)与安装基座乙(15)之间的跨度比桅杆两侧翻转轴台阶之间的间距大；下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)分别安装在安装基座甲(14)和安装基座乙(15)上，在下转轴座与安装基座中间安装有水平调整垫(13)，通过螺钉将下转轴座、水平调整垫(13)和安装基座连接；下转轴座的下部安装面上对称开设有两个腰形孔，下转轴座的下部开设凹槽，凹槽内空尺寸比对应的安装基座长度尺寸大，凹槽的两侧直边上预留有螺纹孔，该螺纹孔用于安装调节螺杆(19)；
下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)的上部设有与桅杆翻转轴外径配合的半圆孔，通过旋转调节螺杆(19)，调整下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)的前后位置；上转轴座甲(8)和上转轴座乙(18)均为半圆形带翻边的结构，半圆孔内径分别与桅杆两侧翻转轴的外径匹配，桅杆两侧翻转轴分别放入下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)的半圆孔内，在桅杆两侧翻转轴台阶与上转轴座甲(8)和上转轴座乙(18)之间分别装有横向调整垫甲(11)和横向调整垫乙(17)，再通过螺钉将上转轴座甲(8)和上转轴座乙(18)分别与下转轴座甲(12)和下转轴座乙(16)连接；
所述联轴器(9)一端与桅杆翻转轴通过双键(10)连接，另一端与提供翻转动力的外围设备连接，外围设备带动桅杆翻转轴转动90度，桅杆升起至垂直工作位置，外围设备带动桅杆翻转轴反向转动90度，桅杆折倒至水平存放位置。
2.如权利要求1所述的水下无人航行器用双桅杆集成模块，其特征在于，所述浮力块(2)采用密度小于500kg/m3的固体浮力材料制作，给桅杆提供支撑的同时为整个模块提供浮力。
3.如权利要求1所述的水下无人航行器用双桅杆集成模块，其特征在于，所述桅杆乙支撑垫(5)和所述桅杆甲支撑垫(6)采用橡胶硫化成型，在支撑桅杆的同时保护桅杆表面油漆不被损伤。
4.如权利要求1、2或3所述的水下无人航行器用双桅杆集成模块，其特征在于，桅杆甲(3)和桅杆乙(4)轴向交错布置在U槽梁(1)内部。
5.如权利要求1、2或3所述的水下无人航行器用双桅杆集成模块，其特征在于，安装有横向调整垫甲(11)和横向调整垫乙(17)，用于对桅杆进行左右位置调整；安装有水平调整垫(13)，用于对桅杆进行上下位置调整；通过调节螺杆(19)对桅杆进行前后位置调整。
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