CN114802662B - 一种可搭载磁力仪的水下拖曳体 - Google Patents

一种可搭载磁力仪的水下拖曳体 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，包括主控舱、磁力仪、位置传感器和磁力仪姿态调整机构，所述主控舱前端设置有半球型头部，所述主控舱的尾部设置有尾部半球传感器舱，所述磁力仪安装在尾部半球传感器舱内，所述位置传感器和磁力仪姿态调整机构安装在主控舱内，所述位置传感器监测信息传输至磁力仪姿态调整机构，所述磁力仪姿态调整机构动力输出至磁力仪。通过伺服电机和角度传感器实时调节磁力仪角度，实现全角度闭环控制。上述技术方案，可有效降低水下拖曳体的制造难度，降低生产成本，可直接调整磁力仪的角度以适应各地的磁场，同时，可有效降低因磁力仪与所测目标物之间夹角变化而产生的误差。

Description

一种可搭载磁力仪的水下拖曳体
技术领域
本发明海洋工程与技术领域，尤其涉及于一种可搭载磁力仪的水下拖曳体。
背景技术
水下拖曳体是进行水下探测的最主要手段之一，水下拖曳体可搭载各类传感器以完成水下探测。其涉及诸多学科的交互融合，首先是外形的整体设计，为了能够适应更大范围的航行，一般会采取流线型结构。但是为了兼顾加工难度与成本，也会更多的采用回转体结构。主要是球体或圆柱体结构，具有良好的承载能力，受力均衡，能够有效地减少压力聚集等现象。
由于各地的磁力环境不同，常常会导致固定角度安装的磁力仪探测不准确，加之海洋、河流、湖泊等水体中往往存在波、流等干扰因素，拖体本身也会产生一定的横滚角，最终，会导致磁力仪下表面与所探测物理之间的夹角增大，进而影响探测精度。同时，一方面拖曳体整体安装完成后再改变磁力仪的角度，往往会消耗大量的人力、时间等成本，而且也会对整个部件的密封效果产生一定的影响。另一方面，水下存在较强的不确定性，拖曳体的姿态会实时变动。
发明内容
本发明根据现有技术的不足，提出一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，可有效降低水下拖曳体的制造难度，降低生产成本，并且能有效提高探测精度。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，包括主控舱、磁力仪、位置传感器和磁力仪姿态调整机构，所述主控舱前端设置有半球型头部，所述主控舱的尾部设置有尾部半球传感器舱，所述磁力仪安装在尾部半球传感器舱内，所述位置传感器和磁力仪姿态调整机构安装在主控舱内，所述位置传感器监测信息传输至磁力仪姿态调整机构，所述磁力仪姿态调整机构动力输出至磁力仪。
作为优选，所述磁力仪姿态调整机构包括伺服控制器、伺服电机和传动机构，所述伺服控制器输出控制信号至伺服电机，所述伺服电机通过传动机构输出动力至磁力仪。
作为优选，所述传动机构包括主动齿轮、传动齿轮、轴承和传动轴，所述主动齿轮固定安装在伺服电机的输出轴，所述传动齿轮与主动齿轮啮合，所述传动齿轮固定安装在所述轴承上，所述轴承通过安装架固定在主控舱的尾部，所述传动轴一端固定安装在所述传动齿轮的中心位置，所述传动齿轮通过传动轴动力输出至磁力仪，所述磁力仪固定安装在传动轴承的另一端。
作为优选，所述主控舱的上方设置有顶盖，所述顶盖的两侧设置有通孔，所述通孔呈线性排列，所述主控舱的侧面设置有前密封盖，所述前密封盖上设置有若干水密接插件接线口，所述主控舱对应水密接插件接线口设置有供线束穿过的过线孔，所述顶盖覆盖所述过线孔。
作为优选，所述主控舱的径向外壁设置有与主控舱可相对转动的紧箍，所述紧箍上固定连接有L型的排扣挂钩，所述紧箍上固定有配重块筐，所述配重块筐与排扣挂钩的位置相对，且所述紧箍靠近顶盖的后侧。
作为优选，所述主控舱的前端外壁设置有前置挂钩，所述前置挂钩位于顶盖的正前方。
作为优选，所述尾部半球传感器舱与主控舱之间的设置有后密封盖。
作为优选，所述主控舱的径向外壁设置有尾翼圈，所述尾翼圈靠近主控舱的尾部，所述尾翼圈上固定连接有竖直尾翼和水平尾翼。
作为优选，所所述竖直尾翼和水平尾翼结构相同均为喇叭状结构，且呈十字型设置，所述尾部半球传感器舱被竖直尾翼和水平尾翼所包围。
作为优选，所述主控舱内设置有电机座，所述伺服电机安装在电机座上，所述电机座上设置有包覆伺服电机的软磁壳体。
本发明具有以下的特点和有益效果：
1.通过伺服电机和角度传感器实时调节磁力仪角度，实现全角度闭环控制。可有效降低水下拖曳体的制造难度，降低生产成本。
2.可直接调整磁力仪的角度以适应各地的磁场，有利于本拖曳体的推广使用。
3.可以显著降低因磁力仪与所探测目标物之间夹角变化而产生的误差。
4.电机采用磁导率高的软磁材料薄壳覆盖以屏蔽电机磁场的干扰。
5.半球型头部，主控舱与尾部半球传感器舱均采用球体或圆柱体结构，能够有效地减少压力聚集等现象的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为图1的俯视图。
图中：
1-半球型头部2-前置挂钩3-顶盖4-紧箍5-排扣挂钩6-主控舱7-尾翼圈8-传动齿轮9－后密封盖10-竖直尾翼11-尾部半球传感器舱12-水平尾翼13-磁力仪14-传动轴15-轴承16-主动齿轮17-伺服电机18-电机座19-伺服控制器20-线缆固定管21-配重块筐22-前密封盖23-位置传感器
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，如图1至图3所示，包括主控舱6、磁力仪13、位置传感器23和磁力仪姿态调整机构，所述主控舱6前端设置有半球型头部1，所述主控舱6的尾部设置有尾部半球传感器舱11，所述磁力仪13安装在尾部半球传感器舱11内，所述位置传感器23安装在所述半球型头部1内，所述磁力仪姿态调整机构安装在主控舱6内，所述位置传感器23监测信息传输至磁力仪姿态调整机构，所述磁力仪姿态调整机构动力输出至磁力仪13。
上述技术方案中，通过位置传感器23监测主控舱6的旋转角度，从而通过磁力仪姿态调整机构动力输出至磁力仪13，调整磁力仪13的角度，可直接调整磁力仪13的角度以适应各地的磁场，有利于本拖曳体的推广使用，并且可以实现全角度闭环控制，可有效降低水下拖曳体的制造难度，降低生产成本。
可以理解的，所述半球型头部1，所述主控舱6与所述尾部半球传感器舱11均采用球体或圆柱体流线型结构，能够有效地减少压力聚集等现象的发生。
具体的，所述所述磁力仪姿态调整机构包括伺服控制器19、伺服电机17和传动机构，所述位置传感器23向伺服电机控制器19输出位置信号，所述伺服控制器19输出控制信号至伺服电机17，所述伺服电机17通过传动机构输出动力至磁力仪13。所述传动机构包括主动齿轮16、传动齿轮8、轴承15和传动轴14，所述主动齿轮16固定安装在伺服电机17的输出轴，所述传动齿轮8与主动齿轮16啮合，所述传动齿轮8固定安装在所述轴承15上，所述轴承15通过安装架固定在主控舱6的尾部，所述传动轴14一端固定安装在所述传动齿轮8的中心位置，所述传动齿轮8通过传动轴14动力输出至磁力仪13，所述磁力仪13固定安装在传动轴14的另一端。
可以理解的，主控舱内还设置有微控制器，用于接收传感器的监测信息，并进行数模转化输出控制信号至伺服控制器，通过伺服控制器驱动伺服电机运行，通过伺服电机对磁力仪的角度进行调整。
上述技术方案，结构简单，技术合理，可以轻易实现全角度闭环控制，可有效降低水下拖曳体的制造难度，降低生产成本。
需要说明的是，微控制器为常规技术手段，因此不进行具体的说明，本实施例的控制原理简单，因此选择的是型号为STM32F446RET6/LQFP-64。
可以理解的，主控舱内设置有线缆固定管20，所述线缆固定管20用于供主控舱内电子设备之间的线束的穿过。通过对线束进行固定，避免线束的晃动，影响设备的正常运行，另外，通过对线束的固定，主控舱内更加简洁。
进一步的，所述主控舱6内设置有电机座18，所述伺服电机17安装在电机座18上，所述电机座18上设置有包覆伺服电机17的软磁壳体。
上述技术方案中，通过设置软磁壳体，由于软磁壳体具有很高的磁导率，因此，可屏蔽电机磁场的干扰。
进一步的，所述主控舱6的上方设置有顶盖3，所述顶盖3的两侧设置有通孔，所述通孔呈线性排列，所述主控舱6的侧面设置有前密封盖22，所述前密封盖22上设置有若干水密接插件接线口，所述主控舱(6对应水密接插件接线口设置有供线束穿过的过线孔，所述顶盖3覆盖所述过线孔。
可以理解的，通过水密接插件接线口与外界进行数据的传输，并且确保防水的效果。
进一步的，所述主控舱6的径向外壁设置有与主控舱6可相对转动的紧箍4，所述紧箍4上固定连接有L型的排扣挂钩5，所述紧箍4上固定有配重块筐21，所述配重块筐21与排扣挂钩5的位置相对，且所述紧箍4靠近顶盖3的后侧。所述主控舱6的前端外壁设置有前置挂钩2，所述前置挂钩位于顶盖3的正前方。
可以想到的，上述技术方案中，通过改变排口挂钩5绕轴角度φ1，使得尾部半球传感器舱11的传感器一同呈φ1角度旋转。通过改变拖曳挂钩在排口挂钩5所在位置调整整个舱体俯仰角φ2，结构简单，技术合理，能够轻易完成舱体调整，从而使得舱体保持水平状态。
进一步的，所述主控舱6的前端设置有前密封盖22，所述尾部半球传感器舱11与主控舱6之间的设置有后密封盖9。
上述技术方案中，前密封盖和后密封盖的设置，从而确保主控舱内的密封效果，避免水渗入，从而影响电子设备的正常运行。
进一步的，所述主控舱6的径向外壁设置有尾翼圈7，所述尾翼圈7靠近主控舱6的尾部，所述尾翼圈7上固定连接有竖直尾翼10和水平尾翼12。所述竖直尾翼10和水平尾翼12结构相同均为喇叭状结构，且呈十字型设置，所述尾部半球传感器舱被竖直尾翼10和水平尾翼12所包围。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，包括主控舱(6)、磁力仪(13)、位置传感器(23)和磁力仪姿态调整机构，所述主控舱(6)前端设置有半球型头部(1)，所述主控舱(6)的尾部设置有尾部半球传感器舱(11)，所述磁力仪(13)安装在尾部半球传感器舱(11)内，所述位置传感器(23)和磁力仪姿态调整机构安装在主控舱(6)内，所述位置传感器(23)监测信息传输至磁力仪姿态调整机构，所述磁力仪姿态调整机构动力输出至磁力仪(13)，所述磁力仪姿态调整机构包括伺服控制器(19)、伺服电机(17)和传动机构，所述伺服控制器(19)输出控制信号至伺服电机(17)，所述伺服电机(17)通过传动机构输出动力至磁力仪(13)。
2.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述传动机构包括主动齿轮(16)、传动齿轮(8)、轴承(15)和传动轴(14)，所述主动齿轮(16)固定安装在伺服电机(17)的输出轴，所述传动齿轮(8)与主动齿轮(16)啮合，所述传动齿轮(8)固定安装在所述轴承(15)上，所述轴承(15)通过安装架固定在主控舱(6)的尾部，所述传动轴(14)一端固定安装在所述传动齿轮(8)的中心位置，所述主动齿轮(16)通过传动轴(14)动力输出至磁力仪(13)，所述磁力仪(13)固定安装在传动轴(14)的另一端。
3.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述主控舱(6)的上方设置有顶盖(3)，所述顶盖(3)的两侧设置有通孔，所述通孔呈线性排列，所述主控舱(6)的侧面设置有前密封盖(22)，所述前密封盖(22)上设置有若干水密接插件接线口，所述主控舱(6)对应水密接插件接线口设置有供线束穿过的过线孔，所述顶盖(3)覆盖所述过线孔。
4.根据权利要求3所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述主控舱(6)的径向外壁设置有与主控舱(6)可相对转动的紧箍(4)，所述紧箍(4)上固定连接有L型的排扣挂钩(5)，所述紧箍(4)上固定有配重块筐(21)，所述配重块筐(21)与排扣挂钩(5)的位置相对，且所述紧箍(4)靠近顶盖(3)的后侧。
5.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述主控舱(6)的前端外壁设置有前置挂钩(2)，所述前置挂钩位于顶盖(3)的正前方。
6.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述尾部半球传感器舱(11)与主控舱(6)之间的设置有后密封盖(9)。
7.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述主控舱(6)的径向外壁设置有尾翼圈(7)，所述尾翼圈(7)靠近主控舱(6)的尾部，所述尾翼圈(7)上固定连接有竖直尾翼(10)和水平尾翼(12)。
8.根据权利要求7所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述竖直尾翼(10)和水平尾翼(12)结构相同均为喇叭状结构，且呈十字型设置，所述尾部半球传感器舱被竖直尾翼(10)和水平尾翼(12)所包围。
9.根据权利要求1所述的一种可搭载磁力仪的水下拖曳体，其特征在于，所述主控舱(6)内设置有电机座(18)，所述伺服电机(17)安装在电机座(18)上，所述电机座(18)上设置有包覆伺服电机(17)的软磁壳体。
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