CN115009432A - 一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,属于深海滑翔机水下驻留技术领域;包括壳体、驱动模块、锚绳收放模块、传动模块、联动模块和锚块;通过所述壳体将整个装置安装于航行器壳体;通过所述驱动模块驱动锚绳收放模块和传动模块,锚绳收放模块用于固定和收放锚绳;所述传动模块用于控制锚绳收放速度,同时作为联动模块的动力源;通过所述联动模块实现锚绳的均匀缠绕和匀速收放;所述锚块与锚绳底端连接,通过锚绳控制其布放位置。本发明由驱动模块控制锚绳收放模块,同时通过传动模块实现排线器的随动,能够控制锚绳收放速度并避免了锚绳缠卷在同一位置的缺陷,实现了锚块的近似匀速收回,保证了二次驻留时下锚的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于深海滑翔机水下驻留技术领域,具体涉及一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置。
背景技术
深海滑翔机由于具有载荷能力强、滑翔深度大、距离远、节能、隐蔽性好并能长时间在水下进行侦查探测的优点,其在海洋资源开发、海洋环境监测和海洋军事领域扮演着越来越重要的角色。随着人类对海洋探测的深入,为了了解特定海域的环境随时间变化的情况,亦或是满足军事要求,需要对某一海域的环境进行长期的区域性调查探测。通过海洋探测船以及水下机器人固然可以达到这样的要求,但需要消耗大量的人力、物力和财力,成本较高。研究发现,深海滑翔机的水下驻留技术可以很好的解决这一问题。海底定点驻留无人水下航行器,能够经过低速远程航行之后到达需要探测的港口、海峡,之后在不需要时刻调节航行器姿态的条件下长期驻留在海底并进行给定探测任务。完成任务后,海底定点驻留深海滑翔机可以自主返回基地或执行下一任务。
现阶段的深海滑翔机水下驻留技术通常采用液压支撑杆式和锚链式。其中,液压支撑杆机构组成仪器较多,结构相对较复杂,设计和加工较难且成本较高。除此之外,该方案的抗掩埋性差:由于海底环境复杂,近海域海底有大量的泥沙,较短的支撑杆使得整个深海滑翔机可能会被泥沙掩埋,大大降低了其安全性且给二次启动带来很大的困难。而传统的锚链式驻留机构通常是依靠重力放锚,锚块落底时通过锚链对深海滑翔机产生冲击,导致深海滑翔机姿态不稳定,除此之外,落底的锚块无法回收,导致深海滑翔机只可实现单次驻留。
发明内容
要解决的技术问题:
为了避免现有技术的不足之处,本发明提供一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,由驱动模块控制绕线轴收放锚绳,同时通过齿轮传动实现排线器的随动,能够控制锚绳收放速度并避免了锚绳缠卷在同一位置的缺陷,实现了锚块的近似匀速收回,保证了二次驻留时下锚的稳定性。解决了深海滑翔机液压支撑杆式驻留机构抗掩埋性差、安全性低的问题。
本发明的技术方案是:一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,包括壳体、驱动模块、锚绳收放模块、传动模块、联动模块和锚块;
通过所述壳体将整个装置安装于航行器壳体;
通过所述驱动模块驱动锚绳收放模块和传动模块,锚绳收放模块用于固定和收放锚绳;所述传动模块用于控制锚绳收放速度,同时作为联动模块的动力源;
通过所述联动模块实现锚绳的均匀缠绕和匀速收放;
所述锚块与锚绳底端连接,通过锚绳控制其布放位置。
本发明的进一步技术方案是:所述驱动模块为电机,其输出轴与锚绳收放模块连接,通过电机驱动锚绳收放模块转动。
本发明的进一步技术方案是:所述锚绳收放模块包括绕线轴,绕线轴的两端通过轴套与壳体转动连接。
本发明的进一步技术方案是:所述传动模块包括小齿轮和大齿轮,所述小齿轮同轴固定于绕线轴的一端,与绕线轴同步转动;所述大齿轮与小齿轮啮合,与联动模块连接,通过大齿轮的转动带动联动模块工作,对锚绳进行整理。
本发明的进一步技术方案是:所述联动模块包括螺旋丝杠、排线器、导向销和盖板;所述螺旋丝杠的一端垂直固定于大齿轮端面的中心处,另一端通过轴套与壳体转动连接,能够与大齿轮保持相等角速度同步转动;
所述排线器通过螺纹孔安装于螺旋丝杠上,将螺旋丝杠的旋转运动转化为轴向直线运动;所述导向销安装于排线器的竖直通孔内,并为间隙配合,用于穿过锚绳,其顶部通过盖板限位。
本发明的进一步技术方案是:所述联动模块还包括导向杆支架和导向杆,所述导向支架位于大齿轮内侧,所述导向杆的轴向平行于螺旋丝杠的轴向,其两端分别与壳体、导向杆支架固定;
所述排线器的底端横向通孔套装于导向杆上,通过导向杆限制排线器的周向转动,仅沿螺旋丝杠的轴向往复运动。
本发明的进一步技术方案是:所述螺旋丝杠的螺旋槽由左旋和右旋两螺旋槽组成,两螺旋槽起点和终点重和,螺纹长度范围大于等于绕线轴的绕线长度范围。
本发明的进一步技术方案是:还包括连接机构和引导罩,所述连接机构包括连接杆和连接杆加强板,连接杆加强板安装于壳体下方;所述引导罩通过多个周向设置的连接杆固定于连接杆加强板的中心孔正下方;
所述锚绳底端穿过连接杆加强板和引导罩的通孔与锚块连接。
本发明的进一步技术方案是:所述锚块为锥形结构,引导罩为与锚块外型面一致的壳体,锚块顶部与引导罩顶部通孔同轴装配;所述锚块的顶部设置有锚钩,用于锚绳底端的固定。
本发明的进一步技术方案是:所述壳体为框架式结构,包括排线机构连接板、左右侧板、前后固定板,所述左右侧板和前后固定板分别固定于排线机构连接板下端面的四周,搭建装置的外部壳体,起到固定及保护的作用;所述排线机构连接板固定于航行器的壳体。
工作原理和过程:当深海滑翔机到达目标驻留点,电机开始工作并带动小齿轮及绕线轴匀速转动,锚绳随着绕线轴的转动逐渐向下放长。大齿轮与小齿轮相互啮合发生转动,由于大小齿轮直径不同,大齿轮带动螺旋丝杠以较低转速转动,大小齿轮之间的配合形成减速器的作用。由于排线器下端被导向杆穿过,排线器不会随螺旋丝杠产生转动,而是沿螺旋丝杠发生平动。通过盖板固定于排线器内的导向销在排线器平动至螺旋丝杠的一端螺纹尽头处时,会自动转向使得排线器向相反方向发生平动,另一端螺纹尽头处同理。从而,排线器在螺旋丝杠的螺纹范围内沿丝杠发生匀速的往复平移运动。排线器的往复平动使得锚绳在绕线轴的下放位置反复移动,实现了锚绳以近似均匀的速度下放,减小锚块下降对深海滑翔机的冲击。当深海滑翔机完成驻留任务后,舵机提供相反的转动,锚绳在所述驻留装置的作用下,往复上升均匀缠绕在绕线轴上,避免了锚绳缠卷在同一位置的缺陷,实现了锚块的近似匀速收回,保证了二次驻留时下锚的稳定性。
有益效果
本发明的有益效果在于:
1.本发明的可回收锚泊驻留装置区别于传统的抛锚式单次驻留机构,可以通过电机自主收放锚块,使深海滑翔机具有多次海底驻留的能力,实现了锚块的可回收性,降低驻留任务的成本,提高深海滑翔机水下驻留能力和续航能力。
2.由于锚绳具有一定长度,使得深海滑翔机执行驻留任务时远离海底,降低了海底泥沙及凸起物造成的风险,显著提升了深海滑翔机在驻留期间的抗掩埋性与安全性。
3.本发明的可回收锚泊驻留装置采用巧妙的排线机构,通过螺旋丝杠、排线器、导向杆、导向销的联动配合,实现锚绳在绕线轴上的横向均匀缠绕,节约锚绳缠绕所占的空间,使锚块的下放、回收接近匀速运动,提高深海滑翔机驻留操作的稳定性。
4.本发明的传动模块采用小齿轮和大齿轮的配合完成,大齿轮与小齿轮相互啮合发生转动,由于大、小齿轮直径不同,大齿轮带动螺旋丝杠以较低转速转动,大小齿轮之间的配合形成减速器的作用,能够控制锚绳的收放速度。
5.本发明的可回收锚泊驻留装置使用大功率电机控制落锚与起锚动作,使锚块实现按要求速度下抛和收起,克服了重力抛锚给深海滑翔机带来冲击的缺点,同时提升了锚块触底时的稳定性。
6.本发明的可回收锚泊驻留装置通过上部排线机构连接板结构设计,可以完全嵌入到深海滑翔机的壳体段内,并非将装置裸露在深海滑翔机壳体外,增加驻留装置本身的可靠性与耐久度,且使深海滑翔机在水下可以保持其低阻力流线外形。
7.本发明的可回收锚泊驻留装置结构较简单,成本低,工作稳定性高,便于维修及后期维护。
附图说明
图1为本发明水下锚泊驻留装置的轴测图;
图2为本发明水下锚泊驻留装置的主体局部图;
图3为本发明水下锚泊驻留装置的传动模块示意图。
附图标记说明:1、排线机构连接板,2、左侧板,3、右侧板,4、前固定板,5、后固定板,6、绕线轴,7、螺旋丝杠,8、排线器,9、导向杆,10、导向杆支架,11、导向销,12、大齿轮,13、小齿轮,14盖板,15、轴套,16、锚块,17、引导罩,18、连接杆,19、连接杆加强板。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。
本发明的目的是提供一种用于深海滑翔机的可回收锚泊式水下驻留装置,以解决现有技术存在的问题,本发明提供的深海滑翔机可回收锚泊式水下驻留装置能够实现锚块可回收和深海滑翔机多次水下驻留,排线机构的配合工作也实现锚块的下放、回收接近匀速运动,提高深海滑翔机驻留操作的稳定性。
参照图1-3所示,本实施例提供一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,包括:排线机构装置、锚机构装置及连接装置。其中,排线机构装置由排线机构连接板1、左侧板2、右侧板3、前固定板4、后固定板5、绕线轴6、螺旋丝杠7、排线器8、导向杆9、导向杆支架10、导向销11、大齿轮12、小齿轮13、盖板14及轴套15组成;锚机构由锚块16和引导罩17组成;连接机构由连接杆18和连接杆加强板19组成。
所述左侧板2、右侧板3和前固定板4、后固定板5通过螺钉固定在排线机构连接板1上,搭建起排线机构装置的外部壳体,起到固定及保护的作用。绕线轴6两端分别通过轴套15与左侧板2与右侧板3转动连接,绕线轴6右端与小齿轮13固定,可随小齿轮13保持相同角速度转动,锚绳均匀缠绕在绕线轴6上。
螺旋丝杠7左侧通过轴套15与左侧板2转动连接,右侧与大齿轮12通过螺钉固定,可随大齿轮12保持相等角速度一同转动。导向杆9左侧固定于左侧板2上,右侧通过导向杆支架10固定,导向杆支架10为大齿轮12的转动提供空间。排线器8主体被螺旋丝杠7和导向杆9分别穿过,上端内部装有柱形导向销11,导向销11可在排线器8内转动,顶端由盖板14固定防止导向销11脱出。
小齿轮13与绕线轴6同轴装配,大齿轮12与螺旋丝杠7同轴装配。小齿轮13右侧连接电机并由电机提供转动力,大齿轮12与小齿轮13相互啮合并由小齿轮13提供转动力,螺旋丝杠7随大齿轮12转动同速转动。锚块16整体呈锥形,顶部圆面与引导罩17同轴心装配,圆面上端固定锚钩与锚绳连接。锚机构装置与排线机构装置通过连接杆加强板19与连接杆18相连接固定。
优选的,所述驻留装置的排线机构连接板1、左侧板2、右侧板3、前固定板4、后固定板5、导向杆支架10、盖板14、连接杆加强板19采用7050-T7451铝合金材料,绕线轴6、螺旋丝杠7、排线器8、导向杆9、连接杆18、导向销11采用TC4钛合金材料,大齿轮12、小齿轮13采用聚甲醛材料,各尺寸轴套15采用聚四氟乙烯材料,引导罩17采用316不锈钢材料,各尺寸内六角圆柱头螺钉、平垫圈、弹簧垫圈采用不锈钢材料。
优选的,所述驻留机构采用螺丝固定的地方均需加用合适尺寸的平垫圈和弹簧垫圈,保证螺丝的稳定固定并减小螺孔处的应力。
进一步地,所述驻留装置使用的轴套15与左侧板2和右侧板3采用过盈配合,与绕线轴6和螺旋丝杠7采用间隙配合,提供承压作用。
优选的,所述驻留装置的螺旋丝杠7的螺纹长度范围大于等于绕线轴6的绕线长度范围。
优选的,所述驻留装置的左侧板2、右侧板3、前固定板4、后固定板5、排线机构连接板1、连接杆加强板19及引导罩17均采用不同程度的开孔和减厚加工,使所述装置在满足强度的要求下尽量经量化。
本实施例一种用于深海滑翔机的可回收锚泊式水下驻留装置的工作原理:
当深海滑翔机到达目标驻留点,舵机开始工作并带动小齿轮及绕线轴匀速转动,锚绳随着绕线轴的转动逐渐向下放长。大齿轮与小齿轮相互啮合发生转动,由于大小齿轮直径不同,大齿轮带动螺旋丝杠以较低转速转动,大小齿轮之间的配合形成减速器的作用。由于排线器下端被导向杆穿过,排线器不会随螺旋丝杠产生转动,而是沿螺旋丝杠发生平动。通过盖板固定于排线器内的导向销在排线器平动至螺旋丝杠的一端螺纹尽头处时,会自动转向使得排线器向相反方向发生平动,另一端螺纹尽头处同理。从而,排线器在螺旋丝杠的螺纹范围内沿丝杠发生匀速的往复平移运动。排线器的往复平动使得锚绳在绕线轴的下放位置反复移动,实现了锚绳以近似均匀的速度下放,减小锚块下降对深海滑翔机的冲击。当深海滑翔机完成驻留任务后,舵机提供相反的转动,锚绳在所述驻留装置的作用下,往复上升均匀缠绕在绕线轴上,避免了锚绳缠卷在同一位置的缺陷,实现了锚块的近似匀速收回,保证了二次驻留时下锚的稳定性。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:包括壳体、驱动模块、锚绳收放模块、传动模块、联动模块和锚块;
通过所述壳体将整个装置安装于航行器壳体;
通过所述驱动模块驱动锚绳收放模块和传动模块,锚绳收放模块用于固定和收放锚绳;所述传动模块用于控制锚绳收放速度,同时作为联动模块的动力源;
通过所述联动模块实现锚绳的均匀缠绕和匀速收放;
所述锚块与锚绳底端连接,通过锚绳控制其布放位置。
2.根据权利要求1所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述驱动模块为电机,其输出轴与锚绳收放模块连接,通过电机驱动锚绳收放模块转动。
3.根据权利要求1或2所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述锚绳收放模块包括绕线轴,绕线轴的两端通过轴套与壳体转动连接。
4.根据权利要求3所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述传动模块包括小齿轮和大齿轮,所述小齿轮同轴固定于绕线轴的一端,与绕线轴同步转动;所述大齿轮与小齿轮啮合,与联动模块连接,通过大齿轮的转动带动联动模块工作,对锚绳进行整理。
5.根据权利要求1或4所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述联动模块包括螺旋丝杠、排线器、导向销和盖板;所述螺旋丝杠的一端垂直固定于大齿轮端面的中心处,另一端通过轴套与壳体转动连接,能够与大齿轮保持相等角速度同步转动;
所述排线器通过螺纹孔安装于螺旋丝杠上,将螺旋丝杠的旋转运动转化为轴向直线运动;所述导向销安装于排线器的竖直通孔内,并为间隙配合,用于穿过锚绳,其顶部通过盖板限位。
6.根据权利要求5所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述联动模块还包括导向杆支架和导向杆,所述导向支架位于大齿轮内侧,所述导向杆的轴向平行于螺旋丝杠的轴向,其两端分别与壳体、导向杆支架固定;
所述排线器的底端横向通孔套装于导向杆上,通过导向杆限制排线器的周向转动,仅沿螺旋丝杠的轴向往复运动。
7.根据权利要求5或6所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述螺旋丝杠的螺旋槽由左旋和右旋两螺旋槽组成,两螺旋槽起点和终点重和,螺纹长度范围大于等于绕线轴的绕线长度范围。
8.根据权利要求1所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:还包括连接机构和引导罩,所述连接机构包括连接杆和连接杆加强板,连接杆加强板安装于壳体下方;所述引导罩通过多个周向设置的连接杆固定于连接杆加强板的中心孔正下方;
所述锚绳底端穿过连接杆加强板和引导罩的通孔与锚块连接。
9.根据权利要求1所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述锚块为锥形结构,引导罩为与锚块外型面一致的壳体,锚块顶部与引导罩顶部通孔同轴装配;所述锚块的顶部设置有锚钩,用于锚绳底端的固定。
10.根据权利要求1所述用于深海滑翔机可重复使用的水下锚泊驻留装置,其特征在于:所述壳体为框架式结构,包括排线机构连接板、左右侧板、前后固定板,所述左右侧板和前后固定板分别固定于排线机构连接板下端面的四周,搭建装置的外部壳体,起到固定及保护的作用;所述排线机构连接板固定于航行器的壳体。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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