CN203864969U - 一种水下滑翔器的方向调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于海洋环境监测和资源开发领域，具体涉及一种水下滑翔器的方向调节装置。通过螺钉将耐压尾舱与水下滑翔器的前端舱体连接；通过舵机带动锥齿轮，锥齿轮啮合产生运动，从而将舵机的转动转化为舵轴的转动，舵轴又将转动传递给舵，通过控制两个对称舵的同步偏转，来控制整个水下滑翔器在水平面的转向运动；耐压舱体与舵充分考虑水动力的影响，采用流线形外形设计。本实用新型具有结构简单紧凑，拆装方便，能耗低，工作可靠等特点，高效快速的方向调节能力，提高了水下滑翔器的机动性。

Description

一种水下滑翔器的方向调节装置

技术领域：

本实用新型属于海洋环境监测和资源开发领域，具体涉及一种水下滑翔器的方向调节装置。

背景技术：

随着海洋环境监测和资源开发的大力开展，各种水下机器人应运而生。水下滑翔机是为了满足大尺度、长时间、大范围的海洋环境监测需要，将浮标、潜标技术与水下机器人技术结合起来，研制出的一种新型水下机器人。它靠净浮力驱动，大大节省了能耗，而且还具有低噪声低成本，可重复利用，投放回收方便的优点。

水下滑翔机不配备推进装置，靠浮力与重力产生的浮力差产生上浮下潜的动力。在上浮下潜的过程中，通过改变重心的位置调整俯仰的姿态，具体地是通过电池包重块在轴线方向上的移动，使重心相对浮心位置发生改变，产生一个俯仰力矩，该力矩改变了水下滑翔机的俯仰姿态，实现上浮下潜运动状态的转换，形成一条垂直面内的锯齿状航行轨迹；然而要实现空间范围六自由度的自由运动还需要绕自身轴线的横倾转动和水平面的转向运动，滑翔器自转，具体地是通过旋转偏心电池，使重心偏离对称轴线，产生一个横倾力矩，使整个机身绕轴线产生一定倾角，由于机身的倾斜，使作用在两水平翼和垂直尾翼上的力左右不平衡，从而实现转向。

目前大多数的水下滑翔机都能实现大范围的滑翔和一定深度的上升下潜。通过控制排水体积可以较精确控制净浮力大小，决定下潜深度；通过控制重块沿轴线方向的位移和偏心电池的偏转角度实现对俯仰角和横倾角的精确掌握；对于滑翔器水平面的转向，由于滑翔机的体积小重量轻，仅靠浮力驱动，在海洋的洋流运动较大时，滑翔器难以保证方向调节的稳定，容易出现随波逐流的情况。因此在滑翔器狭小的内部空间设计出一个机构来控制水平面转向，对于实现对水下滑翔器航行轨迹的更精确的掌握十分关键。

针对上述问题，本实用新型提出一种水下滑翔器的方向调节装置，便于调节水下滑翔器的水平面运动方向，实现水下滑翔器的运动方向的可控性；同时兼顾滑翔器体积小的特征，设计机构结构紧凑精巧；加上该装置的外形流线型好，使水下滑翔器的整体水动力性能良好。

发明内容：

为了解决上述存在的问题，本实用新型目的在于：提出一种水下滑翔器的方向调节装置，便于调节水下滑翔器在水平面运动方向，实现水下滑翔器的运动方向的可控性。

为了实现本实用新型之目的，拟采用以下技术方案：

本实用新型包括上下舵片、上舵轴、下舵轴、联轴器、耐压尾舱、轴承、轴承端盖、舵机以及传动机构，其中舵机和传动机构连接安装在耐压尾舱舱体后壁上；所述上舵轴和下舵轴均一端与舵片连接，另一端通过联轴器相连接，传动机构与一舵轴相连，舵轴中段通过轴承和轴承端盖固定在耐压尾舱上；耐压尾舱与前部舱体相连，组成一个完整的水下滑翔器。

其中：在所述耐压尾舱左右两侧对称分布两孔，通过螺钉用于连接水下滑翔器的其它舱体；所述传动机构包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮与舵机输出轴相连，从动锥齿轮安装在下舵轴上、与主动锥齿轮相啮合；所述耐压尾舱舱体后壁开有矩形槽，舵机镶嵌在矩形槽内，通过螺钉固定在耐压舱体壁上；所述下舵轴的一端通过键与从动锥齿轮相连接，另一端通过螺钉与舵相连，中段轴肩处通过一对止推轴承固定在耐压尾舱的加强肋上，轴承用一压盖固定，最外面用螺钉将轴承端盖固定，在压盖与轴承端盖间留有一个T型槽，槽内设置有旋转压力密封塞；所述舵与耐压尾舱均为流体线型。所述耐压尾舱与水下滑翔器的其它舱体端盖连接部位设有O形密封圈。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型采用锥齿轮传动，通过舵机带动舵的旋转，从而改变水下滑翔器的运动方向，结构简单紧凑，充分利用尾舱的狭小空间，且传动精确可靠。

2.本实用新型通过舵机经锥齿轮驱动舵轴，双舵同步旋转调节，无差动舵角，操作简单，控制方便，转向灵敏快速稳定。通过实时信号传输能快速调整舵的转动角度，使运动方向的调节可控性增强。

3.本实用新型的外形流线型好，充分考虑到水动力特性，极大减小了水阻力，同时，作为一个独立的模块，可以灵活的与水下滑翔器的其他模块水密连接，拆装方便，零件易于更换。

附图说明：

图1为本实用新型的结构主剖视图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图。

其中：1为上舵片，2为下舵片，3为上舵轴，4为联轴器，5为下舵轴，6为舵机，7为主动锥齿轮，8为从动锥齿轮，9为轴承端盖，10为压盖，11为止推轴承，12为耐压尾舱，13为孔，14为O型圈沟槽。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1～3所示，本实用新型包括包括上舵片1、下舵片2、上舵轴3、联轴器4、下舵轴5、舵机6、传动机构、轴承端盖9、压盖10、止推轴承11和耐压尾舱12。

舵机6镶嵌在耐压尾舱12的矩形孔内，用螺钉固定在舱壁上，舵机6通过传动机构与舵轴5相连，本实用新型的传动机构包括主动锥齿轮7和从动锥齿轮8，主动锥齿轮7通过紧定螺钉与舵机6的输出轴相连，从动锥齿轮8通过紧定螺钉与下舵轴5相连，主动锥齿轮7与从动锥齿轮8相啮合，使舵轴可以在水平面转动。上下舵轴一端通过联轴器4相连，另一端通过螺钉与舵片1、2连接，中段轴肩部位通过一对止推轴承11连接在尾舱壁上，通过压盖10将舵轴和止推轴承9固定，防止轴向运动，舵轴外套有旋转密封塞，再将轴承端盖用螺钉固定在尾舱舱体上，轴承端盖与尾舱舱壁间设有O型圈，起到密封作用。

耐压尾舱左右两侧对称开有两孔，用于通过螺钉将尾舱连接到前部舱体，形成一个滑翔器整体。连接处设有双O型圈槽14，内部置有O型圈，起到密封舱体作用。尾舵和耐压舱体均为流线形的外形设计，具有良好的水动力特点。

本实用新型的工作原理为：

舵机在接收到控制信号时，输出轴发生相应方向转动，驱动主动锥齿轮旋转，通过主从锥齿轮的啮合带动从动锥齿轮的转动，舵轴旋转，继而带动上下舵偏离中性位置，与水流相对方向形成一个夹角，产生一对相同偏转力矩，该力矩推动整个水下滑翔器在水平方向上转向运动。

本实用新型在水下滑翔器中的应用：

将本实用新型的方向调节装置安装在水下滑翔器的尾部，耐压舱体通过O形密封圈和螺钉与水下滑翔器的其它模块水密封连接。根据水下滑翔器的运动轨迹要求设定俯仰姿态变化、绕轴线滚转和水平面转弯各个运动的时序和时长，设定好控制器的信号。便可使滑翔器大致按指定的运动路线运动，使方向调节更具有可控性和机动性。

Claims (7)

1.一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：包括上舵片(1)、下舵片(2)、上舵轴(3)、联轴器(4)、下舵轴(5)、舵机(6)、传动机构、轴承端盖(9)、压盖(10)、止推轴承(11)和耐压尾舱(12)，其中舵机和传动机构连接安装在耐压尾舱舱体后壁上；所述上舵轴和下舵轴均一端与舵片连接，另一端通过联轴器相连接，传动机构与一舵轴相连，舵轴中段通过轴承和轴承端盖固定在耐压尾舱上；耐压尾舱与前部舱体相连，组成一个完整的水下滑翔器。

2.按权利要求1所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：在所述耐压尾舱左右两侧对称分布有两孔(13)，通过螺钉用于连接水下滑翔器的其它舱体。

3.按权利要求1或2所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：所述传动机构包括主动锥齿轮(7)和从动锥齿轮(8)，主动锥齿轮与舵机(6)输出轴相连，从动锥齿轮(8)安装在下舵轴(5)上、与主动锥齿轮(7)相啮合。

4.按权利要求1或2所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：所述耐压尾舱舱体后壁开有矩形槽，舵机镶嵌在矩形槽内，通过螺钉固定在耐压舱体壁上。

5.按权利要求1或2所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：所述下舵轴(5)的一端通过键与从动锥齿轮相连接，另一端通过螺钉与下舵片(2)相连，中段轴肩处通过一对止推轴承(11)固定在耐压尾舱的加强肋上，轴承用一压盖(10)固定，最外面用螺钉将轴承端盖固定，在压盖与轴承端盖间留有一个T型槽，槽内设置有旋转压力密封塞。

6.按权利要求1或2所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：所述上下舵片(1)(2)与耐压尾舱(12)均为流体线型。

7.按权利要求1或2所述的一种水下滑翔器的方向调节装置，其特征在于：所述耐压尾舱(12)与水下滑翔器的其它舱体端盖连接部位设有O形密封圈。