CN213566412U - 一种十字舵及潜航器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种十字舵及潜航器，十字舵包括：箱体；设置在箱体内的第一防水舵机、第二防水舵机、第一传动轴和第二传动轴；设置在第一防水舵机和第一传动轴之间的第一齿轮传动机构、设置在第二防水舵机与第二传动轴之间的第二齿轮传动机构，和分别固设在第一传动轴和第二传动轴端部的舵体，本实用新型提供的十字舵采用了防水舵机，免去了十字舵的防水结构，减少了十字舵的制造成本，采用齿轮组的传动机构使整个十字舵的机构更紧凑、且增加了舵机的工作效率，增加了十字舵的可靠性，当本实用新型的十字舵安装在潜航器上时，无需在潜航器的艉部做额外的防水结构，减少潜航器安装十字舵的工序及成本。

Description

一种十字舵及潜航器

技术领域

本申请一般涉及到水下航行器领域，具体涉及一种十字舵及潜航器。

背景技术

水下自主无人潜航器(AUV)由于自身结构的限制、节能的考虑，往往只在艉部设置一个推进器，其转向或在水中的上升下降需要采用尾舵的方式实现，AUV设置的尾舵一般为十字舵或X型舵，现有的十字舵一般采用非防水舵机配合密封结构，实现水下的正常工作，额外的防水结构设计会减小十字舵的可靠性、降低舵机的工作效率增加十字舵的制造成本；而且要求整个潜航器的艉部做防水处理，也增加了潜航器安装十字舵的装配工序和安装成本。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种十字舵及潜航器，用于解决现有技术中十字舵需要额外采用防水结构使十字舵可靠性低，增加十字舵的制造成本的问题，以及将十字舵装配在潜航器上时要对潜航器艉部额外的做防水处理，增加装配工序及安装成本的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种十字舵，包括摆舵执行器、舵体，所述摆舵执行器包括箱体、设置在所述箱体内的第一防水舵机和第二防水舵机、转动设置在所述箱体内的第一传动轴和第二传动轴，所述第一防水舵机与所述第一传动轴之间设置有第一齿轮传动机构，所述第二防水舵机与所述第二传动轴之间设置有第二齿轮传动机构，所述第一传动轴的两端和所述第二传动轴的两端均伸出所述箱体的外部，所述第一传动轴的两端均固设有所述舵体，所述第二传动轴的两端均固设有所述舵体。

进一步地，所述第一传动轴和第二传动轴的端部均设置有传动加强部，所述舵体靠近所述箱体的一侧设置有与所述传动加强部相配合的传动配合部，所述舵体与所述第一传动轴或第二传动轴通过所述传动加强部、所述传动配合部配合连接。

较优地，所述传动加强部为加强板，所述传动配合部为与所述加强板相配合的加强板插位槽，所述加强板与所述加强板插位槽插接配合，所述舵体与所述第一传动轴或所述第二传动轴通过所述加强板、所述加强板插位槽插接连接。

较优地，所述舵体远离所述箱体的一侧设置有拉紧通孔，所述拉紧通孔连通所述加强板插位槽。

较优地，所述第一传动轴与所述舵体之间、所述第二传动轴与所述舵体之间均设置有转接轴。

进一步地，所述转接轴的一端与所述第一传动轴或第二传动轴的端部固定连接，所述转接轴另一端设置有加强板固定单元，所述加强板通过所述加强板固定单元固设在所述转接轴的另一端。

较优地，所述转接轴的另一端的端部设置有拉紧固定装置，当所述舵体插接在所述第一传动轴或第二传动轴上时，所述拉紧固定装置与所述拉紧通孔相对应。

较优地，所述加强板固定单元包括设置在靠近所述另一端端部沿所述转接轴径向贯通所述转接轴的加强板穿槽，所述加强板穿设在所述加强板穿槽内。

进一步地，所述加强板固定单元还包括设置在所述转接轴的侧壁上连通所述加强板穿槽的加强板固定孔，所述加强板上设置有与所述加强板固定孔对应的配合孔。

第二方面，本实用新型还提供了一种潜航器，包括艏部总成、中部总成、艉部总成，其特征在于，所述艉部总成包括艉部外壳、设置在所述艉部外壳内如上所述的十字舵、设置在艉部外壳后部的推进器，其中所述箱体固设在所述艉部外壳内部，所述舵体位于所述艉部外壳外部。

有益效果

本实用新型提供的一种十字舵采用了防水舵机及齿轮组的传动机构，免去了十字舵的防水结构，减少了十字舵的制造成本，采用齿轮组的传动机构使整个十字舵的机构更紧凑、且增加了舵机的工作效率，增加了十字舵的可靠性。

另一方面，当本实用新型的十字舵安装在潜航器上时，无需在潜航器的艉部做额外的防水结构，减少了潜航器安装十字舵时的安装工序及安装成本。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请的实施例的十字舵安装在艉部外壳内的结构示意图；

图2为本申请的实施例的摆舵执行器的结构示意图；

图3为图2中隐藏箱体的结构示意图；

图4为图1中去除艉部外壳及舵体的结构示意图；

图5为本申请的实施例的舵体的内部结构示意图；

图6为图5的爆炸图；

图7为本申请的实施例的转接轴的结构示意图；

图8为本申请的实施例的加强板的结构示意图；

图9为本申请的实施例的舵体、连接轴、加强板装配后的结构示意图；

图10为图1隐藏舵体的结构示意图；

图11为本申请的实施例的潜航器航向舵作业示意图；

图12为本申请的实施例的潜航器升降舵作业示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

第一方面，如图1-图5所示，本申请提供了一种十字舵，包括摆舵执行器10、舵体20，所述摆舵执行器10包括箱体100、设置在所述箱体100内的第一防水舵机110和第二防水舵机120、转动设置在所述箱体100内的第一传动轴140和第二传动轴130，所述第一防水舵机110与所述第一传动轴140之间设置有第一齿轮传动机构161，所述第二防水舵机120与所述第二传动轴130之间设置有第二齿轮传动机构162，所述第一传动轴140的两端和所述第二传动轴130的两端均伸出所述箱体100的外部，所述第一传动轴140的两端均固设有所述舵体20，所述第二传动轴130的两端均固设有所述舵体20。

具体的，如图3所示，第一齿轮传动机构151包括设置在第一防水舵机110输出端的主动齿轮151a和套设在第一传动轴140上的从动齿轮151b，主动齿轮151a通过螺栓固定在第一防水舵机110的输出轴上，从动齿轮151b与第一传动轴140通过键连接，并通过卡簧卡接，防止从动齿轮151b窜动。

第二齿轮传动机构161包括主动齿轮161a和从动齿轮161b，其连接方式与上述第一齿轮传动机构151的连接方式相同，此处不再赘述。

如图2所示，所述箱体100包括箱体本体102和端盖101，端盖 101向内设置有多个凸起104，在104上设置有螺纹孔，箱体本体102 上设置有与所述多个凸起104相对应的通孔103，端盖101扣合在箱体本体102上，用螺栓穿过通孔103选入凸起104上设置的螺纹孔内，从而将端盖101固定在箱体本体102上；箱体100上设置有防水舵机固定孔，防水舵机上设置有螺纹安装孔，第一防水舵机和第二防水舵机通过螺纹安装孔和箱体100上与螺纹安装孔适配的固定孔用螺栓固定在箱体上，此外，在箱体本体102和端盖101上均设置有供第一传动轴140和第二传动轴130穿过的孔位，与孔位配合的有套设在传动轴上的尼龙轴承座1101，尼龙轴承座通过螺栓固定在箱体100上、套设在传动轴上并设置在尼龙轴承座1101中的轴承1102，所述第一传动轴140和第二传动轴130的两端均设有卡簧槽111，卡环槽111的距离与箱体的尺寸相匹配，当将传动轴设置在箱体100内时，通过在传动轴的两端的卡环槽111设置卡簧，防止传动轴在箱体100内窜动。

当需要将十字舵设置在潜航器上时，先将摆舵执行器10设置在艉部外壳内，并将第一传动轴140和第二传动轴130伸出艉部外壳外部，通过支架170固定在艉部外壳的内部，然后将舵体20固定在伸出艉部外壳的第一传动轴140和第二传动轴130的端部，然后将艉部外壳设置在潜航器上，将推进器设置在艉部外壳的尾部；即当十字舵设置在潜航器内时，第一传动轴140为航向舵传动轴，则第二传动轴130为升降舵传动轴，当潜航器需要转弯时，通过控制第一防水舵机110工作带动第一传动轴转动130转动，以带动设置在第一传动轴130上的航向偏转相应的角度，进而水流冲击到舵面尾部上，对尾部舵面产生阻力，迫使潜航器转向，从而来控制潜航器的航行方向；潜航器需要升降时，通过控制第二防水舵机120工作带动第二传动轴130转动使升降舵机发生偏转，迫使潜航器上升或下降。

进一步地，所述第一传动轴140和第二传动轴130的端部均设置有传动加强部，所述舵体20靠近所述箱体100的一侧设置有与所述传动加强部相配合的传动配合部21，所述舵体20与所述第一传动轴140 或第二传动轴130通过所述传动加强部181、所述传动配合部21配合连接。

具体的，此处设置传动加强部和传动配合部21的目的是为了使传动轴和舵体传动时，增加两者的机械强度，从而增加舵体20的使用寿命，避免长时间往复运动后导致舵体20和传动轴的连接处变形，空程增加，舵效降低；凡是符合该设计构思的技术方案均可，该技术领域的技术人员应当理解；例如所述传动加强部可为设置在第一传动轴 140和第二传动轴130端部的花键、传动配合部21可为设置在舵体20 上的花键套，传动加强部还可以为设置在第一传动轴140和第二传动轴130端部的加强板、弯折部等，传动配合部可为与加强板、弯折部相配合的配合槽等，舵体可由工程塑料但不限于工程塑料制成。

如图6、图8所示，作为一种较优的实施方式，所述传动加强部为加强板30，加强板30可通过螺栓连接、套接、铰接、铆接、焊接插接等方式设置在第一传动轴140和第二传动轴130上，所述传动配合部21为与所述加强板30相配合的加强板插位槽21a，将舵体20装入第一传动轴140或第二传动轴130上时，通过加强板30与舵体20 上的加强板插位槽21插接配合，此外，在加强板30上设置有加强版固定孔32，舵体20上设置有与加强版固定孔32配合的通孔24，将舵体20插入传动轴上后，通过螺栓穿过通孔24和加强版固定孔32，用螺栓拧紧，使舵体牢固的固定在传动轴上；此外，加强板插位槽21a 内还设置有容纳传动轴的轴插位孔21b。

如图6所示，作为一种较优的实施方式，所述舵体20远离所述箱体10的一侧设置有拉紧通孔23，所述拉紧通孔23连通所述加强板插位槽21a内的21b，通过拉紧通孔23插入螺栓固定在位于轴插位孔21b 内的传动轴端部，进一步将舵体20和传动轴固定，进一步地保证舵体与传动轴的固定强度，可以理解的，拉紧通孔23可以与加强板插位槽 21a连通，在加强板30上设置与拉紧通孔23相对应的螺纹孔，通过螺栓固定在加强板30上实现舵体20与传动轴的牢固结合。

如图4、图5所示，进一步地，所述第一传动轴140与所述舵体 20之间、所述第二传动轴130与所述舵体20之间均设置有转接轴180，通过设置转接轴180，方便了将十字舵装入潜航器内，避免因第一传动轴140和第二传动轴130过长装配困难的问题。

具体的，如图7所示，所述转接轴180的一端设置有转接轴结合面184和固定螺栓孔185，与所述第一传动140和第二传动轴130的端部均设置有传动轴结合面112和通孔113，转接轴180和第一传动 140、第二传动轴130通过转接轴结合面184和传动轴结合面112相贴合，通过螺栓穿过通孔113螺接在固定螺栓通孔185内，实现转接轴 180与第一传动140和第二传动轴130的紧固连接；转接轴180另一端设置有加强板固定单元181，所述加强板30通过所述加强板固定单元固设在转接轴180的另一端，具体的，加强板30可通过螺栓连接、套接、铰接、铆接、焊接、插接等方式设置在转接轴180的另一端，加强板固定单元181可为相应的通孔、花键、键槽、销轴、铆接通孔、插接槽等。

具体的，如图7所示，所述转接轴180的另一端的端部设置有拉紧固定装置182，当所述舵体20插接在转接轴180时，所述拉紧固定装置182与所述拉紧通孔23相对应，具体的，拉紧固定装置182为设置在转接轴端部的螺纹孔182，通过拉紧通孔23插入螺栓，将螺栓选入螺纹孔182内，实现舵体20与转接轴的牢固配合。

如图7所示，作为一种较优地实施方式，所述加强板固定单元181 包括沿转接轴180径向设置的加强板穿槽181a，加强板30通过加强板穿槽181a穿设在转接轴180内。

进一步地，如图7-图9所示，所述加强板固定单元181还包括设置在所述转接轴180的侧壁上连通所述加强板穿槽181a的加强板固定孔181b，所述加强板30上设置有与所述加强板固定孔181b对应的配合孔31，具体的，加强板固定孔181b可为螺纹孔，配合孔31可为通孔或盲孔，通过加强板固定孔181b旋入螺栓抵压在配合孔31内，将加强板30顶紧；此外作为另一种实施方式，加强板固定孔181b可设置为通孔，配合孔31社为螺纹孔，通过螺栓插入加强板固定孔181b 旋入配合孔31内，将加强板30与转接轴紧固结合。

第二方面，如图10-图12所示，本实用新型还提供了一种潜航器，包括艏部总成41、中部总成42、艉部总成43，所述艉部总成43包括艉部外壳43、设置在所述艉部外壳43内如上所述的十字舵、设置在艉部外壳后部的推进器，其中所述箱体100固设在所述艉部外壳43内部，所述舵体20位于所述艉部外壳外部。

具体的，如图1、图10所示，十字舵通过支架170固定在艉部外壳43内，传动轴伸出艉部外壳43外部，连接轴180穿过尼龙法兰轴承，尼龙法兰轴承通过螺栓固定在艉部外壳43上，如11所示为潜航器航向舵431作业示意图，当潜航器需要改变航向时，控制航向舵431的防水舵机工作，带动传动轴转动，传动轴带动航向舵431偏转一定角度，水流冲击舵面尾部的位置，使舵面尾部产生较大阻力，迫使潜航器转向，如图12所示，为潜航器升降舵433作业示意图，其原理与航向舵的工作原理相同，此处不再赘述；此外，潜航器中还设置有陀螺仪，在潜航器转向或升降的过程中，通过检测陀螺仪中的航向角数据，判断潜航器的航向是否到位，及时将舵体回正。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于) 具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种十字舵，包括摆舵执行器、舵体，其特征在于，所述摆舵执行器包括：

箱体；

设置在所述箱体内的第一防水舵机和第二防水舵机；

转动设置在所述箱体内的第一传动轴和第二传动轴；

第一齿轮传动机构，所述第一齿轮传动机构设置在所述第一防水舵机和所述第一传动轴之间，用于齿轮连接所述第一防水舵机与所述第一传动轴；

第二齿轮传动机构，所述第二齿轮传动机构设置在所述第二防水舵机与所述第二传动轴之间，用于齿轮连接所述第二防水舵机和所述第二传动轴；

所述第一传动轴的两端和所述第二传动轴的两端均伸出所述箱体的外部，所述第一传动轴的两端均固设有所述舵体，所述第二传动轴的两端均固设有所述舵体。

2.根据权利要求1所述的十字舵，其特征在于，所述第一传动轴和第二传动轴的端部均设置有传动加强部，所述舵体靠近所述箱体的一侧设置有与所述传动加强部相配合的传动配合部，所述舵体与所述第一传动轴或第二传动轴通过所述传动加强部、所述传动配合部配合连接。

3.根据权利要求2所述的十字舵，其特征在于，所述传动加强部为加强板，所述传动配合部为与所述加强板相配合的加强板插位槽，所述加强板与所述加强板插位槽插接配合，所述舵体与所述第一传动轴或所述第二传动轴通过所述加强板、所述加强板插位槽插接连接。

4.根据权利要求3所述的十字舵，其特征在于，所述舵体远离所述箱体的一侧设置有拉紧通孔，所述拉紧通孔连通所述加强板插位槽。

5.根据权利要求4所述的十字舵，其特征在于，所述第一传动轴与所述舵体之间、所述第二传动轴与所述舵体之间均设置有转接轴。

6.根据权利要求5所述的十字舵，其特征在于，所述转接轴的一端与所述第一传动轴或第二传动轴的端部固定连接，所述转接轴另一端设置有加强板固定单元，所述加强板通过所述加强板固定单元固设在所述转接轴的另一端。

7.根据权利要求5所述的十字舵，其特征在于，所述转接轴另一端的端部设置有拉紧固定装置，当所述舵体插接在所述第一传动轴或第二传动轴上时，所述拉紧固定装置与所述拉紧通孔相对应。

8.根据权利要求6所述的十字舵，其特征在于：所述加强板固定单元包括设置在靠近所述转接轴另一端端部的加强板穿槽，所述加强板穿槽沿所述转接轴径向贯通所述转接轴，所述加强板穿设在所述加强板穿槽内。

9.根据权利要求6或8所述的十字舵，其特征在于：所述加强板固定单元还包括设置在所述转接轴周向侧壁的加强板固定孔，所述加强板固定孔连通所述加强板穿槽，所述加强板上设置有与所述加强板固定孔对应的配合孔。

10.一种潜航器，包括艏部总成、中部总成和艉部总成，其特征在于，所述艉部总成包括艉部外壳和设置在所述艉部外壳的如权利要求1-9任一所述的十字舵。

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