專利名稱：一種水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下測量平臺，具體地說是一種水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置。
背景技術(shù)：
水下滑翔機(jī)是一種新型的水下測量平臺，其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、成本低，維護(hù)和使用方便，具有作業(yè)范圍廣、作業(yè)時間長、機(jī)動可控、可重復(fù)利用等特點。傳統(tǒng)的滑翔機(jī)采用改變重心的方式來改變其運(yùn)動狀態(tài)，具體地說就是通過前后移動水下滑翔機(jī)內(nèi)部的電池使得水下滑翔機(jī)的重心位置發(fā)生前后偏移，而水下滑翔機(jī)的浮心位置并不改變，水下滑翔機(jī)的浮力與重力的相對位置發(fā)生了偏移，這樣便產(chǎn)生了一個力矩，該力矩將改變整個載體的軸線相對與水平面的角度(即俯仰角)，直到重力與浮力達(dá)到平衡為止；通過滑翔機(jī)內(nèi)部的偏心電池繞著載體軸線的轉(zhuǎn)動，使得載體的重心發(fā)生向左或者向右偏轉(zhuǎn)；同理，水下滑翔機(jī)的浮心位置并不改變，水下滑翔機(jī)的浮力與重力的相對位置發(fā)生了偏移，這樣也會產(chǎn)生了一個力矩，該力矩將使整個載體繞其自身的軸線發(fā)生一個偏轉(zhuǎn)角度(即橫傾角)，直到重力與浮力達(dá)到平衡為止。通過改變俯仰角與橫傾角，就能改變整個載體的運(yùn)動狀態(tài)，從而使得水下滑翔機(jī)具方向可控性。然而為了改變橫傾角，對電池的形狀要求比較嚴(yán)格，要求其具有偏心的特點，而且電池需要繞固定軸線回轉(zhuǎn)，這樣就會限制了電池的幾何尺寸，從而限制了電池的總電量，也會降低系統(tǒng)的可靠性。另外，水下滑翔機(jī)在浮出水面的時候需要進(jìn)行各種通信與數(shù)據(jù)傳輸。目前，一般都使用了無線電作為近程通訊的手段，采用GPS作為定位手段，采用通信衛(wèi)星作為遠(yuǎn)程通信的手段，為了達(dá)到良好的通信效果，要求各通信天線必須露出水面，而且應(yīng)具備一定的高度。如何合理地布局天線對于水下滑翔機(jī)的通信來說至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置， 用于調(diào)節(jié)水下滑翔機(jī)的水平面內(nèi)的運(yùn)動方向，實現(xiàn)水下滑翔機(jī)的運(yùn)動方向的可控性。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明包括桅桿、穩(wěn)定翼、電機(jī)固定座、編碼器、電機(jī)、行星齒輪減速器、傳動機(jī)構(gòu)、 舵軸、舵、無線天線、信號線組、銥星天線及GPS天線，其中電機(jī)固定座連接在穩(wěn)定翼的底部，編碼器、電機(jī)及行星齒輪減速器依次相連、安裝在電機(jī)固定座上；所述舵軸的一端可轉(zhuǎn)動地安裝在電機(jī)固定座上，另一端與舵的一端相連，舵的另一端與穩(wěn)定翼轉(zhuǎn)動連接，舵軸通過傳動機(jī)構(gòu)與行星齒輪減速器相連；所述桅桿的一端連接至穩(wěn)定翼，另一端通過連接件與水下滑翔機(jī)艉部端蓋相連，在穩(wěn)定翼內(nèi)分別設(shè)有無線天線、銥星天線及GPS天線，無線天線、銥星天線及GPS天線分別通過信號線組與水下滑翔機(jī)連接。其中所述連接件上固接有用于連接水下滑翔機(jī)艉部端蓋的固定板；固定板的一端與連接件焊接，另一端開有孔；所述傳動機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪及第二錐齒輪，第一錐齒輪與行星齒輪減速器的輸出軸相連，第二錐齒輪安裝在舵軸上、與第一錐齒輪相嚙合；所述桅桿為內(nèi)部中空的彎管，其一端塑封在穩(wěn)定翼內(nèi)，另一端與連接件焊接，無線天線、銥星天線及GPS天線的信號線組分別穿過桅桿的內(nèi)部及連接件、與水下滑翔機(jī)相連；所述電機(jī)固定座內(nèi)設(shè)有凹槽，電機(jī)固定件鑲嵌于凹槽內(nèi)，編碼器、電機(jī)及行星齒輪減速器以串聯(lián)的方式固定在電機(jī)固定件上；所述舵軸的一端通過軸承安裝在電機(jī)固定座上，另一端通過螺釘與舵相連；所述穩(wěn)定翼及舵均為流線形，銥星天線及GPS天線水平塑封于穩(wěn)定翼內(nèi)，無線天線垂直塑封于穩(wěn)定翼內(nèi)；所述連接件的軸向截面為“T”形，“T”形的豎邊設(shè)有外螺紋，“T”形橫邊的下表面開有0形圈槽，0形圈槽內(nèi)容置有0形密封圈；所述電機(jī)固定座與穩(wěn)定翼之間及舵軸與穩(wěn)定翼之間分別設(shè)有0形密封圈。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為1.本發(fā)明采用錐齒輪傳動，通過電機(jī)帶動舵的旋轉(zhuǎn)，從而改變滑翔機(jī)的運(yùn)動方向，
結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。2.本發(fā)明通過電機(jī)經(jīng)錐齒輪直接驅(qū)動舵的旋轉(zhuǎn)，操作迅速，控制轉(zhuǎn)向時間短。通過編碼器能調(diào)節(jié)舵的轉(zhuǎn)動角度大小，使運(yùn)動方向的調(diào)節(jié)具有可控性。3.本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)充分考慮到水動力特性，減小了水的阻力，同時，穩(wěn)定翼既起到了橫向穩(wěn)定載體的作用，又起到了縱向穩(wěn)定載體的作用。4.本發(fā)明將銥星天線，GPS天線和無線天線都封裝在穩(wěn)定翼中，結(jié)構(gòu)緊湊，通信效果好。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為圖1的左視圖；圖3為本發(fā)明的內(nèi)部剖視圖；其中1為固定板，2為連接件，3為桅桿，4為穩(wěn)定翼，5為電機(jī)固定座，6為編碼器， 7為電機(jī)，8為行星齒輪減速器，9為電機(jī)固定件，10為第一錐齒輪，11為緊定螺釘，12為軸承，13為第二錐齒輪，14為舵軸，15為舵，16為無線天線，17為信號線組，18為銥星天線，19 為GPS天線，20為孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。如圖1 3所示，本發(fā)明包括固定板1、連接件2、桅桿3、穩(wěn)定翼4、電機(jī)固定座5、 編碼器6、電機(jī)7、行星齒輪減速器8、電機(jī)固定件9、緊定螺釘11、軸承12、舵軸14、舵15、無線天線16、信號線組17、銥星天線18及GPS天線19。電機(jī)固定座5通過螺釘固接在穩(wěn)定翼4的底部，在電機(jī)固定座5與穩(wěn)定翼4之間設(shè)通過0形密封圈密封。在電機(jī)固定座5內(nèi)設(shè)有凹槽，電機(jī)固定件9鑲嵌于凹槽內(nèi)，編碼器6、電機(jī)7及行星齒輪減速器8串聯(lián)連接、通過螺釘固接在電機(jī)固定件9上。行星齒輪減速器8通過傳動機(jī)構(gòu)與舵軸14相連，本實施例的傳動機(jī)構(gòu)為第一錐齒輪10及第二錐齒輪13。第一錐齒輪10通過緊定螺釘與行星齒輪減速器8的輸出軸相連，第二錐齒輪13通過緊定螺釘與舵軸14相連，第一錐齒輪10與第二錐齒輪13相嚙合，將電機(jī)7在水平面的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槎孑S14在垂直面的轉(zhuǎn)動。舵軸14的一端(底端)通過軸承12可轉(zhuǎn)動地安裝在電機(jī)固定座5上，軸承12可起到支撐舵軸14的作用，舵軸14的另一端(頂端)通過螺釘與舵15的一端(底端)相連接，從而使得舵軸14 的轉(zhuǎn)動能傳遞到舵15上，舵15的另一端(頂端)與穩(wěn)定翼4轉(zhuǎn)動連接；在舵軸14與穩(wěn)定翼4之間通過0形密封圈來密封。桅桿3為內(nèi)部中空的彎管，桅桿3的內(nèi)部可以作為穿線的通路，桅桿3的一端塑封在穩(wěn)定翼4內(nèi)，另一端與連接件2焊接。連接件2的軸向截面為 “T”形，“T”形的豎邊設(shè)有外螺紋，“T”形橫邊的下表面開有0形圈槽，0形圈槽內(nèi)容置有0 形密封圈。固定板1的一端焊接在連接件2的“T”形橫邊上，另一端開有孔20，用于穿過螺釘連接水下滑翔機(jī)艉部端蓋用。桅桿3焊接有連接件2的一端穿過水下滑翔機(jī)艉部端蓋后擰上螺母即可起到固定作用，連接件2上的0形密封圈可以起到與水下滑翔機(jī)艉部端蓋之間的密封作用。穩(wěn)定翼4的成形方式為注塑成形，外形為流線形，外形的設(shè)計充分考慮了水動力的要求，穩(wěn)定翼4既起到了水平穩(wěn)定載體的作用，也起到了垂直穩(wěn)定載體的作用。舵 15也采用流線形的外形設(shè)計，具有良好的水動力特點。無線天線16、銥星天線18及GPS天線19分別塑封在穩(wěn)定翼4內(nèi)，銥星天線18及GPS天線19水平塑封于穩(wěn)定翼4內(nèi)，無線天線16垂直塑封于穩(wěn)定翼4內(nèi)。無線天線16、銥星天線18及GPS天線19的信號線組17和電機(jī)7的引出線分別穿過桅桿3的內(nèi)部及連接件2，與水下滑翔機(jī)的主控制器或相應(yīng)的信號處理單元相連接。本發(fā)明的工作原理為電機(jī)7在接收到一個控制信號量時，發(fā)生相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動第一錐齒輪10旋轉(zhuǎn)，通過第一錐齒輪10與第二錐齒輪13的嚙合帶動第二錐齒輪13轉(zhuǎn)動；第二錐齒輪13通過緊定螺釘連接于舵軸14，因此帶動舵軸14共同旋轉(zhuǎn)，舵軸14與舵15之間有螺釘連接，進(jìn)而帶動舵15共同旋轉(zhuǎn)；舵15偏離中性位置之后，與水流的相對方向產(chǎn)生了一個夾角，產(chǎn)生了一個偏轉(zhuǎn)力矩，該力矩將推動整個載體在水平面方向上的轉(zhuǎn)向，從而改變了載體的運(yùn)動方向。同理，若電機(jī)7反向轉(zhuǎn)動一個角度，則載體的運(yùn)動方向也會向相反的方向改變。本發(fā)明在水下滑翔機(jī)中的應(yīng)用將本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置安裝在水下滑翔機(jī)的艉部，連接件2插入到水下滑翔機(jī)艉部端蓋內(nèi)，用螺母將其固定，為了使轉(zhuǎn)向裝置不發(fā)生旋轉(zhuǎn)，提高連接的可靠性，需要用一個螺釘穿過固定板1中的孔20并擰緊在滑翔機(jī)艉部端蓋的外壁上。連接件2與滑翔機(jī)艉部端蓋之間采用0形密封圈密封。無線天線16、銥星天線18、GPS天線19的信號線組17以及電機(jī)的連接線均通過桅桿3的內(nèi)部進(jìn)入到水下滑翔機(jī)的內(nèi)部，與水下滑翔機(jī)的主控制器或相應(yīng)的信號處理單元相連接。當(dāng)水下滑翔機(jī)在上升或下潛過程中，可通過編碼器6將位移信號轉(zhuǎn)換成電信號，控制電機(jī)7的轉(zhuǎn)動使得舵15產(chǎn)生相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)，從而控制水下滑翔機(jī)按指定的方向在水中滑行。當(dāng)水下滑翔機(jī)浮出水面時，整個轉(zhuǎn)向裝置會露出水面，無線天線16、 銥星天線18、GPS天線19可以正常傳輸或接受相應(yīng)的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的編碼器為市購產(chǎn)品，購置于瑞士 MAXON公司，型號為MR-M32。
權(quán)利要求
1.一種水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于包括桅桿(3)、穩(wěn)定翼G)、電機(jī)固定座 (5)、編碼器(6)、電機(jī)(7)、行星齒輪減速器(8)、傳動機(jī)構(gòu)、舵軸(14)、舵(15)、無線天線 (16)、信號線組(17)、銥星天線(18)及GPS天線(19)，其中電機(jī)固定座(5)連接在穩(wěn)定翼(4)的底部，編碼器(6)、電機(jī)(7)及行星齒輪減速器(8)依次相連、安裝在電機(jī)固定座(5) 上；所述舵軸(14)的一端可轉(zhuǎn)動地安裝在電機(jī)固定座( 上，另一端與舵(1 的一端相連，舵(15)的另一端與穩(wěn)定翼⑷轉(zhuǎn)動連接，舵軸(14)通過傳動機(jī)構(gòu)與行星齒輪減速器 (8)相連；所述桅桿(3)的一端連接至穩(wěn)定翼G)，另一端通過連接件( 與水下滑翔機(jī)艉部端蓋相連，在穩(wěn)定翼⑷內(nèi)分別設(shè)有無線天線(16)、銥星天線(18)及GPS天線(19)，無線天線(16)、銥星天線(18)及GPS天線(19)分別通過信號線組(17)與水下滑翔機(jī)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述連接件(2)上固接有用于連接水下滑翔機(jī)艉部端蓋的固定板(1)。
3.按權(quán)利要求2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述固定板(1)的一端與連接件( 焊接，另一端開有孔00)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述傳動機(jī)構(gòu)包括第一錐齒輪(10)及第二錐齒輪(13)，第一錐齒輪(10)與行星齒輪減速器(8)的輸出軸相連，第二錐齒輪(1 安裝在舵軸(14)上、與第一錐齒輪(10)相嚙合。
5.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述桅桿(3)為內(nèi)部中空的彎管，其一端塑封在穩(wěn)定翼(4)內(nèi)，另一端與連接件(2)焊接，無線天線(16)、銥星天線(18)及GPS天線(19)的信號線組(17)分別穿過桅桿(3)的內(nèi)部及連接件O)、與水下滑翔機(jī)相連。
6.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述電機(jī)固定座(5) 內(nèi)設(shè)有凹槽，電機(jī)固定件(9)鑲嵌于凹槽內(nèi)，編碼器(6)、電機(jī)(7)及行星齒輪減速器(8)以串聯(lián)的方式固定在電機(jī)固定件(9)上。
7.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述舵軸(14)的一端通過軸承(1 安裝在電機(jī)固定座( 上，另一端通過螺釘與舵(1 相連。
8.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述穩(wěn)定翼(4)及舵(15)均為流線形，銥星天線(18)及GPS天線(19)水平塑封于穩(wěn)定翼⑷內(nèi)，無線天線 (16)垂直塑封于穩(wěn)定翼內(nèi)。
9.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述連接件O)的軸向截面為“T”形，“T”形的豎邊設(shè)有外螺紋，“T”形橫邊的下表面開有0形圈槽，0形圈槽內(nèi)容置有0形密封圈。
10.按權(quán)利要求1或2所述的水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于所述電機(jī)固定座(5)與穩(wěn)定翼⑷之間及舵軸(14)與穩(wěn)定翼⑷之間分別設(shè)有0形密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及水下測量平臺，具體地說是一種水下滑翔機(jī)用轉(zhuǎn)向裝置，通過連接件和固定板與水下滑翔機(jī)艙體相連；通過彎曲的桅桿連接穩(wěn)定翼；通過電機(jī)帶動一對錐齒輪做嚙合傳動，從而將電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為舵軸的轉(zhuǎn)動，舵軸又將轉(zhuǎn)動傳遞給舵，通過控制舵的偏轉(zhuǎn)，來控制整水下滑翔機(jī)的運(yùn)動方向；穩(wěn)定翼與舵充分考慮水動力的影響，采用流線形外形設(shè)計，并將各類通信天線塑封于穩(wěn)定翼內(nèi)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能耗小，工作可靠等特點，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)響應(yīng)快，調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。
文檔編號B63C11/00GK102476706SQ20101056673
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者俞建成, 金文明 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所