专利名称：水下滑翔机用转向装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水下测量平台，具体地说是一种水下滑翔机用转向装置。
背景技术：
水下滑翔机是一种新型的水下测量平台，其结构简单、体积小、重量轻、成本低，维 护和使用方便，具有作业范围广、作业时间长、机动可控、可重复利用等特点。传统的滑翔机 采用改变重心的方式来改变其运动状态，具体地说就是通过前后移动水下滑翔机内部的电 池使得水下滑翔机的重心位置发生前后偏移，而水下滑翔机的浮心位置并不改变，水下滑 翔机的浮力与重力的相对位置发生了偏移，这样便产生了一个力矩，该力矩将改变整个载 体的轴线相对与水平面的角度(即俯仰角)，直到重力与浮力达到平衡为止；通过滑翔机内 部的偏心电池绕着载体轴线的转动，使得载体的重心发生向左或者向右偏转；同理，水下滑 翔机的浮心位置并不改变，水下滑翔机的浮力与重力的相对位置发生了偏移，这样也会产 生了一个力矩，该力矩将使整个载体绕其自身的轴线发生一个偏转角度(即横倾角)，直到 重力与浮力达到平衡为止。通过改变俯仰角与横倾角，就能改变整个载体的运动状态，从而 使得水下滑翔机具方向可控性。然而为了改变横倾角，对电池的形状要求比较严格，要求其 具有偏心的特点，而且电池需要绕固定轴线回转，这样就会限制了电池的几何尺寸，从而限 制了电池的总电量，也会降低系统的可靠性。另外，水下滑翔机在浮出水面的时候需要进行 各种通信与数据传输。目前，一般都使用了无线电作为近程通讯的手段，采用GPS作为定位 手段，采用通信卫星作为远程通信的手段，为了达到良好的通信效果，要求各通信天线必须 露出水面，而且应具备一定的高度。如何合理地布局天线对于水下滑翔机的通信来说至关 重要。
实用新型内容为了解决上述存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种水下滑翔机用转向装 置，用于调节水下滑翔机的水平面内的运动方向，实现水下滑翔机的运动方向的可控性。本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型包括桅杆、稳定翼、电机固定座、编码器、电机、行星齿轮减速器、传动 机构、舵轴、舵、无线天线、信号线组、铱星天线及GPS天线，其中电机固定座连接在稳定翼 的底部，编码器、电机及行星齿轮减速器依次相连、安装在电机固定座上；所述舵轴的一端 可转动地安装在电机固定座上，另一端与舵的一端相连，舵的另一端与稳定翼转动连接，舵 轴通过传动机构与行星齿轮减速器相连；所述桅杆的一端连接至稳定翼，另一端通过连接 件与水下滑翔机艉部端盖相连，在稳定翼内分别设有无线天线、铱星天线及GPS天线，无线 天线、铱星天线及GPS天线分别通过信号线组与水下滑翔机连接。其中所述连接件上固接有用于连接水下滑翔机艉部端盖的固定板；固定板的一 端与连接件焊接，另一端开有孔；所述传动机构包括第一锥齿轮及第二锥齿轮，第一锥齿轮 与行星齿轮减速器的输出轴相连，第二锥齿轮安装在舵轴上、与第一锥齿轮相啮合；所述桅杆为内部中空的弯管，其一端塑封在稳定翼内，另一端与连接件焊接，无线天线、铱星天线 及GPS天线的信号线组分别穿过桅杆的内部及连接件、与水下滑翔机相连；所述电机固定 座内设有凹槽，电机固定件镶嵌于凹槽内，编码器、电机及行星齿轮减速器以串联的方式固 定在电机固定件上；所述舵轴的一端通过轴承安装在电机固定座上，另一端通过螺钉与舵 相连；所述稳定翼及舵均为流线形，铱星天线及GPS天线水平塑封于稳定翼内，无线天线垂 直塑封于稳定翼内；所述连接件的轴向截面为“T”形，“T”形的竖边设有外螺纹，“T”形横 边的下表面开有0形圈槽，0形圈槽内容置有0形密封圈；所述电机固定座与稳定翼之间及 舵轴与稳定翼之间分别设有0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，通过电机带动舵的旋转，从而改变滑翔机的运动 方向，结构简单，工作可靠。2.本实用新型通过电机经锥齿轮直接驱动舵的旋转，操作迅速，控制转向时间短。 通过编码器能调节舵的转动角度大小，使运动方向的调节具有可控性。3.本实用新型的外形结构充分考虑到水动力特性，减小了水的阻力，同时，稳定翼 既起到了横向稳定载体的作用，又起到了纵向稳定载体的作用。4.本实用新型将铱星天线，GPS天线和无线天线都封装在稳定翼中，结构紧凑，通 信效果好。
图1为本实用新型的结构主视图；图2为图1的左视图；图3为本实用新型的内部剖视图；其中1为固定板，2为连接件，3为桅杆，4为稳定翼，5为电机固定座，6为编码器， 7为电机，8为行星齿轮减速器，9为电机固定件，10为第一锥齿轮，11为紧定螺钉，12为轴 承，13为第二锥齿轮，14为舵轴，15为舵，16为无线天线，17为信号线组，18为铱星天线，19 为GPS天线，20为孔。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详述。如图1 3所示，本实用新型包括固定板1、连接件2、桅杆3、稳定翼4、电机固定 座5、编码器6、电机7、行星齿轮减速器8、电机固定件9、紧定螺钉11、轴承12、舵轴14、舵 15、无线天线16、信号线组17、铱星天线18及GPS天线19。电机固定座5通过螺钉固接在 稳定翼4的底部，在电机固定座5与稳定翼4之间设通过0形密封圈密封。在电机固定座5 内设有凹槽，电机固定件9镶嵌于凹槽内，编码器6、电机7及行星齿轮减速器8串联连接、 通过螺钉固接在电机固定件9上。行星齿轮减速器8通过传动机构与舵轴14相连，本实施 例的传动机构为第一锥齿轮10及第二锥齿轮13。第一锥齿轮10通过紧定螺钉与行星齿 轮减速器8的输出轴相连，第二锥齿轮13通过紧定螺钉与舵轴14相连，第一锥齿轮10与 第二锥齿轮13相啮合，将电机7在水平面的转动转变为舵轴14在垂直面的转动。舵轴14 的一端(底端)通过轴承12可转动地安装在电机固定座5上，轴承12可起到支撑舵轴14的作用，舵轴14的另一端(顶端)通过螺钉与舵15的一端(底端)相连接，从而使得舵轴 14的转动能传递到舵15上，舵15的另一端(顶端)与稳定翼4转动连接；在舵轴14与稳 定翼4之间通过0形密封圈来密封。桅杆3为内部中空的弯管，桅杆3的内部可以作为穿 线的通路，桅杆3的一端塑封在稳定翼4内，另一端与连接件2焊接。连接件2的轴向截面 为“T”形，“T”形的竖边设有外螺纹，“T”形横边的下表面开有0形圈槽，0形圈槽内容置有 0形密封圈。固定板1的一端焊接在连接件2的“T”形横边上，另一端开有孔20，用于穿过 螺钉连接水下滑翔机艉部端盖用。桅杆3焊接有连接件2的一端穿过水下滑翔机艉部端盖 后拧上螺母即可起到固定作用，连接件2上的0形密封圈可以起到与水下滑翔机艉部端盖 之间的密封作用。稳定翼4的成形方式为注塑成形，外形为流线形，外形的设计充分考虑了 水动力的要求，稳定翼4既起到了水平稳定载体的作用，也起到了垂直稳定载体的作用。舵 15也采用流线形的外形设计，具有良好的水动力特点。无线天线16、铱星天线18及GPS天 线19分别塑封在稳定翼4内，铱星天线18及GPS天线19水平塑封于稳定翼4内，无线天 线16垂直塑封于稳定翼4内。无线天线16、铱星天线18及GPS天线19的信号线组17和 电机7的引出线分别穿过桅杆3的内部及连接件2，与水下滑翔机的主控制器或相应的信号 处理单元相连接。本实用新型的工作原理为电机7在接收到一个控制信号量时，发生相应方向的转动，驱动第一锥齿轮10旋 转，通过第一锥齿轮10与第二锥齿轮13的啮合带动第二锥齿轮13转动；第二锥齿轮13通 过紧定螺钉连接于舵轴14，因此带动舵轴14共同旋转，舵轴14与舵15之间有螺钉连接，进 而带动舵15共同旋转；舵15偏离中性位置之后，与水流的相对方向产生了一个夹角，产生 了一个偏转力矩，该力矩将推动整个载体在水平面方向上的转向，从而改变了载体的运动 方向。同理，若电机7反向转动一个角度，则载体的运动方向也会向相反的方向改变。本实用新型在水下滑翔机中的应用将本实用新型的转向装置安装在水下滑翔机的艉部，连接件2插入到水下滑翔机 艉部端盖内，用螺母将其固定，为了使转向装置不发生旋转，提高连接的可靠性，需要用一 个螺钉穿过固定板1中的孔20并拧紧在滑翔机艉部端盖的外壁上。连接件2与滑翔机艉 部端盖之间采用0形密封圈密封。无线天线16、铱星天线18、GPS天线19的信号线组17以 及电机的连接线均通过桅杆3的内部进入到水下滑翔机的内部，与水下滑翔机的主控制器 或相应的信号处理单元相连接。当水下滑翔机在上升或下潜过程中，可通过编码器6将位 移信号转换成电信号，控制电机7的转动使得舵15产生相应的偏转，从而控制水下滑翔机 按指定的方向在水中滑行。当水下滑翔机浮出水面时，整个转向装置会露出水面，无线天线 16、铱星天线18、GPS天线19可以正常传输或接受相应的数据。本实用新型的编码器为市购产品，购置于瑞士 MAXON公司，型号为MR-M32。
权利要求1.一种水下滑翔机用转向装置，其特征在于包括桅杆(3)、稳定翼G)、电机固定座 (5)、编码器(6)、电机(7)、行星齿轮减速器(8)、传动机构、舵轴(14)、舵(15)、无线天线 (16)、信号线组(17)、铱星天线(18)及GPS天线(19)，其中电机固定座(5)连接在稳定翼(4)的底部，编码器(6)、电机(7)及行星齿轮减速器(8)依次相连、安装在电机固定座(5) 上；所述舵轴(14)的一端可转动地安装在电机固定座( 上，另一端与舵(1 的一端相 连，舵(15)的另一端与稳定翼⑷转动连接，舵轴(14)通过传动机构与行星齿轮减速器 (8)相连；所述桅杆(3)的一端连接至稳定翼G)，另一端通过连接件( 与水下滑翔机艉 部端盖相连，在稳定翼⑷内分别设有无线天线(16)、铱星天线(18)及GPS天线(19)，无 线天线(16)、铱星天线(18)及GPS天线(19)分别通过信号线组(17)与水下滑翔机连接。
2.按权利要求1所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述连接件(2)上固接 有用于连接水下滑翔机艉部端盖的固定板(1)。
3.按权利要求2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述固定板(1)的一端 与连接件( 焊接，另一端开有孔00)。
4.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述传动机构包括 第一锥齿轮(10)及第二锥齿轮(13)，第一锥齿轮(10)与行星齿轮减速器(8)的输出轴相 连，第二锥齿轮(1 安装在舵轴(14)上、与第一锥齿轮(10)相啮合。
5.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述桅杆(3)为内 部中空的弯管，其一端塑封在稳定翼(4)内，另一端与连接件(2)焊接，无线天线(16)、铱星 天线(18)及GPS天线(19)的信号线组(17)分别穿过桅杆(3)的内部及连接件O)、与水 下滑翔机相连。
6.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述电机固定座(5) 内设有凹槽，电机固定件(9)镶嵌于凹槽内，编码器(6)、电机(7)及行星齿轮减速器(8)以 串联的方式固定在电机固定件(9)上。
7.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述舵轴(14)的一 端通过轴承(1 安装在电机固定座( 上，另一端通过螺钉与舵(1 相连。
8.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述稳定翼(4)及 舵(15)均为流线形，铱星天线(18)及GPS天线(19)水平塑封于稳定翼⑷内，无线天线 (16)垂直塑封于稳定翼(4)内。
9.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述连接件O)的 轴向截面为“T”形，“T”形的竖边设有外螺纹，“T”形横边的下表面开有0形圈槽，0形圈槽 内容置有0形密封圈。
10.按权利要求1或2所述的水下滑翔机用转向装置，其特征在于所述电机固定座(5)与稳定翼⑷之间及舵轴(14)与稳定翼⑷之间分别设有0形密封圈。
专利摘要本实用新型涉及水下测量平台，具体地说是一种水下滑翔机用转向装置，通过连接件和固定板与水下滑翔机舱体相连；通过弯曲的桅杆连接稳定翼；通过电机带动一对锥齿轮做啮合传动，从而将电机的转动转化为舵轴的转动，舵轴又将转动传递给舵，通过控制舵的偏转，来控制整水下滑翔机的运动方向；稳定翼与舵充分考虑水动力的影响，采用流线形外形设计，并将各类通信天线塑封于稳定翼内。本实用新型具有结构简单、紧凑，能耗小，工作可靠等特点，转向调节响应快，调节能力强。
文档编号B63C11/52GK201872931SQ201020634628
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者俞建成, 金文明 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所