一种水中盘形航行器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种能够在水中低速航行及定点保持的航行器，属于水中航行器领域。本发明重点解决该航行器的总体结构问题及运动控制方法问题。本发明的水中盘形航行器呈短圆柱形，平均密度比水略小，在水中时由于重心位于浮心下方，使得圆柱轴线保持在水平方向；外壳上有若干可沿径向伸缩的舵面；航行器处于工作状态时，外壳始终绕自身轴线旋转，外壳的旋转与相应舵面的伸出及收回时机、时序相互配合，为航行器的上升、下潜、前进、后退以及水下定点保持提供所需的控制力；此外，航行器外壳还能够根据作用力与反作用力原理绕竖直方向旋转，从而使盘形航行器具备航向控制能力；水中盘形航行器在水下探测、监测等军民领域具有很好的应用前景。
【专利说明】一种水中盘形航行器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够在水中低速航行且能够在水中定点位置保持的盘形航行器，属于水中航行器领域。
【背景技术】
[0002]在军用及民用领域，存在大量对水面及其上空、水下情况的探测需求，这就需要某种水中航行器搭载相应的探测设备来完成。航行器在水中的航行需要解决对速度、深度、航向、姿态等的控制问题。目前水中航行器一般都应用螺旋桨装置进行推进并控制速度大小，深度、航向和姿态等的控制则或者通过控制舵面完成，或者通过矢量推进完成，并且一般都不具有定点位置保持能力，难以对水下环境进行长期定点探测。针对这一现状，本发明提出了一种新型水中航行器。该航行器呈短圆柱形，以下称为盘形，航行器平均密度比水略小，即当处于关机状态时，航行器将有很小部分露出水面。在水中静止或运动时，圆柱轴线呈水平方向，圆柱端面呈竖直方向。水中盘形航行器区别于其他水下航行器的一个显著特点是当其在水下运动或保持在水下设定位置时，一直以一定的角速度绕自身轴线旋转，这种旋转运动一方面为盘形航行器提供升潜、前进、后退以及水下定点位置保持的控制力，另一方面当在旋转外壳上安装探测设备时，可以为全方位探测提供一种自然而然的扫描运动方式。此外，水中盘形航行器能够在水中原地绕竖直方向进行旋转，该旋转可在前进过程中为盘形航行器提供航向控制，或为盘形航行器的水下探测提供另一种运动方式。经调研国内外未见到该类型的航行器。
【发明内容】
[0003]本发明目的是提供一种能够在水中低速航行且能够在水中定点位置保持的新型盘形航行器。该盘形航行器特点是:形状呈短圆柱形；平均密度比水略小，关机时在水中接近悬浮状态，有很小部分露出水面；由于重心与浮心不重合，并且都位于圆柱轴线的中垂面上，因此在水中静止或运动时，盘形航行器的圆柱轴线呈水平方向，两个圆柱端面呈竖直方向；当航行器在水下运动或保持在水下设定位置时，外壳始终以一定角速度绕自身轴线旋转，这种旋转运动与各个舵面的伸出及收回时机、时序相互配合为航行器的上升、下潜、前进、后退以及水下定点位置保持提供所需的控制力；齿轮副之间的作用力与反作用力使得航行器外壳能够与外壳内部的其它相关部分绕竖直方向相向旋转，外壳的这种旋转使得盘形航行器具有航向控制能力；航行器的前进、后退以及升潜控制与航向控制组合应用，即可实现水下任意轨迹的运动，或实现水下定点位置保持。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的一种水中盘形航行器包括外壳、水平主轴、右主轴承、左主轴承、外旋从动齿轮、轴承压环、上导电滑环、平键、支架、外旋驱动电机、外旋驱动齿轮、编码器、码盘座、左球轴承、右球轴承、码盘轴、码盘齿轮、托盘、控制器、姿态航向传感器、立轴、上轴承、下轴承、圆柱壳、托板、下导电滑环、方向驱动电机、方向驱动齿轮、方向从动齿轮、电池组、一号舵面、一号推拉杆、一号舵机、二号舵面、二号推拉杆、二号舵机、三号舵面、三号推拉杆、三号舵机、四号舵面、四号推拉杆、四号舵机、深度传感器。外壳为短圆柱形；水平主轴通过右主轴承和左主轴承支撑在外壳上，其轴线与外壳轴线重合；右主轴承和左主轴承分别通过外旋从动齿轮和轴承压环压在外壳上并用螺钉固定；上导电滑环用螺钉将内环和外环分别固定在水平主轴和外壳上；支架通过螺钉和平键定位并固定在水平主轴上；外旋驱动电机用螺钉固定在支架上；外旋驱动齿轮通过螺钉和键定位并固定在外旋驱动电机的输出轴上，与外旋从动齿轮构成齿轮副；码盘座用螺钉固定在支架上；左球轴承、码盘轴、右球轴承、码盘齿轮通过螺钉固定在码盘座上，其中码盘齿轮通过键进行轴向定位并与外旋驱动齿轮构成齿轮副；编码器的类型为绝对位置式，其内环和外环分别用螺钉固定在码盘轴和支架上；托盘用螺钉固定在水平主轴上；控制器和姿态航向传感器用螺钉固定在托盘上；立轴用螺母固定在水平主轴上，与水平主轴固连成一体，立轴的轴线与水平主轴的轴线垂直相交于整个圆柱外壳的形心处；托板用螺钉固定在圆柱壳上；圆柱壳和托板通过上轴承和下轴承支撑在立轴上；下导电滑环通过螺钉将内环和外环分别固定在立轴和托板上；方向从动齿轮用螺钉固定在立轴上；方向驱动电机用螺钉固定在托板上；方向驱动齿轮通过螺钉和键定位并固定在方向驱动电机的输出轴上，与方向从动齿轮构成齿轮副；电池组用螺钉固定在托板上；一号推拉杆一端与一号舵面连接，另一端与一号舵机的转动臂之间构成滑动副；二号推拉杆一端与二号舵面连接，另一端与二号舵机的转动臂之间构成滑动副；三号推拉杆一端与三号舵面连接，另一端与三号舵机的转动臂之间构成滑动副；四号推拉杆一端与四号舵面连接，另一端与四号舵机的转动臂之间构成滑动副；深度传感器安装在外壳上，端部与水接触，用于测量水中盘形航行器所处的深度。
[0005]水中盘形航行器在水中处于关机静止状态时，其重心位于立轴轴线上靠近立轴中部的位置上，浮心位于航行器形心处，根据重力与浮力平衡的原理，此时水中盘形航行器的水平主轴处于水平方向，立轴处于竖直方向；盘形航行器的平均密度比水稍小，在水中接近悬浮状态，只有很小部分圆柱面露出水面。
[0006]水中盘形航行器在运动或定点保持时其外壳始终处于绕水平主轴旋转的状态，并且水平主轴处于水平方向，两端面处于竖直方向；在水中的前进及后退、上升及下潜、定点保持通过外壳的旋转与一号舵面、二号舵面、三号舵面、四号舵面的伸出及收回之间的配合来实现。
[0007]水中盘形航行器外壳绕水平主轴的旋转运动通过外旋驱动电机带动外旋驱动齿轮、外旋驱动齿轮带动外旋从动齿轮从而带动与外旋从动齿轮固连的外壳实现。由于外旋驱动电机、支架、立轴以及与立轴连接部分的重量较大，重心位于立轴中下部，当立轴偏离竖直位置时重力相对于水平轴线形成回复力矩，偏离角度越大则回复力矩越大，阻止这些部分继续旋转，因此外壳的旋转不会造成立轴绕盘形航行器的水平轴线持续旋转，只会使立轴绕水平轴线转过一个小角度，稍微偏离竖直方向。
[0008]水中盘形航行器在水平面内的转弯或原地绕竖直方向的旋转通过方向从动齿轮与方向驱动齿轮之间的作用力与反作用力以及相对转动实现。方向驱动电机带动方向驱动齿轮运动，由于方向驱动齿轮与方向从动齿轮之间的哨合，造成与方向驱动电机固连在一起的圆柱壳、托板、电池组共同向一个方向旋转，与方向从动齿轮固连的立轴、水平主轴带动外壳向相反方向旋转，从而实现盘形航行器的原地旋转或水平面内的转弯运动。方向驱动电机的正反转分别对应航行器的两个不同的旋转方向或转弯方向。
[0009]水中盘形航行器由前进改为后退,或由下潜改为上升时，可通过改变外旋驱动电机的旋转方向从而改变外壳的旋转方向，同时一号舵面、二号舵面、三号舵面、四号舵面的伸出及收回时序相应变化来实现。一号舵面、二号舵面、三号舵面、四号舵面的伸出及收回动作分别通过一号舵机、二号舵机、三号舵机、四号舵机驱动一号推拉杆、二号推拉杆、三号推拉杆、四号推拉杆来实现。各舵机的驱动时机与时序信号由控制器经计算后给出。
[0010]一号舵面、二号舵面、三号舵面、四号舵面这四个舵面的伸出及收回时机根据各个舵面与水平方向或竖直方向之间的夹角来确定。各个舵面与水平方向或竖直方向之间的夹角由编码器和姿态航向传感器测得的参数共同确定，其中编码器用于获得各个舵面与立轴之间的夹角，姿态航向传感器用于获得立轴与水平或竖直方向之间的夹角，这两个夹角的代数和即为各个舵面与水平或竖直方向之间的夹角。
[0011]水中盘形航行器的前进、后退以及升潜控制与转弯控制结合应用，即可实现水下任意轨迹的运动，或实现水下定点位置保持。
[0012]上导电滑环与下导电滑环这两个导电滑环的作用是为相对转动的结构之间提供连续的电源及信号线连接通路。上导电滑环为一号舵机、二号舵机、三号舵机、四号舵机、深度传感器与控制器之间提供电源及信号线连接通路，下导电滑环为方向驱动电机、电池组与控制器之间提供电源及信号线连接通路。
[0013]水中盘形航行器上可安装全球定位系统或北斗定位系统接收机，当水中盘形航行器上浮到部分露出水面时，可通过上述接收机接收到的定位信号确定自身所处准确位置。
[0014]控制器负责完成所有信息采集、计算及控制功能，包括收集编码器、姿态航向传感器、深度传感器以及全球定位系统或北斗定位系统信息，将收集到的信息进行计算后实时获得各舵面与水平方向或竖直方向之间的夹角、外壳的旋转角速度、航向或水平主轴指向、航行器深度、航行器绝对位置等参数，然后根据相应参数及控制算法对外旋驱动电机、方向驱动电机、一号舵机、二号舵机、三号舵机、四号舵机进行控制，进而控制各舵面的伸出及收回时机和时序、外壳旋转速度、航向或水平主轴的指向等，最终实现水下或水面作业。
[0015]有益效果:
[0016]①该水中盘形航行器可作为载体搭载探测设备对水面、空中及水下环境进行长期探测；②盘形航行器外壳的旋转运动可用来作为一种有效的探测运动方式；③能够实现水下前进、后退、升潜、定点保持、原地转弯等多种灵活运动方式，特别适合在空间狭小、环境复杂的水下环境作业对舵机舵面系统容错性强，即使只剩下一套舵机舵面系统正常工作仍能通过相关算法保证盘形航行器完成水下定点保持、水中航行等作业任务；⑤舵机舵面系统数量可增多，能够使盘形航行器水中运动更加平稳，并进一步增强系统对舵机舵面系统的容错能力该水中盘形航行器的新型总体结构为利用波浪补充电量从而实现海上长期值守提供了可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明一种水中盘形航行器主视剖面图；
[0018]图2是本发明一种水中盘形航行器俯视剖面图；
[0019]图3是本发明一种水中盘形航行器侧视剖面图；
[0020]图4是本发明一种水中盘形航行器前进控制方法示意图；
[0021]图5是本发明一种水中盘形航行器竖直下潜或定点保持控制方法示意图；
[0022]图6是本发明一种水中盘形航行器前进并保持或改变深度的控制方法示意图；
[0023]图7是本发明一种水中盘形航行器原地绕竖直方向旋转或水平面内转弯控制方法示意图。
[0024]图中:1 一外壳、2 —支架、3 —外旋从动齿轮、4 一右主轴承、5 —水平主轴、6 —上轴承、7 —圆柱壳、8 —方向驱动电机、9 一方向驱动齿轮、10--号舵面、11 一方向从动齿轮、12 —下轴承、13 —托板、14 一下导电滑环、15 —电池组、16 —立轴、17 —上导电滑环、18 一左主轴承、19 一轴承压环、20 —外旋驱动电机、21 —三号舵面、22 —码盘座、23 —左球轴承、24 —码盘轴、25 —右球轴承、26 —码盘齿轮、27 —外旋驱动齿轮、28 —平键、29 —托盘、30 —控制器、31 —四号舵面、32 —姿态航向传感器、33 —编码器、34 —二号舵面、35 —
四号舵机、36 —四号推拉杆、37--号舵机、38--号推拉杆、39 —二号舵机、40 —二号推拉杆、41 一三号舵机、42 —三号推拉杆、43 —深度传感器。
【具体实施方式】
[0025]参见图1，图2，图3，本发明的水中盘形航行器包括:外壳1、支架2、外旋从动齿轮
3、右主轴承4、水平主轴5、上轴承6、圆柱壳7、方向驱动电机8、方向驱动齿轮9、一号舵面10、方向从动齿轮11、下轴承12、托板13、下导电滑环14、电池组15、立轴16、上导电滑环17、左主轴承18、轴承压环19、外旋驱动电机20、三号舵面21、码盘座22、左球轴承23、码盘轴24、右球轴承25、码盘齿轮26、外旋驱动齿轮27、平键28、托盘29、控制器30、四号舵面31、姿态航向传感器32、编码器33、二号舵面34、四号舵机35、四号推拉杆36、一号舵机37、一号推拉杆38、二号舵机39、二号推拉杆40、三号舵机41、三号推拉杆42、深度传感器43。外壳1为短圆柱形，与水接触的各连接处密封防水；水平主轴5通过右主轴承4和左主轴承18支撑在外壳1上，其轴线与外壳1轴线重合；右主轴承4和左主轴承18分别通过外旋从动齿轮3和轴承压环19压在外壳1上并用螺钉固定；上导电滑环17用螺钉将其内环和外环分别固定在水平主轴5和外壳1上；支架2通过螺钉和平键28定位并固定在水平主轴5上；外旋驱动电机20用螺钉固定在支架2上；外旋驱动齿轮27通过螺钉和键定位并固定在外旋驱动电机20的输出轴上，与外旋从动齿轮3构成齿轮副；码盘座22用螺钉固定在支架2上；左球轴承23、码盘轴24、右球轴承25、码盘齿轮26用螺钉固定在码盘座22上，其中码盘齿轮26通过键进行轴向定位并与外旋驱动齿轮27构成齿轮副；编码器33的类型为绝对位置式，其内环和外环分别用螺钉固定在码盘轴24和支架2上；托盘29用螺钉固定在水平主轴5上；控制器30和姿态航向传感器32用螺钉固定在托盘29上；立轴16用螺母固定在水平主轴5上，与水平主轴5固连成一体，立轴16的轴线与水平主轴5的轴线相交于整个外壳1的形心处；托板13用螺钉固定在圆柱壳7上；圆柱壳7和托板13通过上轴承6和下轴承12支撑在立轴16上；下导电滑环14通过螺钉将其内环和外环分别固定在立轴16和托板13上；方向从动齿轮11用螺钉固定在立轴16上；方向驱动电机8用螺钉固定在托板13上；方向驱动齿轮9通过螺钉和键定位并固定在方向驱动电机8的输出轴上，与方向从动齿轮11构成齿轮副；电池组15用螺钉固定在托板13上；一号推拉杆38—端与一号舵面10连接,另一端与一号舵机37的转动臂之间构成滑动副；二号推拉杆40 —端与二号舵面34连接，另一端与二号舵机39的转动臂之间构成滑动副；三号推拉杆42 —端与三号舵面21连接，另一端与三号舵机41的转动臂之间构成滑动副；四号推拉杆36 —端与四号舵面31连接，另一端与四号舵机35的转动臂之间构成滑动副；深度传感器43安装在外壳1上，端部与水接触，用于测量水中盘形航行器所处深度。
[0026]水中盘形航行器在水中处于关机静止状态时，其重心位于立轴16轴线上靠近立轴16中部的位置上，浮心位于航行器形心上，根据重力与浮力平衡的原理，此时水中盘形航行器的水平主轴5处于水平方向，立轴16处于竖直方向；盘形航行器的平均密度比水稍小，在水中接近悬浮状态，只有很小部分露出水面。
[0027]参见图4、图5、图6，水中盘形航行器在运动或定点保持时其外壳1始终处于绕水平主轴5旋转的状态，并且水平主轴5处于水平方向。
[0028]参见图4、图5、图6，水中盘形航行器外壳1绕水平主轴5的旋转运动通过外旋驱动电机20带动外旋驱动齿轮27、外旋驱动齿轮27带动外旋从动齿轮3从而带动与外旋从动齿轮3固连的外壳1实现。由于外旋驱动电机20、支架2、立轴16以及与立轴16连接部分的重量较大，这些部分的总重心位于立轴16中下部，当立轴16偏离竖直位置时重力相对于水平轴线形成回复力矩，偏离角度越大则回复力矩越大，阻止这些部分继续旋转，因此外壳1的旋转不会造成立轴16绕盘形航行器的水平轴线持续旋转，只会使立轴16绕水平轴线转过一个小角度，稍微偏离竖直方向。
[0029]参见图1、图3、图7，水中盘形航行器在水平面内的转弯或原地绕竖直方向的旋转通过方向从动齿轮11与方向驱动齿轮9之间的作用力与反作用力以及相对转动实现。方向驱动电机20带动方向驱动齿轮9运动，由于方向驱动齿轮9与方向从动齿轮11之间的啮合，造成与方向驱动电机20固连在一起的圆柱壳7、托板13、电池组15向一个方向旋转，与方向从动齿轮11固连的立轴16、水平主轴5带动外壳1向相反方向旋转，从而实现盘形航行器的原地旋转或水平面内的转弯运动。方向驱动电机20的正反转分别对应航行器的两个不同的旋转方向或转弯方向。
[0030]图4所示为水中盘形航行器前进控制方法示意图。当一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31在外壳1旋转到图中所示的舵面伸出位置时，在各自对应的一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35驱动下，各舵面从航行器内部伸出；同样，当各舵面在外壳1旋转到图中所示的舵面收回位置时，在各自对应舵机的驱动下，各舵面收回到航行器内部。各舵面处于伸出状态时为航行器提供推力，使航行器向前运动。
[0031]图5所示为水中盘形航行器竖直下潜或定点保持控制方法示意图。当一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31在外壳1旋转到图中所示的舵面伸出位置时，在各自对应的一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35驱动下,各舵面从航行器内部伸出；同样，当各舵面在外壳1旋转到图中所示的舵面收回位置时，在各自对应舵机的驱动下，各舵面收回到航行器内部。各舵面处于伸出状态时为航行器提供推力，使航行器在水中定点悬浮或竖直向下运动。
[0032]图6所示为水中盘形航行器前进并保持或改变深度的控制方法示意图。当一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31在外壳1旋转到图中所示的舵面伸出位置时，在各自对应的一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35驱动下，各舵面从航行器内部伸出；同样，当各舵面在外壳1旋转到图中所示的舵面收回位置时，在各自对应舵机的驱动下，各舵面收回到航行器内部。各舵面处于伸出状态时为航行器提供推力，使航行器在水中保持一定深度或改变深度同时向前运动。水中盘形航行器的前进、后退以及升潜控制作用与图7所示的转弯控制作用结合时，即可实现水下任意轨迹的运动。
[0033]水中盘形航行器由前进改为后退，或由下潜改为上升时，可通过改变外旋驱动电机20的旋转方向从而改变外壳1的旋转方向，同时一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31的伸出及收回时序相应变化来实现。一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31的伸出及收回动作分别通过一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35驱动一号推拉杆38、二号推拉杆40、三号推拉杆42、四号推拉杆36来实现。各舵机的驱动时机与时序信号由控制器30经计算后给出。
[0034]参见图4、图5、图6，一号舵面10、二号舵面34、三号舵面21、四号舵面31这四个舵面的伸出及收回时机根据各舵面与水平方向或竖直方向间的夹角来确定。各舵面与水平方向或竖直方向之间的夹角由编码器33和姿态航向传感器32测得的参数共同确定，其中编码器33用于获得各舵面与立轴16之间的夹角，姿态航向传感器32用于获得立轴16与水平或竖直方向之间的夹角，这两个夹角的代数和即为各舵面与水平或竖直方向之间的夹角。
[0035]上导电滑环17与下导电滑环14这两个导电滑环的作用是为相对转动的结构之间提供连续的电源及信号线连接通路。上导电滑环17为一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35、深度传感器43与控制器30之间提供电源及信号线连接通路，下导电滑环14为方向驱动电机8、电池组15与控制器30之间提供电源及信号线连接通路。
[0036]水中盘形航行器上可安装全球定位系统或北斗定位系统接收机，当水中盘形航行器上浮到部分露出水面时，可通过上述接收机接收到的定位信号确定自身所处准确位置。
[0037]控制器30负责完成所有信息采集、计算及控制功能，包括收集编码器33、姿态航向传感器32、深度传感器43以及全球定位系统或北斗定位系统的信息，将收集到的信息进行计算后实时获得各舵面与水平方向或竖直方向之间的夹角、外壳1的旋转角速度、航向或水平主轴5指向、航行器深度、航行器绝对位置等参数，然后根据相应参数及控制算法对外旋驱动电机20、方向驱动电机8、一号舵机37、二号舵机39、三号舵机41、四号舵机35进行控制，进而控制各舵面的伸出及收回时机和时序、外壳1旋转速度、航向或水平主轴5的指向等，最终实现水下或水面作业。
【权利要求】
1.一种水中盘形航行器，包括外壳(I)、支架(2)、外旋从动齿轮(3)、右主轴承(4)、水平主轴(5)、上轴承(6)、圆柱壳(7)、方向驱动电机(8)、方向驱动齿轮(9)、一号舵面(10)、方向从动齿轮(11)、下轴承(12)、托板(13)、下导电滑环(14)、电池组(15)、立轴(16)、上导电滑环(17)、左主轴承(18)、轴承压环(19)、外旋驱动电机(20)、三号舵面(21)、码盘座(22)、左球轴承(23)、码盘轴(24)、右球轴承(25)、码盘齿轮(26)、外旋驱动齿轮(27)、平键(28)、托盘(29)、控制器(30)、四号舵面(31)、姿态航向传感器(32)、编码器(33)、二号舵面(34)、四号舵机(35)、四号推拉杆(36)、一号舵机(37)、一号推拉杆(38)、二号舵机(39)、二号推拉杆(40)、三号舵机(41)、三号推拉杆(42)、深度传感器(43);其特征在于:外壳(I)为短圆柱形，与水接触的各连接处密封防水；水平主轴(5)通过右主轴承(4)和左主轴承(18)支撑在外壳(I)上，其轴线与外壳(I)轴线重合；右主轴承(4)和左主轴承(18)分别通过外旋从动齿轮(3)和轴承压环(19)压在外壳(I)上并用螺钉固定；上导电滑环(17)用螺钉将其内环和外环分别固定在水平主轴(5)和外壳(I)上；支架(2)通过螺钉和平键(28)定位并固定在水平主轴(5)上；外旋驱动电机(20)用螺钉固定在支架(2)上；外旋驱动齿轮(27)通过螺钉和键定位并固定在外旋驱动电机(20)的输出轴上，与外旋从动齿轮(3)构成齿轮副；码盘座(22)用螺钉固定在支架(2)上；左球轴承(23)、码盘轴(24)、右球轴承(25)、码盘齿轮(26)用螺钉固定在码盘座(22)上，其中码盘齿轮(26)通过键进行轴向定位并与外旋驱动齿轮(27)构成齿轮副；编码器(33)的类型为绝对位置式，其内环和外环分别用螺钉固定在码盘轴(24)和支架(2)上；托盘(29)用螺钉固定在水平主轴(5)上；控制器(30)和姿态航向传感器(32)用螺钉固定在托盘(29)上；立轴(16)用螺母固定在水平主轴(5)上，与水平主轴(5)固连成一体，立轴(16)的轴线与水平主轴(5)的轴线垂直相交于整个外壳(I)的形心处；托板(13)用螺钉固定在圆柱壳(7)上；圆柱壳(7)和托板(13)通过上轴承(6)和下轴承(12)支撑在立轴(16)上；下导电滑环(14)通过螺钉将其内环和外环分别固定在立轴(16)和托板(13)上；方向从动齿轮(11)用螺钉固定在立轴(16)上；方向驱动电机(8)用螺钉固定在托板(13)上；方向驱动齿轮(9)通过螺钉和键定位并固定在方向驱动电机⑶的输出轴上，与方向从动齿轮(11)构成齿轮副；电池组(15)用螺钉固定在托板(13)上；一号推拉杆(38) —端与一号舵面(10)连接,另一端与一号舵机(37)的转动臂之间构成滑动副；二号推拉杆(40) —端与二号舵面(34)连接，另一端与二号舵机(39)的转动臂之间构成滑动副；三号推拉杆(42) —端与三号舵面(21)连接，另一端与三号舵机(41)的转动臂之间构成滑动副；四号推拉杆(36) —端与四号舵面(31)连接，另一端与四号舵机(35)的转动臂之间构成滑动副；深度传感器(43)安装在外壳(I)上，％5部与水接触。
2.如权利要求1所述的一种水中盘形航行器，其特征在于:外形为短圆柱形；在水中静止或运动时，由于重力与浮力之间的相互作用，使得圆柱轴线呈水平方向，两个圆柱端面呈竖直方向；平均密度比水略小，关机时在水中接近悬浮状态，有很小部分圆柱面露出水面；在水下运动或保持在水下设定位置时，外壳(I)始终以一定角速度绕自身轴线旋转，这种旋转运动与各个舵面的伸出以及收回的时机、时序相互配合，为航行器的上升、下潜、前进、后退以及水下定点位置保持提供所需的控制力；方向驱动齿轮(9)与方向从动齿轮(11)所构成的齿轮副之间的作用力与反作用力致使外壳(I)能够与外壳(I)内部的其它相关部分绕竖直方向朝相反方向旋转，外壳(I)的这种旋转使得盘形航行器具有航向控制能力；盘形航行器的升潜、前进以及后退控制与航向控制组合应用，即可实现水下任意轨迹的运动及水下定点位置保持。
【文档编号】B63G8/00GK104443321SQ201410778960
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】邵志宇, 冯顺山 申请人:北京理工大学