一种自主水下航行器用可折叠天线装置的制作方法

本发明属于水下机器人领域，具体地说是一种自主航行器用可折叠天线装置，适用于解决自主航行器外凸天线存在大阻力及易损坏问题。

背景技术：

自主水下航行器（auv）是一个可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台，由于自主水下航行器（auv）在海事研究和海洋开发中具有远大前景，被视为现代海军力量的倍增器。自主水下航行器（auv）技术逐渐成熟的同时也在不断地出现新的问题。随着水下机器人下潜深度、运行距离的不断增加，水下机器人研制的关键问题之一变成降低外形阻力、减少功耗、增加航行距离和时间。自主水下航行器（auv）在水下运行时各种附体的存在会增加自主水下航行器（auv）运行阻力，从而导致电机功耗增加，运动速度降低等问题。传统外凸天线降低阻力主要是通过降低天线高度，而天线高度降低导致通信不畅等不可避免的问题。这使得传统的外凸天线结构不能满足现代自主水下航行器（auv）的发展要求。

现有技术授权了申请号为cn201620152715.3的水下航行器无线卫星通信组合天线的实用新型，其介绍了航行器无线卫星通信天线的组合方式，解决了天线之间通信的干扰的问题，但是天线仍然设计在自主水下航行器的外部，无法解决外凸天线给航行器带来的大阻力大功耗问题。

技术实现要素：

为了解决传统自主水下航行器（auv）天线运行过程中存在大阻力问题，本发明提供一种自主航行器（auv）用折叠天线装置。该折叠天线只在进行数据传输时保持直立状态，深海航行时天线处于折叠状态，解决了自主航行器（auv）运行阻力大、功耗高难题，实现自主水下航行器（auv）长航程需要。

本发明的目标是通过以下技术方案来实现的：

一种自主水下航行器（auv）用可折叠天线装置，包含自主水下航行器（auv）透水舱、固定座、天线主体、天线罩、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架，所述的驱动机构与传动机构相连并安装在舵机舱固定架上，所述的天线通过深沟球轴承a以及轴a与固定座连接，所述的固定座固定在自主水下航行器（auv）透水舱上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承b以及轴b与天线主体连接，另一端通过螺母a固定于舵机输出轴上，所述的驱动机构通过舵机输出轴带动传动机构以及天线主体运动，实现所述的自主水下航行器（auv）天线的折叠运动。

所述的传动机构为连杆传动机构，包括连杆a以及连杆b，所述的连杆a一端通过深沟球轴承b与天线主体连接，另一端通过深沟球轴承c与连杆b一端连接，连杆b另一端与驱动系统连接。

所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机、舵机密封舱、舵机密封舱盖以及舵机输出轴，所述的舵机位于所述的舵机密封舱内，所述的舵机与所述的舵机输出轴一端连接；所述的舵机密封舱盖上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖与舵机密封舱通过螺栓b与螺母b连接，所述的舵机密封舱与舵机密封舱盖之间装有密封圈c，所述的舵机通过舵机密封舱与舵机密封舱盖挤紧固定；所述的舵机输出轴穿过所述的舵机密封舱盖，所述的舵机输出轴通过密封圈b与所述的舵机密封舱盖实现旋转动密封。

所述的天线主体包含天线罩、wlan天线舱以及电台天线舱，所述的天线罩通过螺栓a与天线主体连接，所述的天线罩与所述的天线主体之间装有密封圈实现静密封，所述的天线主体上开有深槽用以安装gps、铱星等天线，所述的天线主体上安装的gps、铱星等天线通过穿线螺丝a出线，所述的wlan天线舱通过穿线螺丝b出线，所述的电台天线舱通过穿线螺丝c出线。

所述的天线主体伸出后与自主水下航行器（auv）垂直，所述的天线主体折叠后嵌入自主水下航行器（auv）透水舱体内部并与自主水下航行器（auv）外形保持一直。

本发明优点与积极效果为：

1.本发明将折叠天线设置于透水舱段内，各种功能的天线装在不同小舱内部单独密封，有利于各个密封小舱的耐压强度升高，同时折叠天线放于透水舱，折叠时不需要考虑自主水下航行器（auv）密封问题。

2.本发明将驱动机构全集成到舵机密封舱内，舵机密封舱放于自主水下航行器（auv）内部，减少外形阻力同时保证舵机密封舱的安全。

3.本发明利用连杆机构实现天线主体的可折叠型，折叠后天线主体外形与自主水下航行器外形保持一致，实现自主水下航行器（auv）的天线在运行过程中不存在阻力。

4.本发明设计的天线主体在完全伸出时，两连杆轴线重合，保证天线主体与舱体垂直时受阻力作用到舵机输出轴上，舵机不需大扭矩输出、降低驱动系统功耗。

5.本发明设计的天线主体在自主水下航行器（auv）运行过程中处于折叠状态，不需要考虑天线的防撞问题，保证了天线的安全性。

附图说明

图1为本发明轴向结构剖视图；

图2为本发明驱动机构剖视图；

图3为本发明天线折叠后轴向结构剖视图；

图4为本发明等轴测结构视图；

其中：1为自主水下航行器（auv）透水舱，2为固定座，3为深沟球轴承a，4为轴a，5为天线主体，6为wlan天线舱，7为连杆a，8为轴b，9为深沟球轴承b，10为穿线螺丝a，11为密封圈a，12为天线罩，13为螺栓a，14为深沟球轴承c，15为连杆b，16为舵机舱固定架，17为舵机输出轴，18为螺栓b，19为螺母a，20为穿线螺丝c，21为电台天线，22为穿线螺丝b，23为密封圈b，24为舵机密封舱盖，25为舵机密封舱，26为舵机，27为密封圈c，28为螺母b。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

本发明包含自主水下航行器（auv）透水舱1、固定座2、天线主体5、天线罩12、传动机构、驱动机构以及舵机舱固定架16，所述的驱动机构与传动机构相连，所述的驱动机构安装在舵机舱固定架16上，所述的天线主体5通过深沟球轴承a3以及轴a4与固定座2连接，所述的固定座2固定在自主水下航行器（auv）透水舱1上，所述的传动机构一端通过深沟球轴承b9以及轴b8与天线主体5连接，另一端通过螺母a19固定于舵机输出轴17上，所述的驱动机构通过舵机输出轴17带动传动机构以及天线主体运动，实现自主水下航行器（auv）天线的折叠运动。

所述的传动机构为双连杆传动机构，包括连杆a7以及连杆b15，所述的连杆a7一端通过深沟球轴承b9与天线主体5连接，另一端通过深沟球轴承c与连杆b15一端连接，连杆b15另一端与驱动系统连接。

所述的驱动机构为舵机驱动机构，包含舵机密封舱25、舵机密封舱盖24、舵机26以及舵机输出轴17，所述的舵机密封舱盖24上开有密封槽和舵机安装槽，所述的舵机密封舱盖24与舵机密封舱25通过螺栓b18与螺母b28连接，所述的舵机26位于所述的舵机密封舱25内，所述的舵机通过舵机密封舱25与舵机密封舱盖24挤紧固定，所述的舵机输出轴17穿过所述的舵机密封舱盖24，所述的舵机26与所述的舵机输出轴17一端连接，通过舵机输出轴17将扭矩传递给传动机构，所述的舵机输出轴17通过密封圈b23与舵机密封舱盖24实现旋转动密封，所述的舵机密封舱25与舵机密封舱盖24之间装有密封圈c27，实现舵机密封舱盖24与舵机密封舱25的静密封，实现驱动系统单独密封，保证驱动系统的可靠性。

所述的天线主体5包含天线罩12、wlan天线舱6以及电台天线舱21，所述的天线主体5是由聚醚醚酮（peek）数控加工而成，所述的天线罩12通过螺栓a13与天线主体5连接，所述的天线主体5上开有深槽用以安装gps、铱星等天线，所述的gps、铱星等天线通过穿线螺丝a10出线，所述的天线罩12与天线主体5之间通过密封圈a11实现密封，所述的wlan天线舱6通过穿线螺丝b22出线，所述的电台天线舱21通过穿线螺丝c20出线。

所述的天线主体5伸出后与自主水下航行器（auv）垂直，所述的天线主体5折叠后嵌入自主水下航行器（auv）透水舱体1内部并与自主水下航行器（auv）外形保持一直。

综上所述，本发明给出了一种自主水下航行器（auv）用折叠天线装置，这种方式解决了传统自主水下航行器（auv）天线带来的高阻力、高功耗、易损坏等缺点。将传统的外凸天线合理的转化为可折叠结构，自主水下航行器（auv）在不需要通信时天线保持折叠状态，提高了自主水下航行器（auv）运行过程天线的安全性，减少了运行阻力。这些提供自主水下航行器（auv）天线设计的实际应用。