[发明专利]一种水中盘形航行器

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。

主权项

一种水中盘形航行器，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)；其特征在于：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)的轴线垂直相交于整个外壳(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)一端与一号舵面(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)一端与二号舵面(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)一端与三号舵面(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)一端与四号舵面(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。