无人水下航行器自动弹出舵及其工作方法与流程

1.本发明涉及无人水下航行器技术领域，具体涉及一种无人水下航行器自动弹出舵及其工作方法。


背景技术：

2.无人水下航行器作为一种新型的无人水下平台，可完成多种水下作业任务。无人水下航行器一般搭载于母船上，通常情况下，操作人员使用船载吊车或其它专用设备将无人水下航行器投放入水。但是，在高海况条件下，受风浪影响，无人水下航行器时常难以安全入水。管装发射作为一种水面/水下发射方式，早期用于鱼雷发射，同样可用于无人水下航行器的发射。采用管装发射，无人水下航行器按设定方向和一定初始速度从水下或水面出管/箱，可以减小海面风浪对其入水运动的影响。
3.管装发射要求无人水下航行器的包络直径必须小于发射管内径。对于无人水下航行器的舵板等突出物，目前的飞行器、水下航行器的弹出舵大多采用折叠方式实现，折叠舵的大小受到其内部机构及航行器尾部曲线的限制，难以做成大面积的舵板，因此，难以满足包络直径小于发射管内径的要求，需要进行特殊设计。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明为解决现有管装发射无人水下航行器折叠舵板受发射管内部空间限制，舵板面积受限、舵板机构无法安装等问题,提供一种无人水下航行器自动弹出舵及其工作方法,该弹出舵可将多个舵片自动弹出，并在舵片运动到极限位置后自动锁紧，由此形成整体的舵板结构。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种无人水下航行器自动弹出舵，其特征在于：包括“u”型底座、舵片组，“u”型底座内前后设置有销轴和转轴，销轴上套设有扭力弹簧，舵片组为若干个扇片组成，包括若干个附属舵片和附属舵片两侧的舵板和固定舵片，每个扇片的根部设置有孔，通过孔穿设于转轴上进行限位，每个舵片的根部都加工有豁口，豁口位置不同,舵片组展开后豁口位置在一条线上,舵板上设置有凸台，凸台上设置有孔，扭力弹簧一侧扭力臂固定在底座上，另一侧扭力臂穿设于凸台的孔内，销轴的下端底座上设置有锁紧块，锁紧块的一端套设有锁紧弹簧，另一端卡设于舵片组的豁口位置，固定舵片和附属舵片的根部同侧设置有限位销，附属舵片和舵板上分别设置有腰型孔，后一个舵片的限位销插设于前一个舵片的腰型孔内，并通过腰型孔限位。
7.进一步,固定舵片和附属舵片上的限位销设置有两个，并相对设置。
8.进一步,限位销设置于每个扇片根部孔的圆周上。
9.进一步,每个扇片的端部相同位置还设置有定位孔，定位孔内穿设有安全销。
10.一种无人水下航行器自动弹出舵的工作方法，
11.1)拔出安全销，舵板在扭力弹簧的作用下，绕着转轴转动,舵板上的腰型孔和附属
舵板上的限位销产生相对滑动；
12.2)舵板转动一定角度后腰型孔末端与限位销接触，在限位销带动下附属舵板开始转动，舵板和附属舵板一起转动一定的角度；
13.3)转动一定的角度后，附属舵板上的腰型孔带动附属舵板上的限位销继续转动；
14.4)同样附属舵板带动附属舵板转动一定角度，附属舵板上的滑槽一端被固定舵板上的限位销约束，无法继续转动，这样舵板、附属舵板、附属舵板、附属舵板在扭力弹簧的作用下全部弹出；
15.5)舵板、附属舵板、附属舵板、附属舵板和固定舵板上都有一个豁口，当舵板全部弹出后，舵板、附属舵板、附属舵板、附属舵板和固定舵板豁口会重合，这时在锁紧弹簧的作用下锁紧块弹出，正好卡在每个舵板的豁口处，将所有舵板锁住，使其无法转动。
16.与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
17.1)本发明采用多个舵片联动、依次弹出的结构形式，结构简单可靠，能够形成大面积舵板，可满足舵板设计对于面积和形状的要求，同等面积大小的舵面，本发明整体尺寸更小,更小的面积使得航行器尾部更紧凑。
18.2)本发明可应用于对包装体积有严格限制的有舵、翼的航行器，也可应用于非管/箱装发射。
19.3)本发明在发射前可安装在无人水下航行器本体内部，能更好地适应发射管的内部空间。
20.4)本发明对无人水下航行器尾部流线型没有要求，能够适用更多的航行器，不需要对弹出舵结构形式做修改，适用范围广。
附图说明
21.图1为本发明结构示意图；
22.图2为本发明的爆炸图；
23.图3为本发明收藏状态剖开底座的结构示意图
24.图4为本发明舵片组结构示意图；
25.图5为弹出舵展开状态；弹出舵复原状态；
26.图6为剖开底座弹出舵展开和锁紧状态；
27.图7为本发明舵片组收藏状结构态示意图；
28.图8为本发明舵片组展开状态结构示意图；
29.附图说明：1-底座，2-扭力弹簧，3-舵板，4-安全销，5-锁紧弹簧，6-锁紧块，7-销轴，8-转轴；9-固定舵片，10-限位销，11-凸台；
30.3-1-附属舵片，3-2-附属舵片，3-3-附属舵片。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.实施例：
33.本发明提供一种无人水下航行器自动弹出舵，如图1-6所示，包括底座1、扭力弹簧2、舵片组3、安全销4、锁紧弹簧5、锁紧块6、销轴7、销轴8、固定舵片9、限位销10，所述的底座1为“u”型，是弹出舵的安装基座，与无人水下航行器的舵轴连接。“u”型底座1内前后设置有销轴7和转轴8，销轴7上套设有扭力弹簧2，舵片组包括固定舵片9、附属舵片3-1、附属舵片3-2、附属舵片3-3和舵板3均为扇型片，固定舵片9采用螺钉连接的方式和“u”型底座1固定，附属舵片3-1、附属舵片3-2、附属舵片3-3和舵板3依次放到“u”型底座1内部，每个扇片的根部设置有孔，通过转轴8将附属舵片3-1、附属舵片3-2、附属舵片3-3和舵板3和“u”型底座连接在一起，每个舵片的根部都加工有豁口，豁口位置不同,舵片组展开后豁口位置在一条线上。锁紧块6在锁紧弹簧的作用下弹出，正好嵌入每个舵板的豁口处，这样可以将每一片舵片锁住，舵板3上有一个凸台，凸台上设置有孔，扭力弹簧2一侧扭力臂固定在底座1上，另一侧扭力臂穿设于凸台的孔内，销轴7的下端设置有锁紧块6，锁紧块6的一端套设有锁紧弹簧5，另一端卡设于舵片组的豁口位置，固定舵片9和附属舵片的根部同侧设置有2个相对的限位销，限位销10设置于每个扇片根部孔的圆周上，附属舵片和舵板3上分别设置有腰型孔，后一个舵片的限位销插设于前一个舵片的腰型孔内，并通过腰型孔限位，每个扇片的端部相同位置还设置有定位孔，定位孔内穿设有安全销4，通过安全销4收放舵片。
34.本发明固定舵片9、附属舵片3-1、附属舵片3-2、附属舵片3-3和舵板3上的豁口位置与其上腰型孔的位置是提前设置好的，使得限位销转动到腰型槽的适当位置后，固定舵片9、附属舵片3-1、附属舵片3-2、附属舵片3-3和舵板3展开豁口位置在一条线上。
35.本实施例舵片组如图4所示，由最上部的舵片9及附属舵片3-1、附属舵片3-2和附属舵片3-3和舵板3组成，每个舵片的根部均由销轴8定位，舵片可绕销轴8转动。弹出前舵片由安全销4锁定，且最上部和最下部的舵片分别与扭力弹簧的两个扭力臂连接，拔出安全销4，舵片在扭力弹簧2的恢复力作用下绕转轴8旋转。每个舵片上的限位销10的安装角度按一定相位差错开，保证先弹出的舵片带动相邻的舵片转动到指定位置。每个舵片的根部都加工有豁口，在转动过程中豁口转至锁紧块6舌口位置处时，舵片被锁紧块锁定。锁紧块6由锁紧弹簧5提供锁紧力。舵片组3中的所有舵片均转动至其锁紧位置并锁紧后，整个弹出舵处于展开状态，可在舵轴作用下工作，最上部舵片转动过程中，扭力弹簧2的扭力臂可在最上部舵片凸台的孔内滑动。
36.本发明舵片需采用高强度轻质材料，舵片的外形可根据展开后整个舵板的设计剖面进行匹配设计。各舵片根部的限位销的安装角度需相互匹配。扭力弹簧2及锁紧弹簧5的选型需保证其回复力在水下环境中能可靠展开。实际使用过程中，安全销4由无人水下航行器中的电磁阀触发的动作机构拔出。无人水下航行器使用完后或装管/箱前，需确认弹出舵的舵片已复位、安全销4已插入各舵片、锁紧块6已复位。
37.本发明的工作原理：
38.本发明给出的弹出舵的展开过程如图5所示：拔出安全销4后，舵片组最上部的舵片在扭力弹簧2作用下弹出，最上部的舵片转动一定角度时，会通过其限位销10带动第二片舵片转动。第一、第二舵片一起转动一定角度后，再带动第三舵片转动，依次完成每个舵片转动并弹出。完成所有舵片的弹出后，锁紧块6弹出，将每个舵板锁定，整个弹出舵展开到位。
39.无人水下航行器装入发射管/箱之前，需将弹出舵复原，复原过程为：拔出锁紧块
6，将各舵片压回初始位置，插上安全销4，即可将弹出舵复原。
40.一种无人水下航行器自动弹出舵的工作方法，如图7和图8所示，
41.1)拔出安全销4，舵板3在扭力弹簧2的作用下，绕着转轴8转动,舵板3上的腰型孔和附属舵板3-1上的限位销10产生相对滑动；
42.2)舵板3转动一定角度后腰型孔末端与限位销10接触，在限位销10带动下附属舵板3-1开始转动，舵板3和附属舵板3-1一起转动一定的角度；
43.3)转动一定的角度后，附属舵板3-1上的腰型孔带动附属舵板3-2上的限位销10继续转动；
44.4)同样附属舵板3-2带动附属舵板3-3转动一定角度，附属舵板3-3上的滑槽一端被固定舵板9上的限位销约束，无法继续转动，这样舵板3、附属舵板3-1、附属舵板3-2、附属舵板3-2在扭力弹簧2的作用下全部弹出；
45.5)舵板3、附属舵板3-1、附属舵板3-2、附属舵板3-2和固定舵板9上都有一个豁口，当舵板全部弹出后，舵板3、附属舵板3-1、附属舵板3-2、附属舵板3-2和固定舵板9豁口会重合，这时在锁紧弹簧5的作用下锁紧块6弹出，正好卡在每个舵板的豁口处，将所有舵板锁住，使其无法转动。
46.本发明给出的弹出舵展开前布置在无人水下航行器的主体舱段内部，可最大限度地减少无人水下航行器的包络尺寸，有利于通过发射管/箱布放。
47.该弹出舵发射出管前在无人水下航行器内部，出管后可将多个联动的舵片自动弹出，并在各舵片运动到极限位置后自动锁紧，由此形成整体的舵板结构。本发明可通识满足无人水下航行器发射管内安装、管装发射及对舵面形状、面积的要求。
48.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种无人水下航行器自动弹出舵，其特征在于：包括“u”型底座（1）、舵片组，“u”型底座（1）内前后设置有销轴（7）和转轴（8），销轴（7）上套设有扭力弹簧（2），舵片组为若干个扇片组成，包括若干个附属舵片和附属舵片两侧的舵板（3）和固定舵片（9），每个扇片的根部设置有孔，通过孔穿设于转轴（8）上进行限位，每个舵片的根部都加工有豁口，豁口位置不同, 舵片组展开后豁口位置在一条线上, 舵板（3）上设置有凸台（11），凸台（11）上设置有孔，扭力弹簧（2）一侧扭力臂固定在底座（1）上，另一侧扭力臂穿设于凸台（11）的孔内，销轴（7）的下端底座（1）上设置有锁紧块（6），锁紧块（6）的一端套设有锁紧弹簧（5），另一端卡设于舵片组的豁口位置，固定舵片（9）和附属舵片的根部同侧设置有限位销，附属舵片和舵板（3）上分别设置有腰型孔，后一个舵片的限位销插设于前一个舵片的腰型孔内，并通过腰型孔限位。2.根据权利要求1所述的一种无人水下航行器自动弹出舵，其特征在于：所述的固定舵片（9）和附属舵片上的限位销(10)设置有两个，并相对设置。3.根据权利要求1或2所述的一种无人水下航行器自动弹出舵，其特征在于：所述的限位销（10）设置于每个扇片根部孔的圆周上。4.根据权利要求3所述的一种无人水下航行器自动弹出舵，其特征在于：每个扇片的端部相同位置还设置有定位孔，定位孔内穿设有安全销（4）。5.根据权利要求4所述的一种无人水下航行器自动弹出舵的工作方法，其特征在于：1）拔出安全销(4)，舵板(3)在扭力弹簧(2)的作用下，绕着转轴(8)转动,舵板(3)上的腰型孔和附属舵板(3-1)上的限位销(10)产生相对滑动；2）舵板(3)转动一定角度后腰型孔末端与限位销(10)接触，在限位销(10)带动下附属舵板(3-1)开始转动，舵板(3)和附属舵板(3-1)一起转动一定的角度；3）转动一定的角度后，附属舵板（3-1）上的腰型孔带动附属舵板（3-2）上的限位销（10）继续转动；4）同样附属舵板（3-2）带动附属舵板（3-3）转动一定角度，附属舵板（3-3）上的滑槽一端被固定舵板（9）上的限位销约束，无法继续转动，这样舵板（3）、附属舵板(3-1)、附属舵板（3-2）、附属舵板（3-2）在扭力弹簧（2）的作用下全部弹出；5）舵板（3）、附属舵板(3-1)、附属舵板（3-2）、附属舵板（3-2）和固定舵板（9）上都有一个豁口， 当舵板全部弹出后，舵板（3）、附属舵板(3-1)、附属舵板（3-2）、附属舵板（3-2）和固定舵板（9）豁口会重合，这时在锁紧弹簧（5）的作用下锁紧块（6）弹出，正好卡在每个舵板的豁口处，将所有舵板锁住，使其无法转动。

技术总结
本发明涉及一种无人水下航行器自动弹出舵及其工作方法。为解决现有管装发射无人水下航行器折叠舵板受发射管内部空间限制，舵板面积受限、舵板机构无法安装等问题。本发明技术方案包括“U”型底座，底座的销轴上套设有扭力弹簧，舵片组的每个扇片根部设有孔，通过孔穿设于底座转轴上，每个舵片根部都加工有豁口，舵片组展开后豁口位置在一条线上,舵板上设有凸台，扭力弹簧一端固定在底座上，另一端穿设于凸台的孔内，销轴下端底座上设置有锁紧块，锁紧块一端套设有锁紧弹簧，另一端卡设于舵片组豁口位置，固定、附属舵片的根部同侧设有限位销，附属舵片和舵板上分别设有腰型孔，后一个舵片的限位销插设于前一个舵片的腰型孔内，通过腰型孔限位。通过腰型孔限位。通过腰型孔限位。


技术研发人员：刘锋涛 陈建峰 王锋辉 周冰 赵雅蓉 白瑜亮 王小刚 单永志
受保护的技术使用者：西安天和海防智能科技有限公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/6/27