一种保型发射弹舌锁紧释放机构、水下滑翔机及方法

1.本发明属于水下滑翔机对auv领域，具体涉及一种保型发射弹舌锁紧释放机构、水下滑翔机及方法。


背景技术：

2.随着海洋资源开发和利用的深入，越来越多的水下航行器(underwater autonomous vehicle，auv)被应用到海洋探测和开发中去。然而，auv所携带的能源有限，利用水下滑翔机携带auv，待水下滑翔机抵达预定海域后再释放auv执行任务，任务完成后auv与水下滑翔机对接离开，可大大提高auv的续航能力与滞留时间。现有的auv对接时采用的锁紧、释放装置主要采用爪式结构，对auv对接的控制精度要求较高，且体积较大，不利于水下滑翔机这类小型水下平台的保型搭载。
3.目前，利用水下滑翔机对auv布放与回收技术还处于起步阶段，关于此方面的资料较少。现有技术中公开的auv布放及回收装置均采用升降式机构和贴近auv外形的爪式结构固定与锁紧装置设计，不仅体积大，还对auv外形、尺寸及控制精度要求极高。本发明提出了一种水下滑翔机保型发射弹舌锁锁紧、释放机构，依靠弹舌锁紧部件和开锁动力部件实现auv的回收和释放，极大地降低了对auv外形、尺寸及对接精度的限制。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题：
5.为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种保型发射弹舌锁紧释放机构、水下滑翔机及方法，通过弹舌锁紧释放机构与定位孔的配合，实现auv回收后的定位。在auv与水下滑翔机对接时，依靠auv自身的浮力可以使弹舌自动开锁，待auv完全进入水下滑翔机内部后弹舌自动闭锁；释放auv时使用电机运动带动弹舌开锁。此过程中对控制精度要求低，冗余较大，有利于提高对接的成功几率，且体积较小，对能源需求低，更适用于auv与水下滑翔机的对接过程。
6.本发明的技术方案是：一种保型发射弹舌锁紧释放机构，应用于水下滑翔机；所述锁紧释放机构安装于auv搭载舱内，与auv上的定位孔相对设置，包括弹舌锁紧部件和开锁动力部件；
7.所述弹舌锁紧部件包括同轴设置的弹舌和复位弹簧，弹舌头部带有倾斜引导面；在复位弹簧的作用下，通过外力挤压使得弹舌回缩，消除外力后弹舌复位并进入auv上的定位孔内，完成锁紧动作；
8.所述开锁动力部件与弹舌锁紧部件的弹舌连接，能够驱动弹舌沿轴向位移，改变与auv上定位孔的相对位置，完成释放动作。
9.本发明的进一步技术方案是：所述弹舌锁紧部件还包括限位片、弹舌定位框、弹簧尾顶，所述弹舌定位框为一端开口的套筒结构，弹簧尾顶、复位弹簧、限位片、弹舌依次同轴设置于弹舌定位框内；所述弹簧尾顶与弹舌定位框的封闭端固定连接，限位片与弹舌的尾
端连接，弹舌头部受复位弹簧的作用力位于弹舌定位框的开口端外侧。
10.本发明的进一步技术方案是：所述开锁动力部件包括马达、减速齿轮组和限位齿条；所述限位齿条与限位片固定连接，并平行于弹舌的轴向设置；所述减速齿轮组的输入端齿轮与马达的输出端连接，输出端齿轮与限位齿条啮合；通过马达驱动减速齿轮组、限位齿条，同时由限位片带动弹舌沿轴向位移。
11.本发明的进一步技术方案是：所述减速齿轮组通过齿轮架安装于弹舌锁紧部件的一侧，减速齿轮组和限位齿条外罩有齿轮组仓盖。
12.本发明的进一步技术方案是：所述马达置于马达仓内，马达仓与齿轮架连接，并对马达仓内部进行水密处理。
13.本发明的进一步技术方案是：所述限位片的外周面设置有凸块，所述弹舌定位框的侧壁沿轴向开有滑槽，所述凸块穿过滑槽与开锁动力部件连接，由开锁动力部件驱动凸块、限位片沿轴向位移，进而带动弹舌轴向位移。
14.本发明的进一步技术方案是：所述限位齿条的背部设置有凸榫，所述限位片的凸块上开有凹槽，通过凸榫与凹槽配合安装，实现限位齿条和限位片的固定连接。
15.本发明的进一步技术方案是：所述弹舌锁紧部件还包括保持架，通过保持架固定于水下滑翔机或水下滑翔机的auv回收设备。
16.一种水下滑翔机，其特征在于：包括auv搭载舱、保型架和保型发射弹舌锁紧释放机构，所述auv搭载舱位于水下滑翔机的机身底部，其开口处设置有保型架；四个所述保型发射弹舌锁紧释放机构两两对称设置于auv搭载舱的内顶面，且弹舌相对，与auv顶部设置的四个定位孔一一对应；
17.将auv回收至搭载舱内，并通过保型架和保型发射弹舌锁紧释放机构固定后，所述保型架与auv底面贴合，成为一体结构，能够实现回收后水下滑翔机的保型。
18.一种水下滑翔机锁紧释放auv的方法，其特征在于：
19.锁紧步骤：接收到回收指令后，水下滑翔机的保型架打开，auv上浮进入水下滑翔机的auv搭载舱内；在浮力在作用下，auv顶部的固定支架挤压保型发射弹舌锁紧释放机构的弹舌，并使弹舌回缩开锁；待auv上浮到位时，弹舌在复位弹簧的作用下回弹至固定支架上的定位孔内，实现闭锁锁紧，保型架关闭；
20.释放步骤：接收到释放指令后，水下滑翔机的保型架打开，所述开锁动力部件的马达驱动减速齿轮组和限位齿条，同时带动限位片、弹舌回缩运动，直至将弹舌从定位孔中抽出，实现auv的释放；完成释放auv后，马达断电，在复位弹簧的作用下弹舌、限位片、限位齿条复位至闭锁位置，等待下一次对接。
21.有益效果
22.本发明的有益效果在于：本发明的弹舌锁锁紧、释放机构提供了一种较为可靠的水下滑翔机搭载保型auv对接连接锁紧、释放方案，与传统方案相比，该方案仅在释放auv开锁时需要供能，能耗低，尺寸小，更适合在水下滑翔机上安装使用。
23.本发明基于水下滑翔机保型搭载auv水下对接释放、回收功能，auv可以任意姿态进入和离开滑翔机，极大地降低了对auv外形尺寸、导引定位精度和姿态角的要求。
24.1、本发明提供了一种用于动基座条件下auv的释放与回收，涉及一种基于水下滑翔机保型搭载auv的释放与回收装置，增大了auv水下释放与回收的海域范围。
25.2、本发明由弹舌锁紧部件和开锁动力部件组成，其外形尺寸小，结构简单，使用方便，不需要大功率电源，解决了原有auv水下锁紧、释放装置难以安装在水下滑翔机上的问题，且不影响滑翔机外形布局。
26.3、本发明允许auv在布放及回收时以任意姿态接近或离开滑翔机，避免了auv在常规布放与回收过程中的倒车操作，避免了对接时对锁紧装置的控制，降低了对auv控制精度和姿态角的要求，提高了对接的成功率。
附图说明
27.图1为弹舌锁锁紧、释放机构外观示意图；
28.图2为弹舌锁锁紧、释放机构内部示意图；
29.图3为弹舌锁紧部件示意图；
30.图4为开锁动力部件示意图；
31.图5为auv示意图；
32.图6为auv进入水下滑翔机收纳舱内完成对接示意图；
33.图7为水下滑翔机锁紧auv示意图；
34.图8为水下滑翔机释放auv示意图；
35.附图标记说明：1-弹舌；2-弹舌定位框；3-保持架；4-马达仓；5-齿轮架；6-齿轮组仓盖；7-限位片；8-复位弹簧；9-弹簧尾顶；10-限位齿条；11-减速齿轮组；12-马达；13-保型auv；14-水下滑翔机auv收纳舱；15-弹舌锁锁紧、释放机构；16-水下滑翔机。
具体实施方式
36.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.参照图1所示，本发明提供了一种水下滑翔机保型发射弹舌锁锁紧、释放机构，包括弹舌锁紧部件和开锁动力部件，所述保型auv锁紧、释放装置可安装于水下滑翔机的auv舱内，也可安装在水下滑翔机用于回收auv的运动机械装备上。
39.参照图2、3所示，所述弹舌锁紧部件包括弹舌、限位片、弹舌定位框、复位弹簧、弹簧尾顶、保持架；所述弹舌安装于弹舌定位框内，限位片与弹舌通过螺钉连接；复尾弹簧置于限位片与弹簧尾顶之间的弹舌定位框的空间内，弹簧尾顶与弹舌定位框后部连接固定；保持架一端与弹舌定位框通过焊接固定，另一端通过螺栓与水下滑翔机或水下滑翔机的auv回收设备连接固定。
40.参照图2所示，所述开锁动力部件包括马达、马达仓、齿轮架、减速齿轮组、限位齿条、齿轮组仓盖；所述马达置于马达仓内，马达仓与齿轮架连接并保持马达仓内部水密；所述减速齿轮组安装于齿轮架内，并与限位齿条连接；所述齿轮组仓盖与齿轮架连接，减速齿
轮组与限位齿条被安装在齿轮组仓盖与齿轮架之间的空间；齿轮架与齿轮组仓盖的定位片和弹舌定位框连接；限位齿条上的凸榫与限位片的凹槽配合。
41.本发明的目的是提供一种较为可靠的水下auv对接锁紧、释放方案，与传统方案相比，该方案仅在释放auv开锁时需要供能，能耗低，尺寸小，更适合安装在水下滑翔机上。
42.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
43.如图1至图4所示：本实施例提供了一种水下滑翔机保型发射弹舌锁锁紧、释放机构，包括弹舌锁紧部件、开锁动力部件，二者之间通过齿轮架与齿轮组仓盖的定位片和弹舌定位框相连接。弹舌受到一定外力作用时可在限位片和弹簧尾顶之间轴向运动，弹舌定位框则限制了弹舌的周向运动。当马达通电工作时，马达的转动通过减速齿轮组传动至限位齿条，限位齿条的凸榫与限位片上的凹槽配合，调整弹舌的前极限位置；限位齿条运动至后极限位置时，弹舌亦达到其后极限位置；待电机断电，在复位弹簧的作用下，弹舌、限位片、限位齿条向前复位至初始时的前极限位置。
44.如图5至图8所示：本实施例的水下滑翔机保型发射弹舌锁锁紧、释放机构安装于水下滑翔机的auv搭载舱内。保型auv与水下滑翔机对接时，auv顺着搭载舱开口上浮进入舱内；上浮至一定位置，auv的固定支架与弹舌接触，在auv浮力的作用下弹舌向后运动，实现开锁；auv继续上浮，当弹舌与定位孔对其时，弹舌在复位弹簧作用下复位至前极限位置，从而实现闭锁锁紧。释放auv时，马达通电工作，将弹舌向后拉至后极限位置，实现开锁；待auv完成释放，马达断电，在复位弹簧的作用下，弹舌、限位片、限位齿条向前复位至初始时的前极限位置，等待下一次对接。本实施例避免了对接时对锁紧装置的控制，降低了对auv控制精度的要求，提高了对接的成功率，同时体积较小，不需要大功率电源，解决了原有auv水下锁紧、释放装置难以安装在水下滑翔机上的问题。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种保型发射弹舌锁紧释放机构，应用于水下滑翔机；其特征在于：所述锁紧释放机构安装于auv搭载舱内，与auv上的定位孔相对设置，包括弹舌锁紧部件和开锁动力部件；所述弹舌锁紧部件包括同轴设置的弹舌和复位弹簧，弹舌头部带有倾斜引导面；在复位弹簧的作用下，通过外力挤压使得弹舌回缩，消除外力后弹舌复位并进入auv上的定位孔内，完成锁紧动作；所述开锁动力部件与弹舌锁紧部件的弹舌连接，能够驱动弹舌沿轴向位移，改变与auv上定位孔的相对位置，完成释放动作。2.根据权利要求1所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述弹舌锁紧部件还包括限位片、弹舌定位框、弹簧尾顶，所述弹舌定位框为一端开口的套筒结构，弹簧尾顶、复位弹簧、限位片、弹舌依次同轴设置于弹舌定位框内；所述弹簧尾顶与弹舌定位框的封闭端固定连接，限位片与弹舌的尾端连接，弹舌头部受复位弹簧的作用力位于弹舌定位框的开口端外侧。3.根据权利要求2所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述开锁动力部件包括马达、减速齿轮组和限位齿条；所述限位齿条与限位片固定连接，并平行于弹舌的轴向设置；所述减速齿轮组的输入端齿轮与马达的输出端连接，输出端齿轮与限位齿条啮合；通过马达驱动减速齿轮组、限位齿条，同时由限位片带动弹舌沿轴向位移。4.根据权利要求3所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述减速齿轮组通过齿轮架安装于弹舌锁紧部件的一侧，减速齿轮组和限位齿条外罩有齿轮组仓盖。5.根据权利要求3所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述马达置于马达仓内，马达仓与齿轮架连接，并对马达仓内部进行水密处理。6.根据权利要求3所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述限位片的外周面设置有凸块，所述弹舌定位框的侧壁沿轴向开有滑槽，所述凸块穿过滑槽与开锁动力部件连接，由开锁动力部件驱动凸块、限位片沿轴向位移，进而带动弹舌轴向位移。7.根据权利要求6所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述限位齿条的背部设置有凸榫，所述限位片的凸块上开有凹槽，通过凸榫与凹槽配合安装，实现限位齿条和限位片的固定连接。8.根据权利要求2所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构，其特征在于：所述弹舌锁紧部件还包括保持架，通过保持架固定于水下滑翔机或水下滑翔机的auv回收设备。9.一种采用权利要求1-8任一项所述一种保型发射弹舌锁紧释放机构的水下滑翔机，其特征在于：包括auv搭载舱、保型架和保型发射弹舌锁紧释放机构，所述auv搭载舱位于水下滑翔机的机身底部，其开口处设置有保型架；四个所述保型发射弹舌锁紧释放机构两两对称设置于auv搭载舱的内顶面，且弹舌相对，与auv顶部设置的四个定位孔一一对应；将auv回收至搭载舱内，并通过保型架和保型发射弹舌锁紧释放机构固定后，所述保型架与auv底面贴合，成为一体结构，能够实现回收后水下滑翔机的保型。10.一种权利要求9所述水下滑翔机的锁紧释放auv的方法，其特征在于：锁紧步骤：接收到回收指令后，水下滑翔机的保型架打开，auv上浮进入水下滑翔机的auv搭载舱内；在浮力在作用下，auv顶部的固定支架挤压保型发射弹舌锁紧释放机构的弹舌，并使弹舌回缩开锁；待auv上浮到位时，弹舌在复位弹簧的作用下回弹至固定支架上的定位孔内，实现闭锁锁紧，保型架关闭；
释放步骤：接收到释放指令后，水下滑翔机的保型架打开，所述开锁动力部件的马达驱动减速齿轮组和限位齿条，同时带动限位片、弹舌回缩运动，直至将弹舌从定位孔中抽出，实现auv的释放；完成释放auv后，马达断电，在复位弹簧的作用下弹舌、限位片、限位齿条复位至闭锁位置，等待下一次对接。

技术总结
本发明一种保型发射弹舌锁紧释放机构、水下滑翔机及方法，属于水下滑翔机对AUV领域；所述锁紧释放机构安装于AUV搭载舱内，与AUV上的定位孔相对设置，包括弹舌锁紧部件和开锁动力部件；弹舌锁紧部件包括同轴设置的弹舌和复位弹簧，弹舌头部带有倾斜引导面；在复位弹簧的作用下，通过外力挤压使得弹舌回缩，消除外力后弹舌复位并进入AUV上的定位孔内，完成锁紧动作；所述开锁动力部件与弹舌锁紧部件的弹舌连接，能够驱动弹舌沿轴向位移，改变与AUV上定位孔的相对位置，完成释放动作。本发明提供了一种较为可靠的水下滑翔机搭载保型AUV对接连接锁紧、释放方案，该方案仅在释放AUV开锁时需要供能，能耗低，尺寸小，更适合在水下滑翔机上安装使用。安装使用。安装使用。


技术研发人员：杜晓旭 宋亚妮 潘光 宋保维 高剑
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：2022.09.09
技术公布日：2023/6/27