用于水下滑翔机的姿态调节机构的制作方法

1.本发明涉及一种用于水下滑翔机的姿态调节机构。


背景技术：

2.水下滑翔机在执行探测任务中，需要按计划在预定的海域中多次往返巡游，这就需要水下滑翔机具备转弯功能，以能够改变航向；在现有水下滑翔机中，往往采用多个鳍翼根据不同转弯半径来调整偏转角度，在海水阻力的驱使下扭转水下滑翔机的航向，在这个过程中需要配备控制系统和多个机械结构同时对多个鳍翼同步调整配合，导致现有水下滑翔机存在着结构复杂的缺点。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种用于水下滑翔机的姿态调节机构，解决上述现有技术问题中的一个或多个。
4.根据本发明的一个方面，提供了一种用于水下滑翔机的姿态调节机构，其包括主轴，设置成用于安装在水下滑翔机内，且沿着水下滑翔机的长度方向延伸排布；套轴，套设在主轴上；配重部，设置在套轴的外周侧，配重部的重心偏离主轴的虚拟中心轴线；翻转驱动结构，设置成用于驱动套轴和配重部围绕主轴转动。
5.这样，在使用时，将安装有本姿态调节机构的水下滑翔机投放在预定海域中航行，当水下滑翔机需要调整航向进行转弯时，需要将两个对称设置的侧翼板由水平状态翻转为倾斜状态以提供转弯向心力，这时候翻转驱动结构开始工作，驱动套轴和配重部围绕主轴转动，由于配重部的重心偏离主轴的虚拟中心轴线，配重部在主轴上产生驱动主轴翻转的偏心力矩，由于主轴与机身固定锁紧设置，即驱动了水下滑翔机的机身周向翻转，直到该偏心力矩的力臂长度为零时，机身停止翻转，此时侧翼板翻转为倾斜状态，以为水下滑翔机的转弯提供转弯向心力；实现了自动地对机身进行翻转操作，具备自动化和结构简单的特点。
6.在一些实施方式中，翻转驱动结构包括第一驱动电机、第一传动齿轮以及第二传动齿轮；其中，第一驱动电机和第一传动齿轮传动连接，第一驱动电机和第一传动齿轮均设置在套轴上；第二传动齿轮设置在主轴外周上，第一传动齿轮与第二传动齿轮啮合配对设置。
7.这样，翻转驱动结构工作时，第一驱动电机输出转动，驱动第一传动齿轮转动，从而使得第一传动齿轮与第二传动齿轮产生相对转动，由于第二传动齿轮设置在主轴外周上，而第一驱动电机和第一传动齿轮均设置在套轴上，进而驱动套轴和配重部围绕主轴转动，由于配重部的重心偏离主轴的虚拟中心轴线，配重部在主轴上产生驱动主轴翻转的偏心力矩，由于主轴与机身固定锁紧设置，即驱动了水下滑翔机的机身周向翻转，直到该偏心力矩的力臂长度为零时，机身停止翻转，此时侧翼板翻转为倾斜状态，以为水下滑翔机的转弯提供转弯向心力。
8.在一些实施方式中，套轴上设置有第一安装座和第一轴承支撑座，第一安装座与
第一轴承支撑座并列且间隔设置，第一驱动电机安装在第一安装座上，第一驱动电机的输出轴与第一传动齿轮的第一端同轴连接，第一传动齿轮的第二端通过轴承延伸设置在第一轴承支撑座上。
9.这样，由于第一安装座与第一轴承支撑座并列且间隔设置，第一驱动电机被第一安装座支撑悬空固定，第一传动齿轮的第二端被第一轴承支撑座托举，使得第一传动齿轮的齿轮盘悬空，能够在第一驱动电机的驱动下旋转，不与套轴发生干涉。
10.在一些实施方式中，套轴位于第一安装座和第一轴承支撑座之间的区域开设有延伸到位于主轴外周的第二传动齿轮的开槽，第一传动齿轮穿过开槽与第二传动齿轮啮合配对设置。
11.这样，由于第二传动齿轮固定设置在主轴上，第一驱动电机的驱动第一传动齿轮，第一传动齿轮透过开槽与第二传动齿轮啮合转动，从而带动套轴、配重部、第一安装座、第一轴承支撑座以及第一传动齿轮围绕主轴周向转动。
12.在一些实施方式中，套轴的外周上设有多个非均匀排布的安装卡口，配重部包括多个配重模块，多个配重模块分别一一对应地安装在多个安装卡口。
13.在一些实施方式中，配重模块为电池模块。
14.这样，电池模块既可以为整个设备提供运行所需的电能，还可以作为用于驱动机身周向翻转的偏心配重。
15.在一些实施方式中，还包括第二驱动电机、传动丝杆以及驱动螺母；套轴可轴向滑动地设置在主轴上，第二驱动电机与传动丝杆均设置在套轴上，第二驱动电机与传动丝杆传动连接，驱动螺母与传动丝杆啮合配对，驱动螺母设置在主轴上，以在第二驱动电机工作时，传动丝杆与驱动螺母产生位移变化，带动套轴在主轴上轴向滑动。
16.这样，水下滑翔机需要下潜时，需要将头部调整为朝下倾斜，第二驱动电机驱动传动丝杆正向转动，驱动螺母沿着传动丝杆朝靠近水下滑翔机头部的方向移动，驱动螺母带动套轴、配重部、第一安装座、第一轴承支撑座以及第一传动齿轮朝靠近水下滑翔机头部的方向移动，使得水下滑翔机的重心移动靠近头部，使得水下滑翔机的头部向下，尾部向上；当水下滑翔机需要上浮时，需要将头部调整为朝上倾斜，第二驱动电机驱动传动丝杆反向转动，驱动螺母沿着传动丝杆朝靠近水下滑翔机尾部的方向移动，驱动螺母带动套轴、配重部、第一安装座、第一轴承支撑座以及第一传动齿轮朝靠近水下滑翔机尾部的方向移动，使得水下滑翔机的重心移动靠近尾部，使得水下滑翔机的头部向上，尾部向下；使得水下滑翔机下潜或上浮过程中，其头部位置的探测部件均直接地迎面与待测海水接触，头部前方区域的海水未被水下滑翔机干扰，位于头部前方区域的海水的各项信息更加准确和真实，那么使得安装有本发明的水下滑翔机获取的水文信息更加精确。
17.在一些实施方式中，第一传动齿轮的宽度大于第二传动齿轮的宽度。这样，以使得套轴在主轴上轴向滑动时，第一传动齿轮仍与第二传动齿轮保持啮合状态。
18.在一些实施方式中，主轴的外周上设有凸环，驱动螺母上设有第一拨片和第二拨片，第一拨片和第二拨片平行间隔设置，第一拨片和第二拨片分别位于凸环的左右两侧。
19.这样，以使得驱动螺母在圆周方向上与主轴脱开，驱动螺母在轴向上与主轴锁定；以当套轴相对于主轴转动时，驱动螺母也跟随套轴一同转动；当第二驱动电机工作时，传动丝杆与驱动螺母产生位移变化，驱动螺母在轴向上与主轴锁定不变，反向驱动套轴在主轴
上轴向滑动。
附图说明
20.图1为本发明的一种用于水下滑翔机的姿态调节机构的结构示意图；
21.图2为图1所示用于水下滑翔机的姿态调节机构的分解状态结构示意图；
22.图3为安装有图1所示用于水下滑翔机的姿态调节机构的水下滑翔机的示意图；
23.图4为图3所示的水下滑翔机的机身周向翻转后的示意图；
24.图5为图1中第二驱动电机、传动丝杆以及驱动螺母与主轴配合的结构示意图；
25.图6为图5中驱动螺母的结构示意图。
26.附图标号：
27.1-水下滑翔机、11-头部、12-尾部、13-侧翼板、2-主轴、21-凸环、3-套轴、31-开槽、32-配重部、33-第一驱动电机、34-第一传动齿轮、35-第二传动齿轮、36-第一安装座、37-第一轴承支撑座、41-第二驱动电机、42-传动丝杆、43-驱动螺母、431-第一拨片、432-第二拨片。
具体实施方式
28.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。
29.图1至图4示意性的显示了本发明一种实施方式的用于水下滑翔机的姿态调节机构的结构。
30.如图1至图4所示，该用于水下滑翔机1的姿态调节机构包括主轴2，设置成用于安装在水下滑翔机1内，且沿着水下滑翔机1的长度方向延伸排布；套轴3，套设在主轴2上；配重部32，设置在套轴3的外周侧，配重部32的重心偏离主轴2的虚拟中心轴线；翻转驱动结构，设置成用于驱动套轴3和配重部32围绕主轴2转动。详细地，在本实施例中，还提供一种安装有本姿态调节机构的水下滑翔机1，该水下滑翔机1包括机身、机身设有头部11和尾部12，机身的侧方设有两个对称设置的侧翼板13，本姿态调节机构安装在水下滑翔机1内，且沿着水下滑翔机1的长度方向延伸排布，即由头部11向尾部12延伸排布。
31.在使用时，将安装有本姿态调节机构的水下滑翔机1投放在预定海域中航行，当水下滑翔机1需要调整航向进行转弯时，需要将两个对称设置的侧翼板13由水平状态翻转为倾斜状态以提供转弯向心力，这时候翻转驱动结构开始工作，驱动套轴3和配重部32围绕主轴2转动，由于配重部32的重心偏离主轴2的虚拟中心轴线，配重部32在主轴2上产生驱动主轴2翻转的偏心力矩，由于主轴2与机身固定锁紧设置，即驱动了水下滑翔机1的机身周向翻转，直到该偏心力矩的力臂长度为零时，机身停止翻转，此时侧翼板13翻转为倾斜状态，以为水下滑翔机1的转弯提供转弯向心力；实现了自动地对机身进行翻转操作，具备自动化和结构简单的特点。
32.详细地，在本实施例中，翻转驱动结构包括第一驱动电机33、第一传动齿轮34以及第二传动齿轮35；其中，第一驱动电机33和第一传动齿轮34传动连接，第一驱动电机33和第一传动齿轮34均设置在套轴3上；第二传动齿轮35设置在主轴2外周上，第一传动齿轮34与第二传动齿轮35啮合配对设置。这样，翻转驱动结构工作时，第一驱动电机33输出转动，驱动第一传动齿轮34转动，从而使得第一传动齿轮34与第二传动齿轮35产生相对转动，由于
第二传动齿轮35设置在主轴2外周上，而第一驱动电机33和第一传动齿轮34均设置在套轴3上，进而驱动套轴3和配重部32围绕主轴2转动，由于配重部32的重心偏离主轴2的虚拟中心轴线，配重部32在主轴2上产生驱动主轴2翻转的偏心力矩，由于主轴2与机身固定锁紧设置，即驱动了水下滑翔机1的机身周向翻转，直到该偏心力矩的力臂长度为零时，机身停止翻转，此时侧翼板13翻转为倾斜状态，以为水下滑翔机1的转弯提供转弯向心力。在其他实施方式中，翻转驱动结构的具体实施方式还可以根据实际进行适宜性调整，即只要是能够驱动套轴3和配重部32围绕主轴2转动的具体结构皆可以。
33.进一步详细地，在本实施例中，套轴3上设置有第一安装座36和第一轴承支撑座37，第一安装座36与第一轴承支撑座37并列且间隔设置，第一驱动电机33安装在第一安装座36上，第一驱动电机33的输出轴与第一传动齿轮34的第一端同轴连接，第一传动齿轮34的第二端通过轴承延伸设置在第一轴承支撑座37上。这样，由于第一安装座36与第一轴承支撑座37并列且间隔设置，第一驱动电机33被第一安装座36支撑悬空固定，第一传动齿轮34的第二端被第一轴承支撑座37托举，使得第一传动齿轮34的齿轮盘悬空，能够在第一驱动电机33的驱动下旋转，不与套轴3发生干涉。
34.在本实施例中，套轴3位于第一安装座36和第一轴承支撑座37之间的区域开设有延伸到位于主轴2外周的第二传动齿轮35的开槽31，第一传动齿轮34穿过开槽31与第二传动齿轮35啮合配对设置。这样，由于第二传动齿轮35固定设置在主轴2上，第一驱动电机33的驱动第一传动齿轮34，第一传动齿轮34透过开槽31与第二传动齿轮35啮合转动，从而带动套轴3、配重部32、第一安装座36、第一轴承支撑座37以及第一传动齿轮34围绕主轴2周向转动。
35.在本实施例中，套轴3的外周上设有多个非均匀排布的安装卡口，配重部32包括多个配重模块，多个配重模块分别一一对应地安装在多个安装卡口。
36.在本实施例中，配重模块为电池模块。这样，电池模块既可以为整个设备提供运行所需的电能，还可以作为用于驱动机身周向翻转的偏心配重。
37.如图5和图6所示，在本实施例中，还包括第二驱动电机41、传动丝杆42以及驱动螺母43；套轴3可轴向滑动地设置在主轴2上，第二驱动电机41与传动丝杆42均设置在套轴3上，第二驱动电机41与传动丝杆42传动连接，驱动螺母43与传动丝杆42啮合配对，驱动螺母43设置在主轴2上，以在第二驱动电机41工作时，传动丝杆42与驱动螺母43产生位移变化，带动套轴3在主轴2上轴向滑动。这样，水下滑翔机1需要下潜时，需要将头部11调整为朝下倾斜，第二驱动电机41驱动传动丝杆42正向转动，驱动螺母43沿着传动丝杆42朝靠近水下滑翔机1头部11的方向移动，驱动螺母43带动套轴3、配重部32、第一安装座36、第一轴承支撑座37以及第一传动齿轮34朝靠近水下滑翔机1头部11的方向移动，使得水下滑翔机1的重心移动靠近头部11，使得水下滑翔机1的头部11向下，尾部12向上；当水下滑翔机1需要上浮时，需要将头部11调整为朝上倾斜，第二驱动电机41驱动传动丝杆42反向转动，驱动螺母43沿着传动丝杆42朝靠近水下滑翔机1尾部12的方向移动，驱动螺母43带动套轴3、配重部32、第一安装座36、第一轴承支撑座37以及第一传动齿轮34朝靠近水下滑翔机1尾部12的方向移动，使得水下滑翔机1的重心移动靠近尾部12，使得水下滑翔机1的头部11向上，尾部12向下；使得水下滑翔机1下潜或上浮过程中，其头部11位置的探测部件均直接地迎面与待测海水接触，头部11前方区域的海水未被水下滑翔机1干扰，位于头部11前方区域的海水的各项
信息更加准确和真实，那么使得安装有本发明的水下滑翔机1获取的水文信息更加精确。
38.在本实施例中，第一传动齿轮34的宽度大于第二传动齿轮35的宽度，以使得套轴3在主轴2上轴向滑动时，第一传动齿轮34仍与第二传动齿轮35保持啮合状态。
39.在本实施例中，主轴2的外周上设有凸环21，驱动螺母43上设有第一拨片431和第二拨片432，第一拨片431和第二拨片432平行间隔设置，第一拨片431和第二拨片432分别位于凸环21的左右两侧，以使得驱动螺母43在圆周方向上与主轴2脱开，驱动螺母43在轴向上与主轴2锁定；以当套轴3相对于主轴2转动时，驱动螺母43也跟随套轴3一同转动；当第二驱动电机41工作时，传动丝杆42与驱动螺母43产生位移变化，驱动螺母43在轴向上与主轴2锁定不变，反向驱动套轴3在主轴2上轴向滑动。
40.以上所述的仅是本发明的一种实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，包括主轴，设置成用于安装在所述水下滑翔机内，且沿着所述水下滑翔机的长度方向延伸排布；套轴，套设在所述主轴上；配重部，设置在所述套轴的外周侧，所述配重部的重心偏离所述主轴的虚拟中心轴线；翻转驱动结构，设置成用于驱动所述套轴和所述配重部围绕所述主轴转动。2.根据权利要求1所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述翻转驱动结构包括第一驱动电机、第一传动齿轮以及第二传动齿轮；其中，所述第一驱动电机和所述第一传动齿轮传动连接，所述第一驱动电机和所述第一传动齿轮均设置在所述套轴上；所述第二传动齿轮设置在所述主轴外周上，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮啮合配对设置。3.根据权利要求2所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述套轴上设置有第一安装座和第一轴承支撑座，所述第一安装座与所述第一轴承支撑座并列且间隔设置，所述第一驱动电机安装在所述第一安装座上，所述第一驱动电机的输出轴与所述第一传动齿轮的第一端同轴连接，所述第一传动齿轮的第二端通过轴承延伸设置在所述第一轴承支撑座上。4.根据权利要求3所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述套轴位于所述第一安装座和所述第一轴承支撑座之间的区域开设有延伸到位于所述主轴外周的所述第二传动齿轮的开槽，所述第一传动齿轮穿过所述开槽与第二传动齿轮啮合配对设置。5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述套轴的外周上设有多个非均匀排布的安装卡口，所述配重部包括多个配重模块，多个所述配重模块分别一一对应地安装在多个所述安装卡口。6.根据权利要求5所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述配重模块为电池模块。7.根据权利要求3所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，还包括第二驱动电机、传动丝杆以及驱动螺母；所述套轴可轴向滑动地设置在所述主轴上，所述第二驱动电机与所述传动丝杆均设置在所述套轴上，所述第二驱动电机与所述传动丝杆传动连接，所述驱动螺母与所述传动丝杆啮合配对，所述驱动螺母设置在所述主轴上，以在所述第二驱动电机工作时，所述传动丝杆与所述驱动螺母产生位移变化，带动所述套轴在所述主轴上轴向滑动。8.根据权利要求7所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述第一传动齿轮的宽度大于所述第二传动齿轮的宽度，以使得所述套轴在所述主轴上轴向滑动时，所述第一传动齿轮仍与所述第二传动齿轮保持啮合状态。9.根据权利要求7所述的用于水下滑翔机的姿态调节机构，其特征在于，所述主轴的外周上设有凸环，所述驱动螺母上设有第一拨片和第二拨片，所述第一拨片和所述第二拨片平行间隔设置，所述第一拨片和所述第二拨片分别位于所述凸环的左右两侧，以使得所述驱动螺母在圆周方向上与所述主轴脱开，所述驱动螺母在轴向上与所述主轴锁定；以当所述套轴相对于所述主轴转动时，所述驱动螺母也跟随所述套轴一同转动；当所述第二驱动
电机工作时，所述传动丝杆与所述驱动螺母产生位移变化，所述驱动螺母在轴向上与所述主轴锁定不变，反向驱动所述套轴在所述主轴上轴向滑动。

技术总结
本发明公开了一种用于水下滑翔机的姿态调节机构，包括主轴，设置成用于安装在水下滑翔机内，且沿着水下滑翔机的长度方向延伸排布；套轴，套设在主轴上；配重部，设置在套轴的外周侧，配重部的重心偏离主轴的虚拟中心轴线；翻转驱动结构，设置成用于驱动套轴和配重部围绕主轴转动。由于配重部的重心偏离主轴的虚拟中心轴线，配重部在主轴上产生驱动主轴翻转的偏心力矩，由于主轴与机身固定锁紧设置，即驱动了水下滑翔机的机身周向翻转，直到该偏心力矩的力臂长度为零时，机身停止翻转，此时侧翼板翻转为倾斜状态，以为水下滑翔机的转弯提供转弯向心力；实现了自动地对机身进行翻转操作，具备自动化和结构简单的特点。具备自动化和结构简单的特点。具备自动化和结构简单的特点。


技术研发人员：韩广辉 梁长荣 徐驰 戚永锋 尚晓东 张荣望
受保护的技术使用者：广州欧纳电子科技有限公司
技术研发日：2023.04.28
技术公布日：2023/8/13