[发明专利]一种水下滑翔机用姿态调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及水下测量平台，具体地说是一种水下滑翔机用姿态调节装置。

背景技术

水下滑翔机是一种新型的水下测量平台，其结构简单、体积小、重量轻、成本低，维护和使用方便，具有作业范围广、作业时间长、机动可控、可重复利用等特点。水下滑翔机是通过改变自身的浮力状态和姿态角来实现滑翔运动的，即在保持其自身重力不变的条件下，改变滑翔机的排水体积，从而改变滑翔机的浮力状态；通过改变滑翔机内部部件的位置来改变重心的位置，从而改变载体的姿态角度(俯仰角和横滚角)。当水下滑翔机处于负浮力状态且俯仰角为负时，滑翔机开始执行下潜运动；当水下滑翔机处于正浮力状态且俯仰角为正时，滑翔机开始执行上浮运动；连续执行下潜、上浮运动，就形成一条锯齿形滑翔轨迹。在下潜和上浮运动的过程中，通过改变载体的横滚角就可以实现对滑翔机航向的控制。水下滑翔机的俯仰角和横滚角改变都是通过其内部的姿态调节装置实现的，因此姿态调节装置是控制水下滑翔机运动状态的关键装置之一。目前，现有的姿态调节装置几乎都是通过齿轮齿条传动来改变俯仰角，通过一对啮合的齿轮来改变横滚角。这两种传动都不具备自锁功能，要保持姿态调节装置的状态，需要加制动器，或电机具备制动功能，而制动器的使用会消耗一部分电能，这将直接影响水下滑翔机的最大工作时间。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构紧凑、工作可靠、高效的水下滑翔机用姿态调节装置，用于调节水下滑翔机的俯仰角和横滚角，实现水下滑翔机的各种运动状态。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括姿态调节耐压壳体、横滚支撑前端盖、俯仰前挡板、电池组、滑块、导轨、螺母、丝杠、俯仰后挡板、锥齿轮组、俯仰电机、蜗轮、蜗杆、横滚电机及横滚支撑后端盖，所述横滚支撑前、后端盖分别设置在姿态调节耐压壳体的两端，俯仰前挡板可相对转动地安装在横滚支撑前端盖上；俯仰后挡板通过连接架与蜗轮相连接，蜗轮可相对转动地安装在横滚支撑后端盖上，横滚电机安装在横滚支撑后端盖上，横滚电机的输出轴连接有与蜗轮啮合传动的蜗杆；所述俯仰前、后挡板之间设有丝杠，该丝杠的一端通过锥齿轮组与安装在连接架上的俯仰电机相连，丝杠上螺纹连接有螺母，电池组与螺母接为一体；所述导轨位于俯仰前、后挡板之间，在导轨上设有与电池组接为一体的滑块。

其中：所述俯仰前、后挡板之间固接有俯仰拉杆，该俯仰拉杆位于丝杠的上方，俯仰拉杆与固接于俯仰前、后挡板之间、位于丝杠两侧的导轨及俯仰前、后挡板形成用于支撑的三棱柱结构；所述横滚支撑前端盖上通过调心轴承安装有可转动的轴，俯仰前挡板与轴相固接；所述连接架由开口朝下的U形部及传动轴组成，该U形部及传动轴为一体结构，传动轴与蜗轮相连接，U形部与俯仰后挡板固接；所述俯仰电机安装在连接架上的U形部，俯仰电机的输出轴上设有第二锥齿轮，该第二锥齿轮与安装在丝杠一端的第一锥齿轮相啮合；蜗轮与连接架上的传动轴键连接，蜗轮外表面通过轴承安装在横滚支撑后端盖上；所述螺母与丝杠的螺纹传动可自锁；所述蜗轮与蜗杆的啮合传动可自锁。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明采用蜗轮、蜗杆传动与丝杠、螺母传动，能够实时调节水下滑翔机的俯仰角与横滚角，俯仰调节和横滚调节都具备自锁功能，结构简单，能耗小，工作可靠。

2.本发明将俯仰调节和横滚调节集成为一体，分别通过俯仰电机和横滚电机驱动，结构紧凑。

3.本发明将电池组作为姿态调节的重物，减轻了整个载体的重量。

4.本发明俯仰角与横滚角的调节范围大。

5.本发明成本低，无需特殊加工和特殊零部件，磨损零部件易于更换。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的主视剖视图；

图3为本发明的俯视剖视图；

图4a为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之一；

图4b为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之二；

图4c为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之三；

图4d为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之四；

图4e为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之五；

图4f为本发明在水下滑翔机中的应用示意图之六；