[发明专利]一种水下滑翔机重心调节机构

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种重心调节机构，具体是一种利用形状记忆合金特性的水下滑翔机重心调节机构。

技术背景

水下滑翔机是为了满足当前海洋环境监测与测量的需要,将浮标技术与水下机器人技术相结合而研制的一种新型水下航行器。它不仅可以沿垂直剖面进行监测作业,还可以在水平剖面进行大范围的海洋环境测量与监测。水下滑翔机重心调节系统是通过调整载体内部的质量分布,从而改变载体重心与浮心的相对位置,以产生横滚力矩和俯仰力矩,实现载体回转和俯仰运。一般情况下,水下滑翔机在运动过程中,浮心的位置是不会变化的,因此只有通过改变重心来改变重心与浮心的相对位置,从而产生升力。这样,重心调节机构的设计就显得尤为关键。常用的重心调节机构设计有以下几种方案: 1)液体抽送方式调节机构，该机构为了能较快地改变重心位置,需要大量工作溶液,导致增大机体体积 ；2)同步带传动重块前后运动方案，随着工作时间增加,带轮就很容易松动,产生跳齿；3)曲柄滑块机构传动重块运动方案，由于机身较小,造成摆动直径较小,使重块移动距离受限；4)梯形丝杠传动重块运动方案，由于是滑动接触使传动效率较低且磨损较严重；5)滚珠丝杠传动重块运动方案，滚珠的磨损比较严重。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适合小型水下滑翔机的高精度重心调节机构，该机构具有结构简单、工作效率高、低功耗、易控制等优点。

本发明包括一条直线导轨，直线导轨沿滑翔机本体轴线方向与滑翔机本体固定连接；直线导轨的两端分别固定有两个预紧固定块，直线导轨的中心固定有调节固定块，所述的预紧固定块和调节固定块通过固定螺栓固定在直线导轨上；每个预紧固定块与调节固定块之间的直线导轨上活动设置有两个滑块，分别为预紧滑块和调节滑块，其中预紧滑块靠近预紧固定块设置、调节滑块靠近调节固定块设置，预紧滑块和调节滑块可以沿直线导轨做直线滑动；每个预紧滑块与相邻的预紧固定块通过调节螺栓活动连接，通过转动调节螺栓调整预紧滑块与预紧固定块间的位置；每个调节滑块通过调节弹簧与调节固定块连接，调节弹簧的一端连接在调节滑块上、另一端连接在调节固定块上；相邻的预紧滑块与调节滑块通过合金丝连接，预紧滑块和调节滑块相对的侧壁开有盲孔，合金丝的两端伸入盲孔内，通过锁紧螺栓锁紧；所述的合金丝的材料为马氏体记忆合金。

马氏体记忆合金在温度升高到一定程度时，会转变为奥氏体，此时的记忆合金会恢复到原来的形状，即被预拉伸的合金丝会恢复到原长，当温度降低时，又从奥氏体转变为马氏体，合金丝又被拉伸。在预变形—加载—恢复形变—卸载—变形的过程中，改变调节滑块在直线导轨上的位置，从而改变力矩，使重心改变。

本发明采用马氏体形状记忆合金作为调节力矩的材料，具有较强的灵活性，避免了使用液体抽送方式引起的机体增大和使用滚珠易造成的磨损。本发明结构简单，制造维护方便，具有耐久性和耐腐蚀性能好，使用周期长等优点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种水下滑翔机重心调节机构包括一条直线导轨1，直线导轨1沿滑翔机本体轴线方向与滑翔机本体固定连接。直线导轨1的两端分别固定有两个预紧固定块2，直线导轨1的中心固定有调节固定块3。预紧固定块2为L型，调节固定块3为U型，预紧固定块2和调节固定块3通过固定螺栓4-1和4-2固定在直线导轨1上。

预紧固定块2与调节固定块3之间的直线导轨1上活动设置有预紧滑块5和调节滑块6，其中预紧滑块5靠近预紧固定块2设置，调节滑块6靠近调节固定块3设置，预紧滑块5和调节滑块6可以沿直线导轨做直线滑动。

预紧滑块5与相邻的预紧固定块2通过调节螺栓7活动连接，通过转动调节螺栓7来调整预紧滑块5与预紧固定块2之间的距离。调节滑块6通过调节弹簧8与调节固定块3连接，调节弹簧8的一端连接在调节滑块6上、另一端连接在调节固定块3上。

相邻的预紧滑块5与调节滑块6通过马氏体记忆合金丝9连接，预紧滑块5和调节滑块6相对的侧壁开有盲孔，马氏体记忆合金丝9的两端伸入盲孔内，通过锁紧螺栓10锁紧。

工作时，该机构轴向固定于水下滑翔机重心位置，将两根合金丝固定在两个调节滑块上，再分别固定在两个预紧滑块上，调整重心，通过转动调节螺栓，将预紧滑块向外拉，绷紧后即停止转动调节螺栓。当水下滑翔机被缓缓放入水中时，对左边合金丝通电流加热，合金丝由马氏体向奥氏体转变，合金丝为了恢复预拉伸之前的形状而收缩，拉动左边的调节滑块向左移动，使滑翔机的重心向左偏移。滑翔机向左下方做俯冲。当达到最低点的时候，对左边合金丝切断电流，同时对右边合金丝通电。左边合金丝由奥氏体向马氏体转变，左边的调节滑块在偏置弹簧的拉力下回到原来的位置。右合金丝由马氏体向奥氏体转变拉动右边的调节滑块向右移动，使滑翔机的重心向右偏移。滑翔机向左上方做俯冲。在脉冲电流的作用下滑翔机可以在水中实现回转和俯仰运动,便于一定深度的海洋作业。