[发明专利]一种用于小型水下航行器的沉浮装置

说明书

技术领域

本发明属于小型水下航行器技术领域，具体地说,涉及一种用于低速小型水下航行器的沉浮装置。

背景技术

水下航行器沉浮的实现方式中包括增加航行器重力和航行器姿态倾斜，沉浮调节装置包括重力调节装置和重心调节装置，是水下航行器浮沉系统的重要组成部分。沉浮调节装置安装在航行器内部，通过改变航行器的质量以及航行器重心的前后或鳍舵的姿态，来调节重力和姿态实现航行器的下潜或上浮。现有的沉浮调节装置多为单一的重心或重力调节装置，或者重心、重力调节两个装置同时工作，重心调节多采用电机带动，通过改变丝杠上配重块的前后位置实现，重力调节多采用高压水泵向水仓中吸排水或活塞推动缸体吸排水改变航行器质量的方式，从而改变航行器重力。

专利CN203581367U中涉及一种皮囊仓和控制阀组成的单向浮力调节装置，装置仅适用于单向浮力调节，不适用小型航行器沉浮调节。专利CN103085952A中公开了一种由活塞和排水腔组成可调节重力和姿态的装置，但是姿态调节效果较差。专利CN2868840Y中描述了一种由电机和活塞筒组成的沉浮调节装置，仅通过调节航行器重力改变航行器沉浮状态，效果较差，而且航行器游动不灵活。专利CN102442417A中介绍了一种由空气泵和气囊组成的沉浮调节装置，可调节浮力和姿态，但是占用体积较大，功耗大。专利CN203581366U中公开了一种由液压泵驱动活塞在缸体中运动的浮力调节装置，体积和功耗大,仅适用于较大的航行器。使用单一的调节重力或质心的装置时,航行器下沉上浮缓慢，效果差，影响航行器的灵活性；两个装置同时工作占用空间较大，而且两个装置需要两套动力系统，增大了功耗，两套系统的协同配合也增加了控制难度，不适用于小功率的小型水下航行器。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足,克服航行器沉浮装置的体积和功耗大，沉浮效果差的问题，本发明提出一种用于小型水下航行器的沉浮装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括活塞机构、传动机构，航行器壳体，其特点是，所述活塞机构包括水管、配重铅块、支架中间横板、吸排水口、吸排水圆筒、橡胶活塞、十字板、齿条、左支架、U形支架、右支架，吸排水圆筒密封端有通孔与水管固连，吸排水口位于航行器壳体前底部，吸排水圆筒敞开端与U形支架固连，U形支架内两侧固定有支架中间横板，左支架与右支架位于U形支架的上部，左右支架分别与U形支架固定连接，齿条位于十字板上一侧，齿条与十字板通过螺栓固连，两个配重铅块固连在十字板两侧下部，且与十字板的横板形成凹槽，十字板与两个配重铅块穿过支架中间横板自由滑动，十字板与橡胶活塞固连，位于吸排水圆筒内；

所述传动机构包括第四从动双联齿轮、第三从动双联齿轮、第二从动双联齿轮、第一从动双联齿轮、主动齿轮、电机、第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴,电机位于左支架与右支架之间，固定在右支架上，主动齿轮与电机输出轴固连，第一齿轮轴位于电机的下方,第一齿轮轴、第二齿轮轴、第三齿轮轴、第四齿轮轴分别通过轴承固定在左支架和右支架上，且四根齿轮轴位于同一平面等间距安装,第一从动双联齿轮与第一齿轮轴固连，第二从动双联齿轮与第二齿轮轴固连，第三从动双联齿轮与第三齿轮轴固连，第四从动双联齿轮与第四齿轮轴固连，四级从动双联齿轮分别包括大齿轮和小齿轮,小齿轮位于大齿轮同一侧,且大齿轮与小齿轮同轴固连；主动齿轮与第一从动双联齿轮的大齿轮啮合，第一从动双联齿轮的小齿轮与第二从动双联齿轮的大齿轮啮合，第二从动双联齿轮的小齿轮与第三从动双联齿轮的大齿轮啮合，第三从动双联齿轮的小齿轮与第四从动双联齿轮的大齿轮啮合，第四从动双联齿轮的小齿轮与齿条啮合，齿条带动十字板与橡胶活塞运动。

四级从动双联齿轮的大齿轮与小齿轮的齿数比为3:1。

有益效果

本发明提出的用于小型水下航行器的沉浮装置。沉浮装置体积小,可实现航行器的高效沉浮。沉浮装置后部的吸排水圆筒在传动机构推动活塞机构运动时吸水或者排水，吸排水圆筒中的水量改变，从而改变航行器重力。改变航行器的重力使航行器产生向下或向上的加速度来实现航行器沉浮；同时在十字板和橡胶活塞运动时，与十字板固定在一起的两个配重铅块随之运动，调节航行器重心。由于航行器的浮心不变，改变航行器的重心，从而改变航行器的姿态；在航行器运行过程中，姿态的改变会使航行器产生向下或者向上的速度分量，从而实现航行器的沉浮。

本发明水下航行器的沉浮装置的吸排水口口径小，水流经橡胶活塞作用从吸排水圆筒中高速吸入或排出，且吸排水口位置在航行器壳体前底部，吸水排水时产生作用力促进航行器的姿态调节。