專(zhuān)利名稱(chēng)：水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種姿態(tài)控制裝置，主要是一種水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，用其對(duì) 運(yùn)動(dòng)中的水下運(yùn)載體實(shí)施橫傾控制，可以使運(yùn)載體的橫向姿態(tài)始終保持平穩(wěn)狀態(tài)，保證運(yùn)載 體中搭載的傳感器工作時(shí)能充分發(fā)揮性能，以獲取更多的信息。
背景技術(shù)：
為了保證搭載的儀器和機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)時(shí)能正常工作，水下運(yùn)載體必須有好的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由于運(yùn)載體尺寸誤差和其它外力干擾等原因，使運(yùn)載體產(chǎn)生橫搖。如果運(yùn)載 體的橫搖劇烈，會(huì)導(dǎo)致一些有方向性要求的矢量傳感器無(wú)法工作。設(shè)計(jì)水下運(yùn)載體時(shí)，為了減少橫搖，設(shè)計(jì)師往往將重心和浮心之間的距離控制在較小的 范圍內(nèi)，以減少橫搖的劇烈程度。但是重心和浮心之間的較小距離，使運(yùn)載體的回復(fù)力矩減 少，平衡狀態(tài)恢復(fù)慢，如果在恢復(fù)的過(guò)程中，又遇到同向外力干擾，運(yùn)載體將處于危險(xiǎn)狀態(tài)。運(yùn)載體的橫傾控制，目前國(guó)內(nèi)外普遍采用兩種方法， 一種為人工控制，即通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)， 在母船(或岸上)調(diào)整運(yùn)載體的舵片，直到滿(mǎn)足要求為止；另一種為有源控制，即在運(yùn)載體內(nèi) 裝控制機(jī)械、控制電氣和姿態(tài)傳感器，運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)姿態(tài)傳感器測(cè)得的姿態(tài)數(shù)據(jù)，用軟件控 制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)舵片來(lái)控制運(yùn)載體姿態(tài)。上述兩種方法存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能、運(yùn)載體的占空 比大、費(fèi)效比高等問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的正是為了克服上述技術(shù)的不足，而提供的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)能耗和費(fèi)效比 低的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，它可使運(yùn)動(dòng)中的運(yùn)載體姿態(tài)始終保持平衡狀態(tài)。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案這種水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，主要包 括固定在運(yùn)載體垂直尾翼上的安裝座、矩形盒、水平尾翼、舵片、主錐齒輪、從錐齒輪、主 軸、重錘、第一擋圈、第二擋圈、第一襯套、第二襯套。所述的安裝座與矩形盒連接，矩形
盒與水平尾翼連接，舵片上的從軸穿過(guò)水平尾翼和矩形盒中的孔與從錐齒輪連接，重錘與主 軸連接，主軸安裝在矩形盒上與主錐齒輪連接，主錐齒輪和從錐齒輪呈嚙合連接。 本發(fā)明所述的技術(shù)方案可以進(jìn)一步完善。所述的安裝座采用矩形平板上設(shè)方形柱的結(jié)構(gòu)形式，矩形平板上有二排圓孔，沿安裝座 的橫向，在每只方形柱上有一螺孔。所述的矩形盒由底板、側(cè)板、軸承座和蓋板組成，蓋板插入側(cè)板的槽內(nèi)，并用第六緊固 件固定在軸承座上。所述的水平尾翼主要包括擋板、座架、第一上筋板、第一中筋板、第一下筋板、第一泡 沫塑料塊和尾翼殼板，其中擋板上焊有圓柱環(huán)；座架由基板、環(huán)、撐桿焊接而成；該尾翼兩 端為擋板和基板，擋板和基板通過(guò)第八緊固件分別固定連接第一上筋板和第一下筋板，第一 上筋板和第一下筋板之間為一組第一中筋板和第一泡沫塑料塊，各個(gè)第一中筋板之間填充第 一泡沫塑料塊，擋板和第一上筋板、 一組第一中筋板和第一泡沫塑料塊、第一下筋板和基板 套在撐桿上，外表面為尾翼殼板。所述的舵片主要包括上擋板、下?lián)醢?、第二上筋板、第二中筋板、第二下筋板、第二?沫塑料塊、從軸和舵片殼板；該舵片的兩端為上擋板和下?lián)醢?，上擋板和下?lián)醢逋ㄟ^(guò)第九緊 固件分別固定連接第二上筋板和第二下筋板，第二上筋板和第二下筋板之間為第二中筋板和 一組第二泡沫塑料塊，上擋板和第二上筋板、第二中筋板、 一組第二泡沫塑料塊、第二下筋 板和下?lián)醢逄自趶妮S上，用第十緊固件連成一體，外表面為舵片殼板。所述的主錐齒輪和錐齒輪的輪轂和輪轂內(nèi)軸孔，均采用上下切去弓形的圓。所述的主軸為變截面，主軸分為七段，第一段、第四段、第七段上車(chē)有螺紋；第二段、 第六段橫截面為上下切去弓形的圓，其中在垂直第六段的兩平面上開(kāi)有錐孔；第三段、第五 段橫截面為圓。所述的重錘主要包括擺桿和平衡體，其中平衡體為流線(xiàn)型體；該重錘由擺桿上的兩根圓 柱桿插入平衡體中的兩只孔后用第十一緊固件連接。本發(fā)明有益的效果是運(yùn)用重力、機(jī)械傳動(dòng)、水動(dòng)力學(xué)和能量轉(zhuǎn)換原理，使外力干擾 運(yùn)載體時(shí)產(chǎn)生的有害力矩M1，通過(guò)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)生成一與M1大小相等、方向相反的力矩M2，
來(lái)平衡干擾力矩M1，使運(yùn)載體姿態(tài)處于良好。


圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明圖1的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中矩形盒在從軸安裝處的左視剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明中水平尾翼的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明中水平尾翼的左視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明中水平尾翼部件座架的主視結(jié)構(gòu)示意圖圖9是本發(fā)明中舵片的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖IO是本發(fā)明中重錘的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明中主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明安裝座l;矩形盒2;水平尾翼3;舵片4;主錐齒輪5:從錐齒輪6; 主軸7;重錘8;第一擋圈9、第二擋圈IO、第一襯套ll、第二襯套12、底板13;側(cè)板14; 軸承座15;蓋板16;擋板17;座架18;第一上筋板19;第一中筋板20;第一下筋板21; 第一泡沫塑料塊22;尾翼殼板23;圓柱環(huán)24;基板25;環(huán)26;撐桿27;上擋板28;下?lián)醢?9;第二上筋板30:第二中筋板31;第二下筋板32;第二泡沬塑料塊33;從軸34;舵片殼板35;擺桿36;平衡體37;垂直尾翼38，運(yùn)載體39，第一軸承40;第二軸承41;第 一緊固件101;第二緊固件102;第三緊固件103;第四緊固件104;第五緊固件105;第六 緊固件106;第七緊固件107;第八緊固件108;第九緊固件109;第十緊固件110;第十一 緊固件lll。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步介紹
如圖所示，這種水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，主要包括安裝座1、矩形盒2、水 平尾翼3、舵片4、主錐齒輪5、從錐齒輪6、主軸7、重錘8、第一擋圈9、第二擋圈10、 第一襯套11、第二襯套12。所述的安裝座1安裝在運(yùn)載體39尾部的縱舯剖面的垂直尾翼38 上，在安裝座1上用第一緊固件101裝矩形盒2，安裝座1采用矩形平板上設(shè)方形柱的結(jié)構(gòu) 形式，矩形平板上有二排圓孔，沿安裝座1的橫向每只方形柱上有一螺孔。矩形盒2兩側(cè)裝 有兩只外形相同的水平尾翼3，矩形盒2由底板13、側(cè)板14、軸承座15和蓋板16組成，矩 形盒內(nèi)設(shè)四個(gè)軸承座，兩個(gè)軸承座縱向布置，裝主軸，兩個(gè)軸承座橫向布置，裝從軸。側(cè)板 14中加工兩條槽，供蓋板安裝，蓋板16插入側(cè)板14的槽內(nèi)，并用第六緊固件106固定在軸 承座15上。舵片4上的從軸34穿過(guò)水平尾翼3和矩形盒2中的孔與從錐齒輪6連接，重錘 8與主軸7連接，主軸7通過(guò)軸承40、第一襯套11、第一擋圈9、第四緊固件104和軸承41、 第二襯套12第二擋圈10、第三緊固件103和第七緊固件107安裝在矩形盒2上，并通過(guò)第 二緊固件102與主錐齒輪5連接， 一只主錐齒輪5和二只從錐齒輪6呈嚙合連接，主錐齒輪 5和從錐齒輪6的輪轂和輪轂內(nèi)軸孔，均采用上下切去弓形的圓。 一根主軸上裝主錐齒輪， 前端通過(guò)第五緊固件裝一重錘，重錘與主軸呈剛性固定，重錘帶動(dòng)軸可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸和 主錐齒輪的軸線(xiàn)與運(yùn)載體縱舯剖面重合。二根從軸上裝從錐齒輪，從錐齒輪和從軸布在運(yùn)載 體矩形盒的兩旁，兩根軸線(xiàn)垂直于縱舯剖面，并在同一條直線(xiàn)上，二根從軸的另一端都裝有 外形呈翼型、尺寸相同的舵；主錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以帶動(dòng)兩只從錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。所述主軸為變截面桿，該主軸分為七段。第一段、第四段、第七段上車(chē)有螺紋；第二段、 第六段橫截面為上下切去弓形的圓，其中在垂直第六段的兩平面上開(kāi)有錐孔；第三段、第五 段橫截面為圓。所述的水平尾翼3主要包括擋板17、座架18、第一上筋板19、第一中筋板20、第一下 筋板21、第一泡沫塑料塊22和尾翼殼板23，其中擋板17上焊有圓柱環(huán)24;座架18由基板 25、環(huán)26、撐桿27焊接而成；該尾翼兩端為擋板17和基板25，擋板17和基板25通過(guò)第 八緊固件108分別固定連接第一上筋板19和第一下筋板21,第一上筋板19和第一下筋板 21之間為一組第一中筋板20和第一泡沫塑料塊22，各個(gè)第一中筋板20之間填充第一泡沫 塑料塊22，擋板17和第一上筋板19、 一組第一中筋板20和第一泡沫塑料塊22、第一下筋
板21和基板25套在撐桿27上，外表面為尾翼殼板23。水平尾翼3用第一緊固件安裝在矩 形盒2上。所述的舵片4主要包括上擋板28、下?lián)醢?9、第二上筋板30、第二中筋板31、第二下 筋板32、第二泡沫塑料塊33、從軸34和舵片殼板35;該舵片4的兩端為上擋板28和下?lián)?板29，上擋板28和下?lián)醢?9通過(guò)第九緊固件109分別固定連接第二上筋板30和第二下筋 板32，第二上筋板30和第二下筋板32之間為第二中筋板31和一組第二泡沫塑料塊33，上 擋板28和第二上筋板30、第二中筋板31、 一組第二泡沫塑料塊33 、第二下筋板32和下?lián)?板29套在從軸34上，用第十緊固件110連成一體，外表面為舵片殼板35。所述的重錘8主要包括擺桿36和平衡體37，其中平衡體37為流線(xiàn)型體；該重錘8由擺 桿36上的兩根圓柱桿插入平衡體37中的兩只孔后用第十一緊固件111連接。所述重錘的布 放位置可以根據(jù)運(yùn)載體的性能變化而改變。安裝座與矩形盒、矩形盒與尾翼的連接通過(guò)內(nèi)六 角圓柱頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。工作原理是運(yùn)載體受外力干擾時(shí)的能量，靠重力垂直向下的原理將其轉(zhuǎn)換成機(jī)械能， 隨之又通過(guò)齒輪傳動(dòng)使機(jī)械能變?yōu)閯?dòng)能，動(dòng)能的力形成一力矩。由能量守恒可知，外力干擾 時(shí)的能量等于轉(zhuǎn)換后的動(dòng)能，形成的力矩與干擾力矩大小相等、方向相反，能有效地阻止運(yùn) 載體產(chǎn)生橫傾，實(shí)現(xiàn)運(yùn)載體橫傾的自動(dòng)控制功能。
權(quán)利要求
1、一種水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于該無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器主要包括固定在運(yùn)載體(39)垂直尾翼(38)上的安裝座(1)、矩形盒(2)、水平尾翼(3)、舵片(4)、主錐齒輪(5)、從錐齒輪(6)、主軸(7)和重錘(8)；所述的安裝座(1)與矩形盒(2)連接，矩形盒(2)與水平尾翼(3)連接，舵片(4)上的從軸(34)穿過(guò)水平尾翼(3)和矩形盒(2)中的孔與從錐齒輪(6)連接，重錘(8)與主軸(7)連接，主軸(7)安裝在矩形盒(2)上與主錐齒輪(5)連接，主錐齒輪(5)和從錐齒輪(6)呈嚙合連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的安裝 座(1)采用矩形平板上設(shè)方形柱的結(jié)構(gòu)形式，矩形平板上有二排圓孔，沿安裝座(1)的橫 向，在每只方形柱上有一螺孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的矩 形盒(2)由底板(13)、側(cè)板(14)、軸承座(15)和蓋板(16)組成，蓋板(16)插入側(cè) 板(14)的槽內(nèi)，并用第六緊固件(106)固定在軸承座(15)上。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的水 平尾翼(3)主要包括擋板(17)、座架(18)、第一上筋板(19)、第一中筋板(20)、第一 下筋板(21)、第一泡沫塑料塊(22)和尾翼殼板(23)，其中擋板(17)上焊有圓柱環(huán)(24); 座架(18)由基板(25)、環(huán)(26)、撐桿(27)焊接而成該尾翼兩端為擋板(17)和基板(25)，擋板(17)和基板(25)通過(guò)第八緊固件(108)分別固定連接第一上筋板(19)和 第一下筋板(21)，第一上筋板(19)和第一下筋板(21)之間為一組第一中筋板(20)和 第一泡沫塑料塊(22)，各個(gè)第一中筋板(20)之間填充第一泡沫塑料塊(22)，擋板(17) 和第一上筋板(19)、 一組第一中筋板(20)和第一泡沫塑料塊(22)、第一下筋板(21)和 基板(25)套在撐桿(27)上，外表面為尾翼殼板(23)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于:所述的舵 片(4)主要包括上擋板(28)、下?lián)醢?29)、第二上筋板(30)、第二中筋板(31)、第二 下筋板(32)、第二泡沫塑料塊(33)、從軸(34)和舵片殼板(35);該舵片(4)的兩端為 上擋板(28)和下?lián)醢?29)，上擋板(28)和下?lián)醢?29)通過(guò)第九緊固件(109)分別固 定連接第二上筋板(30)和第二下筋板(32)，第二上筋板(30)和第二下筋板(32)之間 為第二中筋板(31)和一組第二泡沫塑料塊(33)，上擋板(28)和第二上筋板(30)、第二 中筋板(31)、 一組第二泡沫塑料塊(33)、第二下筋板(32)和下?lián)醢?29)套在從軸(34) 上，用第十緊固件(110)連成一體，外表面為舵片殼板(35)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的主 錐齒輪(5)和錐齒輪(6)的輪穀和輪轂內(nèi)軸孔，均采用上下切去弓形的圓。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的主 軸(7)為變截面，主軸(7)分為七段，第一段、第四段、第七段上車(chē)有螺紋；第二段、第 六段橫截面為上下切去弓形的圓，其中在垂直第六段的兩平面上開(kāi)有錐孔；第三段、第五段 橫截面為圓。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，其特征在于所述的重 錘(8)主要包括擺桿(36)和平衡體(37)，其中平衡體(37)為流線(xiàn)型體；該重錘(8) 由擺桿(36)上的兩根圓柱桿插入平衡體(37)中的兩只孔后用第十一緊固件(111)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水下運(yùn)載體的無(wú)源自動(dòng)控制橫傾器，主要包括固定在運(yùn)載體垂直尾翼上的安裝座、矩形盒、水平尾翼、舵片、主錐齒輪、從錐齒輪、主軸、重錘、第一擋圈、第二擋圈、第一襯套、第二襯套。所述的安裝座與矩形盒連接，矩形盒與水平尾翼連接，舵片上的從軸穿過(guò)水平尾翼和矩形盒中的孔與從錐齒輪連接，重錘與主軸連接，主軸安裝在矩形盒上與主錐齒輪連接，主錐齒輪和從錐齒輪呈嚙合連接。本發(fā)明有益的效果是運(yùn)用重力、機(jī)械傳動(dòng)、水動(dòng)力學(xué)和能量轉(zhuǎn)換原理，使外力干擾運(yùn)載體時(shí)產(chǎn)生的有害力矩M1，通過(guò)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)生成一與M1大小相等、方向相反的力矩M2，來(lái)平衡干擾力矩M1，使運(yùn)載體姿態(tài)處于良好。
文檔編號(hào)B63C11/52GK101161545SQ20071015645
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月23日
發(fā)明者何志強(qiáng), 易杏甫, 建 郭 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所