專利名稱：水下運載體的無源自動控制橫傾器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種姿態控制裝置，主要是一種水下運載體的無源自動控制橫傾器，用其對 運動中的水下運載體實施橫傾控制，可以使運載體的橫向姿態始終保持平穩狀態，保證運載 體中搭載的傳感器工作時能充分發揮性能，以獲取更多的信息。
背景技術：
為了保證搭載的儀器和機械手在運動時能正常工作，水下運載體必須有好的運動姿態。 在運動過程中，由于運載體尺寸誤差和其它外力干擾等原因，使運載體產生橫搖。如果運載 體的橫搖劇烈，會導致一些有方向性要求的矢量傳感器無法工作。設計水下運載體時，為了減少橫搖，設計師往往將重心和浮心之間的距離控制在較小的 范圍內，以減少橫搖的劇烈程度。但是重心和浮心之間的較小距離，使運載體的回復力矩減 少，平衡狀態恢復慢，如果在恢復的過程中，又遇到同向外力干擾，運載體將處于危險狀態。運載體的橫傾控制，目前國內外普遍采用兩種方法， 一種為人工控制，即通過反復試驗， 在母船(或岸上)調整運載體的舵片，直到滿足要求為止；另一種為有源控制，即在運載體內 裝控制機械、控制電氣和姿態傳感器，運動時，根據姿態傳感器測得的姿態數據，用軟件控 制傳動機構驅動舵片來控制運載體姿態。上述兩種方法存在結構復雜、耗能、運載體的占空 比大、費效比高等問題。發明內容本發明的目的正是為了克服上述技術的不足，而提供的一種結構簡單、無能耗和費效比 低的水下運載體的無源自動控制橫傾器，它可使運動中的運載體姿態始終保持平衡狀態。本發明解決技術問題采用的技術方案這種水下運載體的無源自動控制橫傾器，主要包 括固定在運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。 本發明所述的技術方案可以進一步完善。所述的安裝座采用矩形平板上設方形柱的結構形式，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、側板、軸承座和蓋板組成，蓋板插入側板的槽內，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；座架由基板、環、撐桿焊接而成；該尾翼兩 端為擋板和基板，擋板和基板通過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、下擋板、第二上筋板、第二中筋板、第二下筋板、第二泡 沫塑料塊、從軸和舵片殼板；該舵片的兩端為上擋板和下擋板，上擋板和下擋板通過第九緊 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 板和下擋板套在從軸上，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。本發明有益的效果是運用重力、機械傳動、水動力學和能量轉換原理，使外力干擾 運載體時產生的有害力矩M1，通過轉換，自動生成一與M1大小相等、方向相反的力矩M2，
來平衡干擾力矩M1，使運載體姿態處于良好。
圖1是本發明的主視結構示意圖；圖2是本發明的俯視結構示意圖；圖3是本發明的左視結構示意圖；圖4是本發明圖1的A-A剖視結構示意圖；圖5是本發明中矩形盒在從軸安裝處的左視剖面結構示意圖；圖6是本發明中水平尾翼的主視結構示意圖；圖7是本發明中水平尾翼的左視結構示意圖；圖8是本發明中水平尾翼部件座架的主視結構示意圖圖9是本發明中舵片的主視結構示意圖；圖IO是本發明中重錘的主視結構示意圖；圖11是本發明中主軸的結構示意圖。附圖標記說明安裝座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24;基板25;環26;撐桿27;上擋板28;下擋板29;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。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步介紹
如圖所示，這種水下運載體的無源自動控制橫傾器，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采用矩形平板上設方形柱的結構 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2兩側裝 有兩只外形相同的水平尾翼3，矩形盒2由底板13、側板14、軸承座15和蓋板16組成，矩 形盒內設四個軸承座，兩個軸承座縱向布置，裝主軸，兩個軸承座橫向布置，裝從軸。側板 14中加工兩條槽，供蓋板安裝，蓋板16插入側板14的槽內，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， 前端通過第五緊固件裝一重錘，重錘與主軸呈剛性固定，重錘帶動軸可以自由轉動，主軸和 主錐齒輪的軸線與運載體縱舯剖面重合。二根從軸上裝從錐齒輪，從錐齒輪和從軸布在運載 體矩形盒的兩旁，兩根軸線垂直于縱舯剖面，并在同一條直線上，二根從軸的另一端都裝有 外形呈翼型、尺寸相同的舵；主錐齒輪轉動時，可以帶動兩只從錐齒輪轉動。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24;座架18由基板 25、環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、下擋板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和下擋 板29，上擋板28和下擋板29通過第九緊固件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和下擋 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 放位置可以根據運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內六 角圓柱頭來實現。工作原理是運載體受外力干擾時的能量，靠重力垂直向下的原理將其轉換成機械能， 隨之又通過齒輪傳動使機械能變為動能，動能的力形成一力矩。由能量守恒可知，外力干擾 時的能量等于轉換后的動能，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 載體產生橫傾，實現運載體橫傾的自動控制功能。
權利要求
1、一種水下運載體的無源自動控制橫傾器，其特征在于該無源自動控制橫傾器主要包括固定在運載體(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、 根據權利要求l所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，其特征在于所述的安裝 座(1)采用矩形平板上設方形柱的結構形式，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、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，其特征在于所述的矩 形盒(2)由底板(13)、側板(14)、軸承座(15)和蓋板(16)組成，蓋板(16)插入側 板(14)的槽內，并用第六緊固件(106)固定在軸承座(15)上。
4、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，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(24); 座架(18)由基板(25)、環(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、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，其特征在于:所述的舵 片(4)主要包括上擋板(28)、下擋板(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)和下擋板(29)，上擋板(28)和下擋板(29)通過第九緊固件(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)和下擋板(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)。
6、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，其特征在于所述的主 錐齒輪(5)和錐齒輪(6)的輪穀和輪轂內軸孔，均采用上下切去弓形的圓。
7、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，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有錐孔；第三段、第五段 橫截面為圓。
8、 根據權利要求1所述的水下運載體的無源自動控制橫傾器，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
本發明涉及一種水下運載體的無源自動控制橫傾器，主要包括固定在運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。本發明有益的效果是運用重力、機械傳動、水動力學和能量轉換原理，使外力干擾運載體時產生的有害力矩M1，通過轉換，自動生成一與M1大小相等、方向相反的力矩M2，來平衡干擾力矩M1，使運載體姿態處于良好。
文檔編號B63C11/52GK101161545SQ20071015645
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月23日 優先權日2007年10月23日
發明者何志強, 易杏甫, 建 郭 申請人:中國船舶重工集團公司第七一五研究所