[發明專利]一種圓盤形雙自由度空化器

在審

• 申請號: 201810515125.6
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108791692A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 安海;孫鵬;閻朝一;尹瑰巧;安偉光;王云茹;楊守鴻
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: B63B1/38
• 分類號: B63B1/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種圓盤形雙自由度空化器結構，涉及超空泡水下航行體水動力學領域。本發明裝置由空化器主體零部件、水平平面轉動機構、豎直平面轉動機構三大主要部分組成，拉桿一端連接執行機構的伺服電機，另一端通過連接端子連接轉動結構，轉動結構與轉動結構兩側的轉動連桿連接，轉動連桿與空化器零部件相連接；豎直平面轉動機構與水平平面轉動機構相同，且與水平平面在轉動機構之間成90度角，交叉布置。由于水平平面與豎直平面的轉動機構相互獨立，可以實現雙自由度任意方向的轉動。通過交叉布置，轉動結構緊湊，結構質量輕，占用空間小，便于安裝和小型化。

技術領域

本發明涉及超空泡水下航行體水動力學領域，具體涉及一種安裝在高速超空泡航行體上的圓盤形雙自由度空化器結構。

背景技術

與常規水下航行體在水中航行不同，超空泡水下航行體表面的全部或大部分被空泡包圍，只有小部分與水接觸。空泡的包裹一方面使航行體的阻力顯著降低，另一方面又改變了航行體所受流體動力及其力矩方式，給水下超空泡航行體運動的穩定控制帶來很大難度。

超空泡航行體運動條件下的控制技術，是改善和提高超空泡航行體機動能力的重要關鍵技術。對于超空泡航行體的運動控制，主要通過頭部空化器和尾部舵面來實現控制。由于尾部舵面在操縱過程當中極易改變流動的穩定性，所以，國外學者也是著力于研究如何減少舵面的阻力和改善由于舵面操縱引起的流動穩定性問題，目前，對于這些問題的研究正在不斷的深入。另一方面，主要從頭部空化器著手，以改變超空泡運動體的機動能力。空化器的作用不僅可以產生空泡，作為執行機構，頭部空化器舵面也是主要的俯仰和偏航控制元件，目前主要有改變阻力的空化器結構，改變側向力的空化器以及改變升力的空化器。然而這些空化器結構都是只從單方面來改變空化器的受力，只能從一個通道來改變運動體的機動能力。

發明內容

本發明的目的在于解決上述單通道改變運動體機動能力的問題，與現有技術相比，本發明提供了一種具有俯仰通道和偏航通道兩個通道的圓盤形雙自由度空化器結構。

為實現上述目的，本發明公開了一種圓盤形雙自由度空化器，由空化器主體零部件、水平平面轉動機構和豎直平面轉動機構三大主要部分組成。所述發明裝置包括：空化器1、后端蓋2、緊固螺絲3、球鉸支撐桿4、銷軸5、連桿6、連接端子7、轉動結構8、拉桿9。其中，轉動結構8包含轉動環和轉動桿兩種結構類型。

所述空化器主體零部件由空化器1、后端蓋2、緊固螺絲3、球鉸支撐桿4組成。空化器1的后平面與球鉸支撐桿4鉸接，通過后端蓋2固定在球鉸支撐桿4上轉動，并用緊固螺絲3鎖緊。

所述水平平面轉動機構由銷軸5、連桿6、連接端子7、轉動結構8、拉桿9組成。所述連桿6在轉動平面內是平行的一組，連桿6的一端通過球鉸以鉸接的方式連接空化器1的后平面，連桿6的另一端通過連接端子7與轉動結構8連接；所述轉動結構8的另一側通過連接端子7與拉桿9連接，拉桿9的另一端連接執行機構的伺服機構可以前后移動。轉動結構8中間為空心，轉動結構8兩側分別與連桿6和拉桿9相連接，轉動結構8的旋轉中心通過銷軸5固定在球鉸支撐桿4上。

所述豎直平面轉動機構與水平平面轉動機構相同，豎直平面轉動機構與水平平面在轉動機構之間成90度角，交叉布置。

本發明的有益效果在于：

1.水平平面轉動機構可以依靠拉桿的水平移動實現空化器在水平平面的轉動；同樣，豎直平面轉動機構能夠通過拉桿的水平移動實現空化器在豎直平面的轉動，由于兩個平面內的運動是由單獨的伺服電機控制，所以水平平面與豎直平面的轉動機構相互獨立，可以實現兩自由度任意方向的轉動。

2.通過交叉布置，轉動結構緊湊，結構質量輕，占用空間小，便于安裝和小型化。

3.轉動結構帶動兩側的連桿同步推拉空化器兩側的方式能夠對空化產生最大的力矩，當空化器平面受力較大時，易于控制。

附圖說明