[發明專利]一種舵翼可變具有寬航速域的324毫米直徑水下滑翔機

有效

• 申請號: 202110653489.2
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113277044B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 楊亞楠;李博;王樹新;趙海侗;張宏偉;劉玉紅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63G8/00
• 分類號: B63G8/00;B63G8/14;B63G8/22;B63G8/18;B63B11/00;H01Q1/12;H01Q1/34
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種舵翼可變具有寬航速域的324毫米直徑水下滑翔機，其特征在于，包括頭部透水艙(1)、前段耐壓艙(2)、中段透水艙(3)、后段耐壓艙(4)、尾部透水艙(5)、通訊天線桿(6)、尾部螺旋槳(7)；所述頭部透水艙(1)、前段耐壓艙(2)、中段透水艙(3)、后段耐壓艙(4)、尾部透水艙(5)沿X軸線方向依次連接構成水下滑翔機的主體部分；

所述頭部透水艙(1)包括頭部導流罩(9)、外膜保護罩(10)、頭部卡箍(11)；頭部導流罩(9)頂端通過法蘭安裝平面與通訊天線桿(6)固連；頭部導流罩(9)與前段耐壓艙(2)由頭部卡箍(11)抱緊固連；頭部導流罩(9)上預留有透水孔；外膜保護罩(10)放置于頭部透水艙(1)內部并安裝在前段耐壓艙(2)端面處；

所述前段耐壓艙(2)包括前耐壓殼(13)、前端蓋(14)、前肋環蓋(15)、深度傳感器(16)、抽氣插頭(17)、啟動電插頭(18)、天線插頭(19)、外膜(20)、通訊數據處理單元(21)、羅盤(22)、油箱支架(23)、油箱組件(24)、中控單元(25)、液壓泵(26)、泵聯軸器(27)、液壓泵電機(28)、泵架(29)；前端蓋(14)、前肋環蓋(15)位于前耐壓殼(13)的兩個端口處，前肋環蓋(15)安裝有兩個供電插頭(15a)，前耐壓殼(13)、前端蓋(14)、前肋環蓋(15)共同構成耐壓密封艙體，前耐壓殼(13)與前肋環蓋(15)之間設置有密封溝槽并安裝密封圈實現前段耐壓艙(2)的徑向防水密封；所述深度傳感器(16)安裝在前端蓋(14)艙內端面螺紋孔中，用于測量水下滑翔機下潛深度；所述抽氣插頭(17)、啟動電插頭(18)、天線插頭(19)均為承壓防水型插頭并安裝在前端蓋(14)艙外端面螺紋孔中；通訊數據處理單元(21)與羅盤(22)安裝在前端蓋(14)的艙內側，且羅盤(22)保持水平放置，通訊數據處理單元(21)與中控單元(25)交互通訊數據，羅盤(22)傳送水下滑翔機姿態數據至中控單元(25)；所述前端蓋(14)為回轉體盤式結構，前端蓋(14)的中部設置有凹碗結構；通過外膜保護罩(10)將外膜(20)壓入前端蓋(14)艙外的端面溝槽內，實現外膜(20)與前端蓋(14)凹碗結構之間的密封，外膜(20)與前端蓋(14)凹碗結構之間填充有用于調節水下滑翔機浮力狀態的液壓油；所述油箱支架(23)固定在前端蓋(14)艙內端面處并以X軸線回轉均布，油箱支架(23)的末端固連油箱組件(24)；所述液壓泵(26)為齒輪液壓泵，液壓泵(26)安裝于泵架(29)并經泵聯軸器(27)與液壓泵電機(28)相連；泵架(29)安裝至油箱組件(24)并放置液壓泵(26)與液壓泵電機(28)于油箱組件(24)頂部；所述液壓泵電機(28)通過帶動液壓泵(26)工作，將液壓油自油箱組件(24)排入前端蓋(14)凹碗結構內實現本發明水下滑翔機的水下泵油與調節浮力過程；

所述中段透水艙(3)由可變后掠角機翼組件(8)、主連接梁(35)、副連接梁(36)、中段蒙皮(37)構成；兩段主連接梁(35)左右對稱布置，兩段副連接梁(36)上下對稱布置，所述主連接梁(35)和副連接梁(36)通過螺栓與前段耐壓艙(2)和后段耐壓艙(4)緊固連接；可變后掠角機翼組件(8)通過螺栓固定在主連接梁(35)上，兩個半圓柱體中段蒙皮(37)包覆在主連接梁(35)外側并構成圓柱形外圓面；所述中段蒙皮(37)上設置有透水槽，中段蒙皮(37)內部為透水空間并能夠安放任務載荷傳感器和可變后掠角機翼組件(8)；

所述后段耐壓艙(4)包括后耐壓殼(38)、后肋環蓋(39)、后端蓋(40)、電池組(41)、俯仰調節驅動電機組件、長管套筒(43)、滑塊(44)、導軌(45)、傳動絲杠(46)、傳動螺母(47)前支撐板(48)、后支撐板(49)、底部導軌托架(50)、側導軌托架(51)、舵機插頭(52)、螺旋槳插頭(53)；后肋環蓋(39)、后端蓋(40)位于后耐壓殼(38)的兩個端口處，后耐壓殼(38)、后肋環蓋(39)、后端蓋(40)共同構成耐壓密封艙體，后肋環蓋(39)上安裝有3個供電接頭(39a)，供電接頭(39a)通過水密纜與前段耐壓艙(2)、中段透水艙(3)相連，后肋環蓋(39)與后端蓋(40)設置有密封溝槽并安裝密封圈實現后耐壓殼(38)的徑向防水密封；舵機插頭(52)、螺旋槳插頭(53)為承壓防水型插頭并安裝在后端蓋(40)外圓面螺紋孔中；舵機插頭(52)、螺旋槳插頭(53)與尾部透水艙(5)內的電器件連接并實現供電與信號傳遞；所述電池組(41)為長方體外形，沿水下滑翔機回轉軸線放置于后段耐壓艙(4)內；電池組(41)的兩端面處安裝有前支撐板(48)與后支撐板(49)；前支撐板(48)和后支撐板(49)的底部和側邊均設置有滑塊(44)，所述后耐壓殼(38)內壁的兩側設置有水平安裝凸臺(38a)，后耐壓殼(38)內壁的底部設置有底部安裝凸臺(38b)；底部導軌托架(50)安裝在底部安裝凸臺(38b)上，側導軌托架(51)安裝在水平安裝凸臺(38a)上；底部導軌托架(50)和側導軌托架(51)的中部溝槽內均安裝有導軌(45)，所述滑塊(44)與所述導軌(45)滑動連接；電池組(41)重量經滑塊(44)、導軌(45)、底部導軌托架(50)、側導軌托架(51)傳遞至水平安裝凸臺(38a)與底部安裝凸臺(38b)上，并由與凸臺一體的后耐壓殼(38)承載；在滑塊、導軌運動副的約束下，所述電池組(41)僅具有軸向移動自由度；長管套筒(43)為長管結構，長管套筒(43)通過套筒壓板(43a)固定在后肋環蓋(39)上的法蘭安裝凸臺(39b)上，長管套筒(43)另一端內部嵌有銅制傳動螺母(47)；俯仰調節驅動電機組件包括絕對碼盤(42a)、無刷電機(42b)、行星減速器組合(42c)，位于電池組(41)的頂部空間處并與前支撐板(48)的法蘭面緊固，傳動絲杠(46)由俯仰調節驅動電機組件驅動旋轉，并與傳動螺母(47)構成一組絲杠螺母傳遞機構；絲杠螺母傳遞機構將俯仰調節驅動電機組件的旋轉扭矩轉化為實現電池組(41)沿導軌運動的軸向推力；

所述尾部透水艙(5)包括尾部導流罩(54)、尾部卡箍(55)、垂直尾舵(56)、水平尾舵(57)、舵機(58)、尾部支架(59)；尾部導流罩(54)與后段耐壓艙(4)由尾部卡箍(55)抱緊固連；在尾部透水艙(5)內部，尾部支架(59)沿水下滑翔機回轉軸線布置，尾部支架(59)根部與后端蓋(40)緊固連接，尾部透水艙(5)末端安裝有尾部螺旋槳(7)；舵機(58)為壓力平衡式充油舵機并安裝于尾部支架(59)上，用于驅動垂直尾舵(56)和水平尾舵(57)；

所述可變后掠角機翼組件(8)通過曲柄滑塊機構實現機翼后掠角的調控功能，由底板(8a)、滑臺底座(8b)、立式軸承座(8c)、微型導軌(8d)、微型滑塊(8e)、弓形滑臺(8f)、絲杠(8g)、磁性聯軸器(8h)、防水電機組件(8i)、連桿(8j)、機翼(8k)、機翼托架(8l)、主軸支座(8m)、主軸(8n)、圓形軸承座(8o)、擋圈(8p)組成；所述弓形滑臺(8f)和機翼托架(8l)安裝有可拆卸轉軸，通過連桿(8j)連接，所述微型滑塊(8e)和弓形滑臺(8f)通過螺栓連接，弓形滑臺(8f)設置有內螺紋，與絲杠(8g)配合；機翼(8k)、機翼托架(8l)、主軸支座(8m)、主軸(8n)、圓形軸承座(8o)、擋圈(8p)共同組成了左翼組件和右翼組件，機翼(8k)通過螺栓固定在機翼托架(8l)上，機翼托架(8l)、主軸支座(8m)、圓形軸承座(8o)、擋圈(8p)通過主軸(8n)構成轉動副，并通過長螺栓(8q)和套筒(8r)緊固連接；防水電機組件(8i)通過磁性聯軸器(8h)帶動絲杠(8g)轉動，進而依靠弓形滑臺(8f)的往復運動改變機翼(8k)的后掠角，后掠角可變范圍為10°至40°。