專利名稱：水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊和包含該模塊的水下航行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尾舵轉(zhuǎn)向裝置，特別涉及一種水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊。本發(fā)明還涉及水 下航行器。
背景技術(shù)：
目前，為了保護海洋環(huán)境，高效利用海洋資源，海洋探測必不可少，水下航行器作 為海洋探測傳感器的載體暴得尤為重要。尾舵轉(zhuǎn)向裝置用于自主水下航行器的姿態(tài)調(diào)整 和航向改變。當(dāng)前水下航行器的舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)大都采用齒輪傳動，同步帶傳動，液壓傳動 方式，這些方式的機構(gòu)一般體積大，質(zhì)量大，安裝拆卸不方便。當(dāng)前水下航行器的舵軸 密封結(jié)構(gòu)亦采用機械密封，但是其整個結(jié)構(gòu)不易實現(xiàn)快速安裝和拆卸，且其體積重量大， 阻力扭矩大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，該模塊體 積小，質(zhì)量輕，拆裝方便，工作性能優(yōu)良。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是 一種水下尾舵轉(zhuǎn)向 模塊，包括與舵固接的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)安裝在尾殼內(nèi)，包括伸出尾殼與舵固接 的舵軸，所述舵軸與尾殼之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括電機，與電機的輸出 軸連接的絲杠，安裝在絲杠上絲母，與絲母固接的轉(zhuǎn)動座，與轉(zhuǎn)動座連接的垂直向外的 轉(zhuǎn)動件，穿裝在轉(zhuǎn)動件內(nèi)與舵軸固接的撥桿；所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)固接在與尾殼固接的固定盤 上，所述固定盤上固接有轉(zhuǎn)向機構(gòu)的控制裝置。
所述密封結(jié)構(gòu)包括與尾殼密封固接的法蘭，所述法蘭內(nèi)設(shè)有安裝在舵軸上的軸承， 所述軸承設(shè)置有與法蘭固接的端蓋。
所述法蘭端部設(shè)置有限位槽，所述舵軸上設(shè)置有限位塊。 所述法蘭與端蓋之間設(shè)置有密封圈。 所述端蓋與舵軸之間設(shè)置有密封圈。 所述舵軸端部設(shè)置有開口銷。所述控制裝置包括與轉(zhuǎn)向機構(gòu)連接的限位開關(guān)和電機控制盒。 所述電機為步進電機。
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的另一技術(shù)方案是 一種水下航行 器，包括上述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊。
本^;明具有的優(yōu)點和積極效果是采用連桿機構(gòu)和機械密封實現(xiàn)尾舵轉(zhuǎn)向，釆用模 塊化設(shè)計，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，易于更換拆裝；結(jié)構(gòu)簡單可靠，驅(qū)動扭矩大，密封結(jié)構(gòu) 摩擦阻力小，承壓能力強。對需要節(jié)省艙內(nèi)空間和減小艙內(nèi)裝置質(zhì)量的水下航行器來說， 該模塊具有明顯優(yōu)勢。


圖1是本發(fā)明水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊的安裝結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3的原理圖5是本發(fā)明水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊舵軸與尾殼之間的密封結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是應(yīng)用水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊的AUV的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是應(yīng)用水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊的混合型水下自主航行器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中l(wèi).、滑翔功能部分，2、 AUV功能部分，3、尾舵轉(zhuǎn)向模塊，4、尾殼，5、電機控 制盒，6、舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定盤，7、舵軸轉(zhuǎn)動密封結(jié)構(gòu)，8、限位開關(guān)組件，9、尾舵轉(zhuǎn) 向機構(gòu)，10、電機ll、絲杠，12、絲母，13、轉(zhuǎn)動座，，14、舵軸，15、限位塊，16、 觸頭，17、撥桿，18、轉(zhuǎn)動件，19、尾舵，20、端蓋，21、法蘭，22、軸承，23、 軸端擋圈。
具體實施例方式
為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖
詳細(xì)說明如下
請參閱圖1 圖5，水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，由四個舵軸轉(zhuǎn)動密封結(jié)構(gòu)7、四個舵轉(zhuǎn)向機 構(gòu)9、四套限位開關(guān)組件8和電機控制盒5組成。
四個舵軸密封結(jié)構(gòu)7固定安裝于尾殼4中部，連接處為徑向密封；四個舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)9 呈中心對稱分布固定安裝在舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定盤6上，舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定盤6固定安裝在尾 殼4內(nèi)部；四套限位開關(guān)組件8與四個舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)9并行安裝于舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定盤6上；舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)固定盤6上固定安裝電機控制盒5。
上述的舵軸密封結(jié)構(gòu)7由舵軸14、端蓋20、法蘭21、軸承22組成。舵軸轉(zhuǎn)動密封結(jié)構(gòu)7中，舵19與舵軸14之間通過螺釘連接限制軸向松動，通過方形槽配合限制兩者間的相互轉(zhuǎn)動。舵軸14與端蓋20之間采用徑向密封形式實現(xiàn)轉(zhuǎn)動密封設(shè)計，在舵軸14上設(shè)計較小的密封槽底直徑，保證配合面光滑，即可以減小阻力扭矩又可以增加承受外壓的能力。端蓋20與法蘭21之間為徑向密封，為靜密封。端蓋20與法蘭21固定夾緊鋼軸承22 (深溝球軸承)，卡在舵軸14環(huán)形槽內(nèi)的軸端擋圈23與舵軸14的軸肩一起限制軸承22的軸向移動。限位塊15與舵軸14通過平鍵連接，法蘭21端部加工限位槽，限位塊15與舵軸14的最大轉(zhuǎn)動角度受限位槽限制。
上述的尾舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)9由步進電機10、絲杠ll、絲母12、轉(zhuǎn)動座13、轉(zhuǎn)動件18、撥桿17和舵軸14組成。舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)9中，絲母12和轉(zhuǎn)動件18為黃銅材料零件，這樣可以產(chǎn)生潤滑作用，保證摩擦阻力小，工作可靠，運行時間長。撥桿17與舵軸14固定連接，舵軸14端部設(shè)置開口銷保證撥桿17不會因為長時間工作而脫落。舵轉(zhuǎn)向機構(gòu)9有三種運動副，首先是絲杠螺母副，即步進電機10驅(qū)動絲杠11轉(zhuǎn)動，絲母12沿著絲杠12軸向前后移動，同時轉(zhuǎn)動座13隨絲母11前后運動；接著是轉(zhuǎn)動副，即轉(zhuǎn)動件18與轉(zhuǎn)動座13相對轉(zhuǎn)動；最后為滑動副，即撥桿17與轉(zhuǎn)動件18相對滑動。通過以上三種運動副，撥桿18產(chǎn)生繞舵軸14軸線的力矩，帶動舵軸14轉(zhuǎn)動。固定安裝在絲母12上的觸頭16沿著絲杠的軸線方向前后移動，分別在行程的兩個極限位置和中間位置觸發(fā)限位開關(guān)，控制系統(tǒng)按照來自限位開關(guān)的信號，判斷尾舵的極限轉(zhuǎn)角和中性轉(zhuǎn)角狀態(tài)
請參見圖6， AUV (自主水下航行器)的示意圖，尾舵轉(zhuǎn)向模塊3固定安裝在尾殼4
的內(nèi)部。
請參見圖7，混合型水下自主航行器由滑翔功能部分1和AUV功能部分2組成。AUV功能部分2的尾殼4內(nèi)固定安裝有尾舵轉(zhuǎn)向模塊3。
盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普
通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，包括與舵固接的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)安裝在尾殼內(nèi)，包括伸出尾殼與舵固接的舵軸，所述舵軸與尾殼之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括電機，與電機的輸出軸連接的絲杠，安裝在絲杠上絲母，與絲母固接的轉(zhuǎn)動座，與轉(zhuǎn)動座連接的垂直向外的轉(zhuǎn)動件，穿裝在轉(zhuǎn)動件內(nèi)與舵軸固接的撥桿；所述轉(zhuǎn)向機構(gòu)固接在與尾殼固接的固定盤上，所述固定盤上固接有轉(zhuǎn)向機構(gòu)的控制裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述密封結(jié)構(gòu)包括與尾 殼密封固接的法蘭，所述法蘭內(nèi)設(shè)有安裝在舵軸上的軸承，所述軸承設(shè)置有與法蘭固接 的端蓋。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述法蘭端部設(shè)置有限 位槽，所述舵軸上設(shè)置有限位塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述法蘭與端蓋之間設(shè) 置有密封圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述端蓋與舵軸之間設(shè) 置有密封圈。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述舵軸端部設(shè)置有開 口銷。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述控制裝置包括與轉(zhuǎn) 向機構(gòu)連接的限位開關(guān)和電機控制盒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，其特征在于，所述電機為步進電機。
9. 一種水下航行器，其特征在于，包括權(quán)利要求l所述的水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊，包括與舵固接的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，轉(zhuǎn)向機構(gòu)安裝在尾殼內(nèi)，包括伸出尾殼與舵固接的舵軸，舵軸與尾殼之間設(shè)置有密封結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向機構(gòu)包括電機，與電機的輸出軸連接的絲杠，安裝在絲杠上絲母，與絲母固接的轉(zhuǎn)動座，與轉(zhuǎn)動座連接的垂直向外的轉(zhuǎn)動件，穿裝在轉(zhuǎn)動件內(nèi)與舵軸固接的撥桿；轉(zhuǎn)向機構(gòu)固接在與尾殼固接的固定盤上，固定盤上固接有轉(zhuǎn)向機構(gòu)的控制裝置。本發(fā)明還公開了包含上述水下尾舵轉(zhuǎn)向模塊的水下航行器。本發(fā)明采用連桿機構(gòu)和機械密封實現(xiàn)尾舵轉(zhuǎn)向，采用模塊化設(shè)計，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，易于更換拆裝；結(jié)構(gòu)簡單可靠，驅(qū)動扭矩大，密封結(jié)構(gòu)摩擦阻力小，承壓能力強。
文檔編號F16J15/16GK101508336SQ20091006823
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月23日
發(fā)明者孫秀軍, 張宏偉, 武建國, 王曉鳴, 王樹新 申請人:天津大學(xué)