一種水中盤形航行器的製造方法
2023-12-07 19:22:26
一種水中盤形航行器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種能夠在水中低速航行及定點保持的航行器，屬於水中航行器領域。本發明重點解決該航行器的總體結構問題及運動控制方法問題。本發明的水中盤形航行器呈短圓柱形，平均密度比水略小，在水中時由於重心位於浮心下方，使得圓柱軸線保持在水平方向；外殼上有若干可沿徑向伸縮的舵面；航行器處於工作狀態時，外殼始終繞自身軸線旋轉，外殼的旋轉與相應舵面的伸出及收回時機、時序相互配合，為航行器的上升、下潛、前進、後退以及水下定點保持提供所需的控制力；此外，航行器外殼還能夠根據作用力與反作用力原理繞豎直方向旋轉，從而使盤形航行器具備航向控制能力；水中盤形航行器在水下探測、監測等軍民領域具有很好的應用前景。
【專利說明】一種水中盤形航行器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種能夠在水中低速航行且能夠在水中定點位置保持的盤形航行器，屬於水中航行器領域。
【背景技術】
[0002]在軍用及民用領域，存在大量對水面及其上空、水下情況的探測需求，這就需要某種水中航行器搭載相應的探測設備來完成。航行器在水中的航行需要解決對速度、深度、航向、姿態等的控制問題。目前水中航行器一般都應用螺旋槳裝置進行推進並控制速度大小，深度、航向和姿態等的控制則或者通過控制舵面完成，或者通過矢量推進完成，並且一般都不具有定點位置保持能力，難以對水下環境進行長期定點探測。針對這一現狀，本發明提出了一種新型水中航行器。該航行器呈短圓柱形，以下稱為盤形，航行器平均密度比水略小，即當處於關機狀態時，航行器將有很小部分露出水面。在水中靜止或運動時，圓柱軸線呈水平方向，圓柱端面呈豎直方向。水中盤形航行器區別於其他水下航行器的一個顯著特點是當其在水下運動或保持在水下設定位置時，一直以一定的角速度繞自身軸線旋轉，這種旋轉運動一方面為盤形航行器提供升潛、前進、後退以及水下定點位置保持的控制力，另一方面當在旋轉外殼上安裝探測設備時，可以為全方位探測提供一種自然而然的掃描運動方式。此外，水中盤形航行器能夠在水中原地繞豎直方向進行旋轉，該旋轉可在前進過程中為盤形航行器提供航向控制，或為盤形航行器的水下探測提供另一種運動方式。經調研國內外未見到該類型的航行器。
【發明內容】
[0003]本發明目的是提供一種能夠在水中低速航行且能夠在水中定點位置保持的新型盤形航行器。該盤形航行器特點是:形狀呈短圓柱形；平均密度比水略小，關機時在水中接近懸浮狀態，有很小部分露出水面；由於重心與浮心不重合，並且都位於圓柱軸線的中垂面上，因此在水中靜止或運動時，盤形航行器的圓柱軸線呈水平方向，兩個圓柱端面呈豎直方向；當航行器在水下運動或保持在水下設定位置時，外殼始終以一定角速度繞自身軸線旋轉，這種旋轉運動與各個舵面的伸出及收回時機、時序相互配合為航行器的上升、下潛、前進、後退以及水下定點位置保持提供所需的控制力；齒輪副之間的作用力與反作用力使得航行器外殼能夠與外殼內部的其它相關部分繞豎直方向相向旋轉，外殼的這種旋轉使得盤形航行器具有航向控制能力；航行器的前進、後退以及升潛控制與航向控制組合應用，即可實現水下任意軌跡的運動，或實現水下定點位置保持。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的一種水中盤形航行器包括外殼、水平主軸、右主軸承、左主軸承、外旋從動齒輪、軸承壓環、上導電滑環、平鍵、支架、外旋驅動電機、外旋驅動齒輪、編碼器、碼盤座、左球軸承、右球軸承、碼盤軸、碼盤齒輪、託盤、控制器、姿態航向傳感器、立軸、上軸承、下軸承、圓柱殼、託板、下導電滑環、方向驅動電機、方向驅動齒輪、方向從動齒輪、電池組、一號舵面、一號推拉杆、一號舵機、二號舵面、二號推拉杆、二號舵機、三號舵面、三號推拉杆、三號舵機、四號舵面、四號推拉杆、四號舵機、深度傳感器。外殼為短圓柱形；水平主軸通過右主軸承和左主軸承支撐在外殼上，其軸線與外殼軸線重合；右主軸承和左主軸承分別通過外旋從動齒輪和軸承壓環壓在外殼上並用螺釘固定；上導電滑環用螺釘將內環和外環分別固定在水平主軸和外殼上；支架通過螺釘和平鍵定位並固定在水平主軸上；外旋驅動電機用螺釘固定在支架上；外旋驅動齒輪通過螺釘和鍵定位並固定在外旋驅動電機的輸出軸上，與外旋從動齒輪構成齒輪副；碼盤座用螺釘固定在支架上；左球軸承、碼盤軸、右球軸承、碼盤齒輪通過螺釘固定在碼盤座上，其中碼盤齒輪通過鍵進行軸向定位並與外旋驅動齒輪構成齒輪副；編碼器的類型為絕對位置式，其內環和外環分別用螺釘固定在碼盤軸和支架上；託盤用螺釘固定在水平主軸上；控制器和姿態航向傳感器用螺釘固定在託盤上；立軸用螺母固定在水平主軸上，與水平主軸固連成一體，立軸的軸線與水平主軸的軸線垂直相交於整個圓柱外殼的形心處；託板用螺釘固定在圓柱殼上；圓柱殼和託板通過上軸承和下軸承支撐在立軸上；下導電滑環通過螺釘將內環和外環分別固定在立軸和託板上；方向從動齒輪用螺釘固定在立軸上；方向驅動電機用螺釘固定在託板上；方向驅動齒輪通過螺釘和鍵定位並固定在方向驅動電機的輸出軸上，與方向從動齒輪構成齒輪副；電池組用螺釘固定在託板上；一號推拉杆一端與一號舵面連接，另一端與一號舵機的轉動臂之間構成滑動副；二號推拉杆一端與二號舵面連接，另一端與二號舵機的轉動臂之間構成滑動副；三號推拉杆一端與三號舵面連接，另一端與三號舵機的轉動臂之間構成滑動副；四號推拉杆一端與四號舵面連接，另一端與四號舵機的轉動臂之間構成滑動副；深度傳感器安裝在外殼上，端部與水接觸，用於測量水中盤形航行器所處的深度。
[0005]水中盤形航行器在水中處於關機靜止狀態時，其重心位於立軸軸線上靠近立軸中部的位置上，浮心位於航行器形心處，根據重力與浮力平衡的原理，此時水中盤形航行器的水平主軸處於水平方向，立軸處於豎直方向；盤形航行器的平均密度比水稍小，在水中接近懸浮狀態，只有很小部分圓柱面露出水面。
[0006]水中盤形航行器在運動或定點保持時其外殼始終處於繞水平主軸旋轉的狀態，並且水平主軸處於水平方向，兩端面處於豎直方向；在水中的前進及後退、上升及下潛、定點保持通過外殼的旋轉與一號舵面、二號舵面、三號舵面、四號舵面的伸出及收回之間的配合來實現。
[0007]水中盤形航行器外殼繞水平主軸的旋轉運動通過外旋驅動電機帶動外旋驅動齒輪、外旋驅動齒輪帶動外旋從動齒輪從而帶動與外旋從動齒輪固連的外殼實現。由於外旋驅動電機、支架、立軸以及與立軸連接部分的重量較大，重心位於立軸中下部，當立軸偏離豎直位置時重力相對於水平軸線形成回復力矩，偏離角度越大則回復力矩越大，阻止這些部分繼續旋轉，因此外殼的旋轉不會造成立軸繞盤形航行器的水平軸線持續旋轉，只會使立軸繞水平軸線轉過一個小角度，稍微偏離豎直方向。
[0008]水中盤形航行器在水平面內的轉彎或原地繞豎直方向的旋轉通過方向從動齒輪與方向驅動齒輪之間的作用力與反作用力以及相對轉動實現。方向驅動電機帶動方向驅動齒輪運動，由於方向驅動齒輪與方向從動齒輪之間的哨合，造成與方向驅動電機固連在一起的圓柱殼、託板、電池組共同向一個方向旋轉，與方向從動齒輪固連的立軸、水平主軸帶動外殼向相反方向旋轉，從而實現盤形航行器的原地旋轉或水平面內的轉彎運動。方向驅動電機的正反轉分別對應航行器的兩個不同的旋轉方向或轉彎方向。
[0009]水中盤形航行器由前進改為後退,或由下潛改為上升時，可通過改變外旋驅動電機的旋轉方向從而改變外殼的旋轉方向，同時一號舵面、二號舵面、三號舵面、四號舵面的伸出及收回時序相應變化來實現。一號舵面、二號舵面、三號舵面、四號舵面的伸出及收回動作分別通過一號舵機、二號舵機、三號舵機、四號舵機驅動一號推拉杆、二號推拉杆、三號推拉杆、四號推拉杆來實現。各舵機的驅動時機與時序信號由控制器經計算後給出。
[0010]一號舵面、二號舵面、三號舵面、四號舵面這四個舵面的伸出及收回時機根據各個舵面與水平方向或豎直方向之間的夾角來確定。各個舵面與水平方向或豎直方向之間的夾角由編碼器和姿態航向傳感器測得的參數共同確定，其中編碼器用於獲得各個舵面與立軸之間的夾角，姿態航向傳感器用於獲得立軸與水平或豎直方向之間的夾角，這兩個夾角的代數和即為各個舵面與水平或豎直方向之間的夾角。
[0011]水中盤形航行器的前進、後退以及升潛控制與轉彎控制結合應用，即可實現水下任意軌跡的運動，或實現水下定點位置保持。
[0012]上導電滑環與下導電滑環這兩個導電滑環的作用是為相對轉動的結構之間提供連續的電源及信號線連接通路。上導電滑環為一號舵機、二號舵機、三號舵機、四號舵機、深度傳感器與控制器之間提供電源及信號線連接通路，下導電滑環為方向驅動電機、電池組與控制器之間提供電源及信號線連接通路。
[0013]水中盤形航行器上可安裝全球定位系統或北鬥定位系統接收機，當水中盤形航行器上浮到部分露出水面時，可通過上述接收機接收到的定位信號確定自身所處準確位置。
[0014]控制器負責完成所有信息採集、計算及控制功能，包括收集編碼器、姿態航向傳感器、深度傳感器以及全球定位系統或北鬥定位系統信息，將收集到的信息進行計算後實時獲得各舵面與水平方向或豎直方向之間的夾角、外殼的旋轉角速度、航向或水平主軸指向、航行器深度、航行器絕對位置等參數，然後根據相應參數及控制算法對外旋驅動電機、方向驅動電機、一號舵機、二號舵機、三號舵機、四號舵機進行控制，進而控制各舵面的伸出及收回時機和時序、外殼旋轉速度、航向或水平主軸的指向等，最終實現水下或水面作業。
[0015]有益效果:
[0016]①該水中盤形航行器可作為載體搭載探測設備對水面、空中及水下環境進行長期探測；②盤形航行器外殼的旋轉運動可用來作為一種有效的探測運動方式；③能夠實現水下前進、後退、升潛、定點保持、原地轉彎等多種靈活運動方式，特別適合在空間狹小、環境複雜的水下環境作業對舵機舵面系統容錯性強，即使只剩下一套舵機舵面系統正常工作仍能通過相關算法保證盤形航行器完成水下定點保持、水中航行等作業任務；⑤舵機舵面系統數量可增多，能夠使盤形航行器水中運動更加平穩，並進一步增強系統對舵機舵面系統的容錯能力該水中盤形航行器的新型總體結構為利用波浪補充電量從而實現海上長期值守提供了可能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明一種水中盤形航行器主視剖面圖；
[0018]圖2是本發明一種水中盤形航行器俯視剖面圖；
[0019]圖3是本發明一種水中盤形航行器側視剖面圖；
[0020]圖4是本發明一種水中盤形航行器前進控制方法示意圖；
[0021]圖5是本發明一種水中盤形航行器豎直下潛或定點保持控制方法示意圖；
[0022]圖6是本發明一種水中盤形航行器前進並保持或改變深度的控制方法示意圖；
[0023]圖7是本發明一種水中盤形航行器原地繞豎直方向旋轉或水平面內轉彎控制方法示意圖。
[0024]圖中:1 一外殼、2 —支架、3 —外旋從動齒輪、4 一右主軸承、5 —水平主軸、6 —上軸承、7 —圓柱殼、8 —方向驅動電機、9 一方向驅動齒輪、10--號舵面、11 一方向從動齒輪、12 —下軸承、13 —託板、14 一下導電滑環、15 —電池組、16 —立軸、17 —上導電滑環、18 一左主軸承、19 一軸承壓環、20 —外旋驅動電機、21 —三號舵面、22 —碼盤座、23 —左球軸承、24 —碼盤軸、25 —右球軸承、26 —碼盤齒輪、27 —外旋驅動齒輪、28 —平鍵、29 —託盤、30 —控制器、31 —四號舵面、32 —姿態航向傳感器、33 —編碼器、34 —二號舵面、35 —
四號舵機、36 —四號推拉杆、37--號舵機、38--號推拉杆、39 —二號舵機、40 —二號推拉杆、41 一三號舵機、42 —三號推拉杆、43 —深度傳感器。
【具體實施方式】
[0025]參見圖1，圖2，圖3，本發明的水中盤形航行器包括:外殼1、支架2、外旋從動齒輪
3、右主軸承4、水平主軸5、上軸承6、圓柱殼7、方向驅動電機8、方向驅動齒輪9、一號舵面10、方向從動齒輪11、下軸承12、託板13、下導電滑環14、電池組15、立軸16、上導電滑環17、左主軸承18、軸承壓環19、外旋驅動電機20、三號舵面21、碼盤座22、左球軸承23、碼盤軸24、右球軸承25、碼盤齒輪26、外旋驅動齒輪27、平鍵28、託盤29、控制器30、四號舵面31、姿態航向傳感器32、編碼器33、二號舵面34、四號舵機35、四號推拉杆36、一號舵機37、一號推拉杆38、二號舵機39、二號推拉杆40、三號舵機41、三號推拉杆42、深度傳感器43。外殼1為短圓柱形，與水接觸的各連接處密封防水；水平主軸5通過右主軸承4和左主軸承18支撐在外殼1上，其軸線與外殼1軸線重合；右主軸承4和左主軸承18分別通過外旋從動齒輪3和軸承壓環19壓在外殼1上並用螺釘固定；上導電滑環17用螺釘將其內環和外環分別固定在水平主軸5和外殼1上；支架2通過螺釘和平鍵28定位並固定在水平主軸5上；外旋驅動電機20用螺釘固定在支架2上；外旋驅動齒輪27通過螺釘和鍵定位並固定在外旋驅動電機20的輸出軸上，與外旋從動齒輪3構成齒輪副；碼盤座22用螺釘固定在支架2上；左球軸承23、碼盤軸24、右球軸承25、碼盤齒輪26用螺釘固定在碼盤座22上，其中碼盤齒輪26通過鍵進行軸向定位並與外旋驅動齒輪27構成齒輪副；編碼器33的類型為絕對位置式，其內環和外環分別用螺釘固定在碼盤軸24和支架2上；託盤29用螺釘固定在水平主軸5上；控制器30和姿態航向傳感器32用螺釘固定在託盤29上；立軸16用螺母固定在水平主軸5上，與水平主軸5固連成一體，立軸16的軸線與水平主軸5的軸線相交於整個外殼1的形心處；託板13用螺釘固定在圓柱殼7上；圓柱殼7和託板13通過上軸承6和下軸承12支撐在立軸16上；下導電滑環14通過螺釘將其內環和外環分別固定在立軸16和託板13上；方向從動齒輪11用螺釘固定在立軸16上；方向驅動電機8用螺釘固定在託板13上；方向驅動齒輪9通過螺釘和鍵定位並固定在方向驅動電機8的輸出軸上，與方向從動齒輪11構成齒輪副；電池組15用螺釘固定在託板13上；一號推拉杆38—端與一號舵面10連接,另一端與一號舵機37的轉動臂之間構成滑動副；二號推拉杆40 —端與二號舵面34連接，另一端與二號舵機39的轉動臂之間構成滑動副；三號推拉杆42 —端與三號舵面21連接，另一端與三號舵機41的轉動臂之間構成滑動副；四號推拉杆36 —端與四號舵面31連接，另一端與四號舵機35的轉動臂之間構成滑動副；深度傳感器43安裝在外殼1上，端部與水接觸，用於測量水中盤形航行器所處深度。
[0026]水中盤形航行器在水中處於關機靜止狀態時，其重心位於立軸16軸線上靠近立軸16中部的位置上，浮心位於航行器形心上，根據重力與浮力平衡的原理，此時水中盤形航行器的水平主軸5處於水平方向，立軸16處於豎直方向；盤形航行器的平均密度比水稍小，在水中接近懸浮狀態，只有很小部分露出水面。
[0027]參見圖4、圖5、圖6，水中盤形航行器在運動或定點保持時其外殼1始終處於繞水平主軸5旋轉的狀態，並且水平主軸5處於水平方向。
[0028]參見圖4、圖5、圖6，水中盤形航行器外殼1繞水平主軸5的旋轉運動通過外旋驅動電機20帶動外旋驅動齒輪27、外旋驅動齒輪27帶動外旋從動齒輪3從而帶動與外旋從動齒輪3固連的外殼1實現。由於外旋驅動電機20、支架2、立軸16以及與立軸16連接部分的重量較大，這些部分的總重心位於立軸16中下部，當立軸16偏離豎直位置時重力相對於水平軸線形成回復力矩，偏離角度越大則回復力矩越大，阻止這些部分繼續旋轉，因此外殼1的旋轉不會造成立軸16繞盤形航行器的水平軸線持續旋轉，只會使立軸16繞水平軸線轉過一個小角度，稍微偏離豎直方向。
[0029]參見圖1、圖3、圖7，水中盤形航行器在水平面內的轉彎或原地繞豎直方向的旋轉通過方向從動齒輪11與方向驅動齒輪9之間的作用力與反作用力以及相對轉動實現。方向驅動電機20帶動方向驅動齒輪9運動，由於方向驅動齒輪9與方向從動齒輪11之間的嚙合，造成與方向驅動電機20固連在一起的圓柱殼7、託板13、電池組15向一個方向旋轉，與方向從動齒輪11固連的立軸16、水平主軸5帶動外殼1向相反方向旋轉，從而實現盤形航行器的原地旋轉或水平面內的轉彎運動。方向驅動電機20的正反轉分別對應航行器的兩個不同的旋轉方向或轉彎方向。
[0030]圖4所示為水中盤形航行器前進控制方法示意圖。當一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31在外殼1旋轉到圖中所示的舵面伸出位置時，在各自對應的一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35驅動下，各舵面從航行器內部伸出；同樣，當各舵面在外殼1旋轉到圖中所示的舵面收回位置時，在各自對應舵機的驅動下，各舵面收回到航行器內部。各舵面處於伸出狀態時為航行器提供推力，使航行器向前運動。
[0031]圖5所示為水中盤形航行器豎直下潛或定點保持控制方法示意圖。當一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31在外殼1旋轉到圖中所示的舵面伸出位置時，在各自對應的一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35驅動下,各舵面從航行器內部伸出；同樣，當各舵面在外殼1旋轉到圖中所示的舵面收回位置時，在各自對應舵機的驅動下，各舵面收回到航行器內部。各舵面處於伸出狀態時為航行器提供推力，使航行器在水中定點懸浮或豎直向下運動。
[0032]圖6所示為水中盤形航行器前進並保持或改變深度的控制方法示意圖。當一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31在外殼1旋轉到圖中所示的舵面伸出位置時，在各自對應的一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35驅動下，各舵面從航行器內部伸出；同樣，當各舵面在外殼1旋轉到圖中所示的舵面收回位置時，在各自對應舵機的驅動下，各舵面收回到航行器內部。各舵面處於伸出狀態時為航行器提供推力，使航行器在水中保持一定深度或改變深度同時向前運動。水中盤形航行器的前進、後退以及升潛控制作用與圖7所示的轉彎控制作用結合時，即可實現水下任意軌跡的運動。
[0033]水中盤形航行器由前進改為後退，或由下潛改為上升時，可通過改變外旋驅動電機20的旋轉方向從而改變外殼1的旋轉方向，同時一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31的伸出及收回時序相應變化來實現。一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31的伸出及收回動作分別通過一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35驅動一號推拉杆38、二號推拉杆40、三號推拉杆42、四號推拉杆36來實現。各舵機的驅動時機與時序信號由控制器30經計算後給出。
[0034]參見圖4、圖5、圖6，一號舵面10、二號舵面34、三號舵面21、四號舵面31這四個舵面的伸出及收回時機根據各舵面與水平方向或豎直方向間的夾角來確定。各舵面與水平方向或豎直方向之間的夾角由編碼器33和姿態航向傳感器32測得的參數共同確定，其中編碼器33用於獲得各舵面與立軸16之間的夾角，姿態航向傳感器32用於獲得立軸16與水平或豎直方向之間的夾角，這兩個夾角的代數和即為各舵面與水平或豎直方向之間的夾角。
[0035]上導電滑環17與下導電滑環14這兩個導電滑環的作用是為相對轉動的結構之間提供連續的電源及信號線連接通路。上導電滑環17為一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35、深度傳感器43與控制器30之間提供電源及信號線連接通路，下導電滑環14為方向驅動電機8、電池組15與控制器30之間提供電源及信號線連接通路。
[0036]水中盤形航行器上可安裝全球定位系統或北鬥定位系統接收機，當水中盤形航行器上浮到部分露出水面時，可通過上述接收機接收到的定位信號確定自身所處準確位置。
[0037]控制器30負責完成所有信息採集、計算及控制功能，包括收集編碼器33、姿態航向傳感器32、深度傳感器43以及全球定位系統或北鬥定位系統的信息，將收集到的信息進行計算後實時獲得各舵面與水平方向或豎直方向之間的夾角、外殼1的旋轉角速度、航向或水平主軸5指向、航行器深度、航行器絕對位置等參數，然後根據相應參數及控制算法對外旋驅動電機20、方向驅動電機8、一號舵機37、二號舵機39、三號舵機41、四號舵機35進行控制，進而控制各舵面的伸出及收回時機和時序、外殼1旋轉速度、航向或水平主軸5的指向等，最終實現水下或水面作業。
【權利要求】
1.一種水中盤形航行器，包括外殼(I)、支架(2)、外旋從動齒輪(3)、右主軸承(4)、水平主軸(5)、上軸承(6)、圓柱殼(7)、方向驅動電機(8)、方向驅動齒輪(9)、一號舵面(10)、方向從動齒輪(11)、下軸承(12)、託板(13)、下導電滑環(14)、電池組(15)、立軸(16)、上導電滑環(17)、左主軸承(18)、軸承壓環(19)、外旋驅動電機(20)、三號舵面(21)、碼盤座(22)、左球軸承(23)、碼盤軸(24)、右球軸承(25)、碼盤齒輪(26)、外旋驅動齒輪(27)、平鍵(28)、託盤(29)、控制器(30)、四號舵面(31)、姿態航向傳感器(32)、編碼器(33)、二號舵面(34)、四號舵機(35)、四號推拉杆(36)、一號舵機(37)、一號推拉杆(38)、二號舵機(39)、二號推拉杆(40)、三號舵機(41)、三號推拉杆(42)、深度傳感器(43);其特徵在於:外殼(I)為短圓柱形，與水接觸的各連接處密封防水；水平主軸(5)通過右主軸承(4)和左主軸承(18)支撐在外殼(I)上，其軸線與外殼(I)軸線重合；右主軸承(4)和左主軸承(18)分別通過外旋從動齒輪(3)和軸承壓環(19)壓在外殼(I)上並用螺釘固定；上導電滑環(17)用螺釘將其內環和外環分別固定在水平主軸(5)和外殼(I)上；支架(2)通過螺釘和平鍵(28)定位並固定在水平主軸(5)上；外旋驅動電機(20)用螺釘固定在支架(2)上；外旋驅動齒輪(27)通過螺釘和鍵定位並固定在外旋驅動電機(20)的輸出軸上，與外旋從動齒輪(3)構成齒輪副；碼盤座(22)用螺釘固定在支架(2)上；左球軸承(23)、碼盤軸(24)、右球軸承(25)、碼盤齒輪(26)用螺釘固定在碼盤座(22)上，其中碼盤齒輪(26)通過鍵進行軸向定位並與外旋驅動齒輪(27)構成齒輪副；編碼器(33)的類型為絕對位置式，其內環和外環分別用螺釘固定在碼盤軸(24)和支架(2)上；託盤(29)用螺釘固定在水平主軸(5)上；控制器(30)和姿態航向傳感器(32)用螺釘固定在託盤(29)上；立軸(16)用螺母固定在水平主軸(5)上，與水平主軸(5)固連成一體，立軸(16)的軸線與水平主軸(5)的軸線垂直相交於整個外殼(I)的形心處；託板(13)用螺釘固定在圓柱殼(7)上；圓柱殼(7)和託板(13)通過上軸承(6)和下軸承(12)支撐在立軸(16)上；下導電滑環(14)通過螺釘將其內環和外環分別固定在立軸(16)和託板(13)上；方向從動齒輪(11)用螺釘固定在立軸(16)上；方向驅動電機(8)用螺釘固定在託板(13)上；方向驅動齒輪(9)通過螺釘和鍵定位並固定在方向驅動電機⑶的輸出軸上，與方向從動齒輪(11)構成齒輪副；電池組(15)用螺釘固定在託板(13)上；一號推拉杆(38) —端與一號舵面(10)連接,另一端與一號舵機(37)的轉動臂之間構成滑動副；二號推拉杆(40) —端與二號舵面(34)連接，另一端與二號舵機(39)的轉動臂之間構成滑動副；三號推拉杆(42) —端與三號舵面(21)連接，另一端與三號舵機(41)的轉動臂之間構成滑動副；四號推拉杆(36) —端與四號舵面(31)連接，另一端與四號舵機(35)的轉動臂之間構成滑動副；深度傳感器(43)安裝在外殼(I)上，％5部與水接觸。
2.如權利要求1所述的一種水中盤形航行器，其特徵在於:外形為短圓柱形；在水中靜止或運動時，由於重力與浮力之間的相互作用，使得圓柱軸線呈水平方向，兩個圓柱端面呈豎直方向；平均密度比水略小，關機時在水中接近懸浮狀態，有很小部分圓柱面露出水面；在水下運動或保持在水下設定位置時，外殼(I)始終以一定角速度繞自身軸線旋轉，這種旋轉運動與各個舵面的伸出以及收回的時機、時序相互配合，為航行器的上升、下潛、前進、後退以及水下定點位置保持提供所需的控制力；方向驅動齒輪(9)與方向從動齒輪(11)所構成的齒輪副之間的作用力與反作用力致使外殼(I)能夠與外殼(I)內部的其它相關部分繞豎直方向朝相反方向旋轉，外殼(I)的這種旋轉使得盤形航行器具有航向控制能力；盤形航行器的升潛、前進以及後退控制與航向控制組合應用，即可實現水下任意軌跡的運動及水下定點位置保持。
【文檔編號】B63G8/00GK104443321SQ201410778960
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】邵志宇, 馮順山 申請人:北京理工大學