[发明专利]一种基于齿轮传动的水下滑翔机太阳能翼板展开机构

说明书

本发明公开了一种基于齿轮传动的水下滑翔机太阳能翼板展开机构，通过齿轮齿条机构的展开机构，扩展太阳能水下滑翔机太阳能翼板的面积，有效缩短水下滑翔机在水面充电的时间，使滑翔机增加水下有效作业时间。水下滑翔机太阳能翼板展开机构由直流电机、齿轮组、传动轴、安装支架、齿条、多块太阳能翼板组成；直流电机采用齿轮组进行减速，通过传动轴将驱动力矩传输到位于水下滑翔机两侧的齿轮齿条机构上；齿轮齿条机构将旋转运动转化成直线运动，从而带动固连在齿条上的太阳能翼板向前后方向展开，使太阳能翼板面积得到扩展，为延长太阳能水下滑翔机的水下有效作业时间以及提高太阳能水下滑翔机的航程提供可靠的技术支撑。

技术领域

本发明涉及水下滑翔机领域，具体地说，涉及一种基于齿轮传动的水下滑翔机太阳能翼板展开机构。

背景技术

水下滑翔机(Autonomous Underwater Glider，AUG)是无人水下航行器的一种，由于其利用净浮力和姿态角调整获得推进力，能源消耗小，只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源，并且具有效率高、续航力大可达上千公里的特点。其与传统水下航行器相比，水下滑翔机具有作业时间长、航行距离大、作业费用低和对母船的依靠性小等优点。将水下滑翔机用于海洋环境监测与测量，将有助于提高海洋环境观测的时间和空间密度，提高人类监测海洋环境的能力。

为了进一步提高水下滑翔机的航程，达到上万公里甚至环球航行，需要滑翔机具有能源自持能力，因此，利用太阳能源的太阳能水下滑翔机应运而生。它自身携带太阳能电池板，将太阳能转化成电能，为太阳能水下滑翔机航行驱动、远程控制等系统提供能源。太阳能水下滑翔机解决了长时间水下作业引起的航行器补充能源频率过高的问题，但由于太阳能电池板的转换效率不高，实际应用的晶体硅太阳能电池板的效率不到20％，在太阳能电池板面积一定的情况下，导致太阳能水下滑翔机的水面充电时间较长，水下有效作业时间缩短。

日本研究人员研制了一款太阳能驱动的AUG原理样机“SORA”，该样机的机翼上装有成组的太阳能电池板，但是由于机翼面积有限，无法扩展太阳能电池板面积，导致充电时间较长。

在专利CN203780780U中公开了一种太阳能水下机器人，该机器人通过设置在机器人壳体表面的太阳能电池板为航行器提供能源，但是该机器人的壳体上端面面积较小，浮上水面进行充电的时间过长，导致水下有效作业时间缩短。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服太阳能水下滑翔机水面充电时间长的问题，本发明提出一种基于齿轮传动的水下滑翔机太阳能翼板展开机构，通过设计基于齿轮传动的展开机构来扩展太阳能水下滑翔机太阳能翼板的面积，有效地缩短水下滑翔机在水面充电的时间，有助于滑翔机增加水下有效作业时间和航程。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括齿轮齿条传动机构、翼板展开机构、安装段、滑翔机主体，齿轮齿条传动机构与翼板展开机构位于滑翔机主体的中间部位，其特征在于所述齿轮齿条传动机构包括直流电机、第一齿轮、第二齿轮、第一传动轴、第三齿轮、第四齿轮、第二传动轴、第五齿轮、第六齿轮、第一齿条、第二齿条、第三齿条、第四齿条和安装支架，直流电机固定在安装支架内，第一齿轮与直流电机输出轴固连位于安装支架外侧；第二传动轴通过轴承安装在安装支架上，第四齿轮固定在第二传动轴中间部位；第五齿轮、第六齿轮通过键与第二传动轴固连以传递扭矩，且第五齿轮、第六齿轮分别位于第二传动轴两端，第一齿条与第二齿条分别位于第五齿轮下方和上方，且与第五齿轮啮合传动，第三齿条与第四齿条分别位于第六齿轮的下方和上方，且与第六齿轮啮合传动；第一齿条、第二齿条与第三齿条、第四齿条同平面等间距平行安装；第一传动轴通过轴承安装在安装支架上，第一传动轴位于直流电机与第二传动轴之间，第二齿轮位于安装支架外侧与第一传动轴固连，且与第一齿轮啮合传动，实现第一级减速；第三齿轮与第一传动轴固连，且与第四齿轮啮合传动，实现第二级减速；安装支架通过螺栓固连在安装段的底座上；