[发明专利]一种AUV用操纵一体化装置

说明书

一种AUV用操纵一体化装置，属于尾部推进和操舵技术领域。本发明能够综合考虑应用环境，从总体布置空间，兼顾高效低噪、振动等要求。本发明中AUV外形为鱼雷型，由一套主螺旋桨推进装置、两套操舵装置(尾部十字舵分布)、一体化尾轴以及支座组成，模块化设计简化了产品维修及保养；本发明一体化尾轴结构为螺旋桨传力结构件、舵叶和舵杆安装结构件、操舵装置支撑结构件及AUV本体联接件的“四合一”构件，由于尾轴外径越小其尾部漩涡越少，水下阻力越小，本发明中装置尾轴外径可达145mm，能够显著减小水下阻力和能源消耗，提高航行效率。

技术领域

本发明涉及一种AUV用操纵一体化装置，属于尾部推进和操舵技术领域。

背景技术

自主无人水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)作为探索海洋、开发资源和军事作钱等水下应用的必要手段，特别是随着技术的成熟、海上作战等军事需求和近海工业发展等商业需求，其发展趋势演变为下潜深度更深、航行里程更远、体积更小，以及功能更加强大等内容。

航速和续航力是评价其航行性能优劣的重要方面，增大航速和提高续航力的直接方法便是降低其在水下航行时所受到的阻力，低阻力技术主要取决于新型流体动力设计以及舵设计。现有的AUV在阻力设计、高效推进，以及操舵系统方面，存在动力和控制装置体积大，且由于推进装置和操舵装置分开布置，占用太多AUV空间，不利于AUV的总体布置，大的体积也意味着相对大的阻力，能源利用率相对较低；且不易保养和维护。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种AUV用操纵一体化装置，其尾轴结构为螺旋桨传力结构件、舵叶和舵杆安装结构件、操舵装置支撑结构件及AUV本体联接件的“四合一”构件，能够显著减小水下阻力和能源消耗，提高下潜深度和航行效率。

本发明的技术解决方案是：一种AUV用操纵一体化装置，包括推进电机、支座、尾轴、传动轴、舵机、连杆、摇臂和摇臂支撑件；所述传动轴、舵机、连杆、摇臂和摇臂支撑件位于所述尾轴内；所述推进电机固定安装在尾轴一端，所述传动轴一端与推进电机转子固定连接，另一端穿出尾轴与外部螺旋桨固定连接；所述舵机固定安装在所述尾轴内壁上，所述舵机的动力端铰接所述连杆，所述连杆与摇臂铰接；所述摇臂一端伸出尾轴，与外部舵叶相连，所述尾轴上开有用于伸出所述摇臂的安装孔，所述摇臂支撑件固定安装在所述安装孔内，与摇臂固定连接，实现所述舵机带动连杆推动摇臂摆动，控制与摇臂相连的外部舵叶旋转；所述支座位于推进电机尾部，与AUV内壳固定连接。

进一步地，所述舵机包括在尾轴横截面方向互相垂直分布的方向舵舵机和升降舵舵机，且所述方向舵舵机和升降舵舵机与传动轴的距离相等。

进一步地，所述连杆包括方向舵连杆和升降舵连杆，所述摇臂包括两个方向摇臂和两个升降摇臂；所述方向舵舵机的动力端铰接所述方向舵连杆，所述方向舵连杆与方向摇臂铰接；所述升降舵舵机的动力端铰接所述升降舵连杆，所述升降舵连杆与升降摇臂铰接；所述安装孔有四个，均匀周向分布在尾轴上；所述两个方向摇臂和两个升降摇臂分别沿径向从四个安装孔内伸出，并分别与外部舵叶连接。

进一步地，所述摇臂支撑件为轴承结构。

进一步地，所述舵机的动力端铰接所述连杆，所述连杆与摇臂铰接，具体为：所述舵机的动力端通过销轴铰接所述连杆，所述连杆通过销轴与摇臂铰接。

进一步地，所述尾轴的半径为135～145mm。

进一步地，所述传动轴的轴外径为20～28mm。

进一步地，所述舵机固定安装在所述尾轴内壁上，具体为：所述舵机通过法兰固定安装在所述尾轴内壁上。

进一步地，还包括在尾轴外部安装的与AUV固定连接的外法兰结构。

进一步地，所述推进电机为永磁同步电机。