用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器及方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010746279.3 (22)申请日 2020.07.29 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市津南区海河教育园雅 观路135号天津大学北洋园校区 (72)发明人 杨亚楠王树新刘冰汐刘崇义 张宏伟王延辉刘玉红 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 刘子文 (51)Int.Cl. G01P 5/26(2006.01) G01P 13/02(2006.01) G01P 1/02(2006.01) (54)发明名称 用于千。

2、米级海洋风能无人航行器的风速风 向传感器及方法 (57)摘要 本发明公开一种用于千米级海洋风能无人 航行器的风速风向传感器及方法， 在随同航行器 入水下潜过程中， 风速风向传感器由承压腔体承 受海水压力作用， 并通过密封圈防止密封腔体进 水， 使密封腔体内零部件受到保护； 风速风向传 感器的密封腔体外器件均为机械式零部件， 在海 水中浸泡无损坏。 在海洋风动无人航行器出水并 漂浮在海面过程中， 风速风向传感器通过计算风 杯带动脉冲齿轮切割光电感应组件光束的频率 以实施风速测量； 通过检测光电感应组件光束穿 过格雷码盘夹缝时产生角度偏转以实施风向测 量。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 C。

3、N 112034202 A 2020.12.04 CN 112034202 A 1.一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特征在于， 包括水密插 头(1)、 底座(2)、 承压外壳(3)、 承压端盖(4)、 浸水外壳(5)、 外转轴(6)、 第一轴承(7)、 第二 轴承(8)、 外挡圈(9)、 平面联轴器外磁盘(10)、 平面联轴器内磁盘(11)、 第三轴承(12)、 第四 轴承(13)、 内转轴(14)、 内挡圈(15)、 电路板(16)、 测量元件、 传感器组件和光电感应组件 (26)； 所述底座(2)、 承压外壳(3)、 承压端盖(4)均为回转体结构， 承压端盖(4)、 。

4、承压外壳 (3)、 底座(2)沿回转轴线竖直方向由上至下依次设置并组成风速风向传感器的防水承压密 封腔体； 所述水密插头(1)安装在底座(2)底部回转轴线处的螺纹孔内； 所述浸水外壳(5)为回转体结构并沿回转轴线竖直安装在承压端盖(4)上部， 浸水外壳 (5)的回转轴线处设有第一圆形凹槽(501)和第二圆形凹槽(503)， 第一圆形凹槽(501)和第 二圆形凹槽(503)内分别安装有所述第一轴承(7)和第二轴承(8)， 外转轴(6)安装在第一轴 承(7)、 第二轴承(8)的轴承内圈中并能够绕回转轴线360 转动， 外转轴(6)通过轴肩与第一 轴承(7)内圈上端面轴向接触定位， 外转轴(6)通过。

5、沟槽安装有所述外挡圈(9)， 并通过外挡 圈(9)实现与第二轴承(8)内圈下端面的轴向接触定位； 外转轴(6)底部插入平面联轴器外 磁盘(10)中心孔中； 外转轴(6)顶部安装有测量元件； 所述平面联轴器内磁盘(11)、 第三轴承(12)、 第四轴承(13)、 内转轴(14)、 内挡圈(15)、 电路板(16)沿回转轴线竖直方向由上至下依次放置在防水承压密封腔体内； 承压外壳(3) 中部回转轴线处设置有第三圆形凹槽(301)和第四圆形凹槽(303)， 第三圆形凹槽(301)和 第四圆形凹槽(303)内分别安装有所述第三轴承(12)和第四轴承(13)， 内转轴(14)安装在 第三轴承(12)、 。

6、第四轴承(13)的轴承内圈中并能够绕回转轴线360 转动， 内转轴(14)通过 轴肩与第四轴承(13)内圈下端面轴向接触定位， 内转轴(14)通过沟槽安装有所述内挡圈 (15)， 并通过内挡圈(15)实现与第三轴承(12)内圈上端面的轴向接触定位； 内转轴(14)顶 部插入平面联轴器内磁盘(11)中心孔中； 内转轴(14)底部安装有传感器组件； 所述电路板 (16)为圆形并安装在底座(2)的上端面中心处， 光电感应组件(26)焊接在电路板(16)上并 用于风速、 风向测量； 所述平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)构成一组非接触式磁性联轴器； 平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器。

7、内磁盘(11)沿轴向磁化且充磁方向相反。 2.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 所述水密插头(1)与底座(2)采用轴向密封形式， 底座(2)下端面中心处设置有光滑 凹台面， 水密插头(1)端面设置有沟槽， 沟槽中嵌入有密封圈实现水密插头(1)与底座(2)间 的防水密封； 所述底座(2)下端面设置有周向均布的安装螺纹底孔(201)； 安装螺纹底孔 (201)用于同海洋风动无人航行器的水平安装面连接紧固， 并保持风速风向传感器回转轴 线处于竖直方向； 水密插头(1)用于同海洋风动无人航行器水密电缆连接， 实现为风速风向 传感器24VDC供电及串口。

8、数据传输功能。 3.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 承压端盖(4)下端面和底座(2)上端面均设有沟槽， 沟槽中嵌入有密封圈实现承压 端盖(4)与承压外壳(3)、 底座(2)与承压外壳(3)间的防水密封； 承压端盖(4)、 底座(2)在端 面径向边缘处圆周均布设置螺栓安装孔并由螺栓(17)与承压外壳(3)紧固连接； 所述底座 (2)、 承压外壳(3)、 承压端盖(4)由TC4钛合金或6061-T6铝合金金属材料制成。 权利要求书 1/2 页 2 CN 112034202 A 2 4.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向。

9、传感器， 其特 征在于， 承压外壳(3)、 承压端盖(4)、 浸水外壳(5)之间由螺栓(17)紧固连接， 外转轴(6)通 过第一轴肩(601)与第一轴承(7)内圈上端面轴向接触定位， 通过第二轴肩(604)实现平面 联轴器外磁盘(10)的轴向接触定位； 外转轴(6)与平面联轴器外磁盘(10)的周向固定通过 紧定螺钉(19)实现； 所述浸水外壳(5)、 外转轴(6)使用TC4钛合金或6061-T6铝合金金属材 料制成； 所述第一轴承(7)与第二轴承(8)为陶瓷材质球轴承。 5.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 内转轴(14)通过第三轴肩(141。

10、)与第四轴承(13)内圈下端面轴向接触定位， 通过第 四轴肩(144)实现平面联轴器内磁盘(11)的轴向接触定位； 内转轴(14)与平面联轴器内磁 盘(11)的周向固定通过紧定螺钉(19)实现。 6.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 承压端盖(4)作为隔离罩采用非磁性的铝合金6061-T6材料制成， 将平面联轴器外 磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)隔开； 平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11) 中的N极磁块(20)与S极磁块(21)沿圆周方向交替排列， 形成磁断路连体； 磁力线穿过承压 端盖(4)将平面联轴器外磁盘(10)的。

11、动力与运动传递至平面联轴器内磁盘(11)； 在无风静 止状态， 平面联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)间的N极磁块(20)与S极磁块(21) 相互吸引并成直线排列， 转矩为零； 当平面联轴器外磁盘(10)在风载荷作用下转动时， 平面 联轴器外磁盘(10)与平面联轴器内磁盘(11)间形成偏移转角， 平面联轴器外磁盘(10)内的 N极磁块与对应的平面联轴器内磁盘(11)内的S极磁块产生拉动作用， 平面联轴器外磁盘 (10)内的S极磁块与对应的平面联轴器内磁盘(11)内的N极磁块产生推动作用， 实现平面联 轴器内磁盘(11)跟随平面联轴器外磁盘(10)转动。 7.根据权利要求1所述一种用。

12、于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 所述测量元件包括用于测量风速的风杯(22)和用于测量风向的风标(23)。 8.根据权利要求1所述一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 其特 征在于， 所述传感器组件包括脉冲齿盘(24)和格雷码盘(25)。 9.一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向方法， 基于权利要求1所述风速风 向传感器， 其特征在于， 包括以下方式： S1、 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风杯(22)、 外转轴(6)、 平面联轴器外磁盘(10) 及密封腔内的平面联轴器内磁盘(11)、 内转轴(14)、 脉冲齿盘(24)旋转； 脉冲齿盘(24。

13、)在光 电感应组件(26)的夹缝中转动并切割光束， 光电感应组件(26)根据脉冲齿盘(24)切割频率 产生与风速成正比的信号输出； S2、 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风标(23)、 外转轴(6)、 平面联轴器外磁盘(10) 及密封腔内的平面联轴器内磁盘(11)、 内转轴(14)、 脉冲齿盘(24)产生角度偏转； 因格雷码 盘(25)在光电感应组件(26)的夹缝中产生角度偏转， 光电感应组件(26)根据穿过格雷码盘 (25)的光束信号整形输出风向检测信号。 权利要求书 2/2 页 3 CN 112034202 A 3 用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器及方法 技术领域 0001。

14、 本发明属于气象监测仪器领域， 具体涉及一种用于海洋风动无人航行器并具备千 米级水深防水、 耐压能力的的风速风向传感器。 背景技术 0002 海洋风动无人航行器是一种可利用海表风能实现航行推进的海洋无人航行器， 此 种借助环境风能推进的方式可显著降低航行器的能量消耗， 增强航行器续航能力与自持 力。 0003 海洋风动无人航行器需配备风速风向传感器， 传感器在航行过程中可获取风速、 风向信息并为航行器的风帆转角、 水舵转角、 航速设定控制提供参考数据。 海洋无人航行器 的航行工况环境对风速风向传感器的防水、 耐压性能提出了更高要求， 一方面， 要求风速风 向传感器在航行器处于水面航行阶段可暴露。

15、在海表环境下进行数据采集工作， 另一方面， 要求风速风向传感器可随航行器进行千米级深度的水下潜行。 0004 现有各型商用风速风向传感器(光电式、 电磁式、 皮托管式、 热式、 超声波式等)防 水性能至多达到水下10m长时浸泡能力， 其与海洋风动无人航行器的千米级深度防水、 耐压 要求有显著差距。 因此， 现有商用风速风向传感器对海洋风动无人航行器并不适用， 需研制 一种适用于海洋风动无人航行器的具备千米级水深防水、 耐压能力的新型风速风向传感 器。 发明内容 0005 本发明的目的是针对现有各型商用风速风向传感器防水、 耐压性能无法满足传感 器随海洋风动无人航行器进行千米级水深潜行的问题， 。

16、研制一种适用于海洋风动无人航行 器的具备千米级水深防水、 耐压能力的新型风速风向传感器及方法。 0006 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 0007 一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向传感器， 包括水密插头、 底座、 承 压外壳、 承压端盖、 浸水外壳、 外转轴、 第一轴承、 第二轴承、 外挡圈、 平面联轴器外磁盘、 平 面联轴器内磁盘、 第三轴承、 第四轴承、 内转轴、 内挡圈、 电路板、 测量元件、 传感器组件和光 电感应组件； 0008 所述底座、 承压外壳、 承压端盖均为回转体结构， 承压端盖、 承压外壳、 底座沿回转 轴线竖直方向由上至下依次设置并组成风速风向传感器的防。

17、水承压密封腔体； 所述水密插 头安装在底座底部回转轴线处的螺纹孔内； 0009 所述浸水外壳为回转体结构并沿回转轴线竖直安装在承压端盖上部， 浸水外壳的 回转轴线处设有第一圆形凹槽和第二圆形凹槽， 第一圆形凹槽和第二圆形凹槽内分别安装 有所述第一轴承和第二轴承， 外转轴安装在第一轴承、 第二轴承的轴承内圈中并能够绕回 转轴线 转动， 外转轴通过轴肩与第一轴承内圈上端面轴向接触定位， 外转轴通过沟槽安装 有所述外挡圈， 并通过外挡圈实现与第二轴承内圈下端面的轴向接触定位； 外转轴底部插 说明书 1/5 页 4 CN 112034202 A 4 入平面联轴器外磁盘中心孔中； 外转轴顶部安装有测量元。

18、件； 0010 所述平面联轴器内磁盘、 第三轴承、 第四轴承、 内转轴、 内挡圈、 电路板沿回转轴线 竖直方向由上至下依次放置在防水承压密封腔体内； 承压外壳中部回转轴线处设置有第三 圆形凹槽和第四圆形凹槽， 第三圆形凹槽和第四圆形凹槽内分别安装有所述第三轴承和第 四轴承， 内转轴安装在第三轴承、 第四轴承的轴承内圈中并能够绕回转轴线 转动， 内转轴 通过轴肩与第四轴承内圈下端面轴向接触定位， 内转轴通过沟槽安装有所述内挡圈， 并通 过内挡圈实现与第三轴承内圈上端面的轴向接触定位； 内转轴顶部插入平面联轴器内磁盘 中心孔中； 内转轴底部安装有传感器组件； 所述电路板为圆形并安装在底座的上端面中。

19、心 处， 光电感应组件焊接在电路板上并用于风速、 风向测量； 0011 所述平面联轴器外磁盘与平面联轴器内磁盘构成一组非接触式磁性联轴器； 平面 联轴器外磁盘与平面联轴器内磁盘沿轴向磁化且充磁方向相反。 0012 进一步的， 所述水密插头与底座采用轴向密封形式， 底座下端面中心处设置有光 滑凹台面， 水密插头端面设置有沟槽， 沟槽中嵌入有密封圈实现水密插头与底座间的防水 密封； 所述底座下端面设置有周向均布的安装螺纹底孔； 安装螺纹底孔用于同海洋风动无 人航行器的水平安装面连接紧固， 并保持风速风向传感器回转轴线处于竖直方向； 水密插 头用于同海洋风动无人航行器水密电缆连接， 实现为风速风向传。

20、感器24VDC供电及串口数 据传输功能。 0013 进一步的， 承压端盖下端面和底座上端面均设有沟槽， 沟槽中嵌入有密封圈实现 承压端盖与承压外壳、 底座与承压外壳间的防水密封； 承压端盖、 底座在端面径向边缘处圆 周均布设置螺栓安装孔并由螺栓与承压外壳紧固连接； 所述底座、 承压外壳、 承压端盖由 TC4钛合金或6061-T6铝合金金属材料制成。 0014 进一步的， 承压外壳、 承压端盖、 浸水外壳之间由螺栓紧固连接， 外转轴通过第一 轴肩与第一轴承内圈上端面轴向接触定位， 通过第二轴肩实现平面联轴器外磁盘的轴向接 触定位； 外转轴与平面联轴器外磁盘的周向固定通过紧定螺钉实现； 所述浸水外。

21、壳、 外转轴 使用TC4钛合金或6061-T6铝合金金属材料制成； 所述第一轴承与第二轴承为陶瓷材质球轴 承。 0015 进一步的， 内转轴通过第三轴肩与第四轴承内圈下端面轴向接触定位， 通过第四 轴肩实现平面联轴器内磁盘的轴向接触定位； 内转轴与平面联轴器内磁盘的周向固定通过 紧定螺钉实现。 0016 进一步的， 承压端盖作为隔离罩采用非磁性的铝合金6061-T6材料制成， 将平面联 轴器外磁盘与平面联轴器内磁盘隔开； 平面联轴器外磁盘与平面联轴器内磁盘中的N极磁 块与S极磁块沿圆周方向交替排列， 形成磁断路连体； 磁力线穿过承压端盖将平面联轴器外 磁盘的动力与运动传递至平面联轴器内磁盘； 。

22、在无风静止状态， 平面联轴器外磁盘与平面 联轴器内磁盘间的N极磁块与S极磁块相互吸引并成直线排列， 转矩为零； 当平面联轴器外 磁盘在风载荷作用下转动时， 平面联轴器外磁盘与平面联轴器内磁盘间形成偏移转角， 平 面联轴器外磁盘内的N极磁块与对应的平面联轴器内磁盘内的S极磁块产生拉动作用， 平面 联轴器外磁盘内的S极磁块与对应的平面联轴器内磁盘内的N极磁块产生推动作用， 实现平 面联轴器内磁盘跟随平面联轴器外磁盘转动。 0017 进一步的， 所述测量元件包括用于测量风速的风杯和用于测量风向的风标。 说明书 2/5 页 5 CN 112034202 A 5 0018 进一步的， 所述传感器组件包括。

23、脉冲齿盘和格雷码盘。 0019 此外还提供一种用于千米级海洋风能无人航行器的风速风向方法， 包括以下方 式： 0020 S1、 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风杯、 外转轴、 平面联轴器外磁盘及密封 腔内的平面联轴器内磁盘、 内转轴、 脉冲齿盘旋转； 脉冲齿盘在光电感应组件的夹缝中转动 并切割光束， 光电感应组件根据脉冲齿盘切割频率产生与风速成正比的信号输出； 0021 S2、 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风标、 外转轴、 平面联轴器外磁盘及密封 腔内的平面联轴器内磁盘、 内转轴、 脉冲齿盘产生角度偏转； 因格雷码盘在光电感应组件的 夹缝中产生角度偏转， 光电感应组件根据穿过格雷码盘。

24、的光束信号整形输出风向检测信 号。 0022 与现有技术相比， 本发明的技术方案所带来的有益效果是： 0023 1.本发明采用水密插头、 底座、 承压外壳、 承压端盖组成承压结构， 并采用静密封 实现了千米级水压防水密封。 相比动密封技术方案， 密封可靠性更高。 相比现有商用风速风 向传感器， 防水性能显著提升。 0024 2.本发明采用平面磁耦合联轴器实现了风速风向传感器内转轴与外转轴间扭矩 的非接触式传递。 与转轴动密封技术方案相比， 本发明采用的平面磁耦合联轴器方案转轴 启动转矩小、 摩擦阻力低， 风速测量中转轴的转速损失少， 风向测量中转轴的转向响应快。 0025 3.本发明风速测量与。

25、风向测量采用相同传动、 耐压、 防水密封技术方案， 通用性 强， 仅需根据测量对象不同， 改变安装在外转轴上末端轴段与内转轴下末端轴段的零件。 0026 4.本发明风速风向传感器的浸水外转轴采用陶瓷材质球轴承支撑并转动， 轴承可 长时间在海水中浸泡使用， 耐腐蚀。 相比采用普通钢质球轴承， 可避免因轴承锈蚀导致的阻 力。 0027 5.本发明工作原理简单， 测量采用机械式传动原理， 各器件设计紧凑小巧、 集成度 高且不需要特殊加工工艺和特殊零部件， 技术成熟， 成本低， 工作可靠性与稳定性高。 0028 6.防水承压密封腔体在随同航行器入水下潜过程中承受海水压力作用， 密封圈防 止密封腔体进水。

26、， 使密封腔体内零部件受到保护； 风速风向传感器的密封腔体外器件均为 机械式零部件， 在海水中浸泡无损坏。 在海洋风动无人航行器出水并漂浮在海面过程中， 风 速风向传感器置于航行器最高点处且保持回转轴线为竖直方向， 周向无障碍物遮挡， 以实 施风速风向测量。 附图说明 0029 图1是本发明风速测量案例结构示意图； 0030 图2是本发明风向测量案例结构示意图； 0031 图3是平面联轴器磁盘示意图 具体实施方式 0032 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述 的具体实施例仅仅用以解释本发明， 并不用于限定本发明。 0033 如图1和图2所示， 一种用于海。

27、洋风动无人航行器的风速风向传感器的主体包括： 说明书 3/5 页 6 CN 112034202 A 6 水密插头1、 底座2、 承压外壳3、 承压端盖4、 浸水外壳5、 外转轴6、 第一轴承7、 第二轴承8、 外 挡圈9、 平面联轴器外磁盘10、 平面联轴器内磁盘11、 第三轴承12、 第四轴承13、 内转轴14、 内 挡圈15、 电路板16、 螺栓17、 密封圈18a、 密封圈18b、 紧定螺钉19。 0034 水密插头1安装在底座2回转轴线处的7/16-20UNF螺纹孔内， 所述水密插头1与底 座2采用轴向密封形式， 底座2下端面中心处设计有直径为24mm， 表面粗糙度Ra1.6 m的光滑。

28、 凹台面， 水密插头1端面设计有沟槽， 密封圈18a嵌入在沟槽中实现水密插头1与底座2间的 防水密封。 所述底座2下端面设计有圆周均布的安装螺纹底孔201。 安装螺纹底孔201用于同 海洋风动无人航行器的水平安装面连接紧固， 并保持风速风向传感器回转轴线处于竖直方 向。 水密插头1用于同海洋风动无人航行器水密电缆连接， 实现为风速风向传感器24VDC供 电及串口数据传输功能。 0035 底座2、 承压外壳3、 承压端盖4均为回转体结构， 承压端盖4、 承压外壳3、 底座2沿回 转轴线竖直方向由上至下依次放置并组成风速风向传感器的防水承压密封腔体。 承压端盖 4下端面、 底座2上端面设计有沟槽，。

29、 密封圈18b嵌入在沟槽中实现承压端盖4与承压外壳3、 底座2与承压外壳3间的防水密封。 承压端盖4、 底座2在端面径向边缘处圆周均布设置螺栓 安装孔并由螺栓17与承压外壳3紧固连接。 0036 平面联轴器内磁盘11、 第三轴承12、 第四轴承13、 内转轴14、 内挡圈15、 电路板16沿 回转轴线竖直方向由上至下依次放置在防水承压密封腔体内。 第三轴承12安装在承压外壳 3回转轴线处的圆形凹槽301中， 第三轴承12外圈下端面与圆形凹槽面302接触定位； 第四轴 承13安装在承压外壳3回转轴线处的圆形凹槽303中， 第四轴承13外圈上端面与圆形凹槽面 304接触定位。 内转轴14安装在第三。

30、轴承12、 第四轴承13的轴承内圈中并可绕回转轴线360 转动， 内转轴14轴肩141与第四轴承13内圈下端面轴向接触定位， 内挡圈15安装在内转轴14 的沟槽142中并实现与第三轴承12内圈上端面的轴向接触定位。 内转轴14上末端轴段143插 入平面联轴器内磁盘11中心孔中， 轴肩144实现平面联轴器内磁盘11的轴向接触定位。 紧定 螺钉19实现内转轴14与平面联轴器内磁盘11的周向固定。 电路板16为圆形并放置在底座2 的上端面中心处， 螺栓17用于紧固电路板16与底座2。 光电感应组件26、 26b焊接在电路板16 上并用于风速、 风向测量。 0037 浸水外壳5为回转体结构并沿回转轴线。

31、竖直安装在承压端盖4上部， 并由螺栓17紧 固连接承压外壳3、 承压端盖4、 浸水外壳5。 第一轴承7安装在浸水外壳5回转轴线处的圆形 凹槽501中， 第一轴承7外圈下端面与圆形凹槽面502接触定位； 第二轴承8安装在浸水外壳5 回转轴线处的圆形凹槽503中， 第二轴承8外圈上端面与圆形凹槽面504接触定位。 外转轴6 安装在第一轴承7、 第二轴承8的轴承内圈中并可绕回转轴线360 转动， 外转轴6轴肩601与 第一轴承7内圈上端面轴向接触定位， 外挡圈9安装在外转轴6的沟槽602中并实现与第二轴 承8内圈下端面的轴向接触定位。 外转轴6下末端轴段603插入平面联轴器外磁盘10中心孔 中， 轴。

32、肩604实现平面联轴器外磁盘10的轴向接触定位。 紧定螺钉19实现外转轴6与平面联 轴器外磁盘10的周向固定。 0038 第一轴承7与第二轴承8为陶瓷材质球轴承， 可长期在海洋环境中使用， 耐海水腐 蚀。 底座2、 承压外壳3、 浸水外壳5、 外转轴6使用但不限于TC4钛合金、 6061-T6铝合金等耐海 水腐蚀的金属材料制成。 0039 如图3所示， 平面联轴器外磁盘10与平面联轴器内磁盘11构成一组非接触式磁性 说明书 4/5 页 7 CN 112034202 A 7 联轴器。 承压端盖4作为隔离罩采用非磁性的铝合金6061-T6材料制成， 将平面联轴器外磁 盘10与承压密封腔体内的平面联。

33、轴器内磁盘11隔开。 平面联轴器外磁盘10与平面联轴器内 磁盘11沿轴向磁化且充磁方向相反。 平面联轴器外磁盘10与平面联轴器内磁盘11中的N极 磁块20与S极磁块21沿圆周方向交替排列， 形成磁断路连体。 磁力线穿过承压端盖4将平面 联轴器外磁盘10的动力与运动传递至平面联轴器内磁盘11。 在无风静止状态， 平面联轴器 外磁盘10与平面联轴器内磁盘11间的N极磁块20与S极磁块21相互吸引并成直线排列， 转矩 为零。 当平面联轴器外磁盘10在风载荷作用下转动时， 平面联轴器外磁盘10与平面联轴器 内磁盘11间形成偏移转角， N极磁块20a对S极磁块21b产生拉动作用， S极磁块21a对N极磁。

34、块 20b产生推动作用， 实现平面联轴器内磁盘11跟随平面联轴器外磁盘10转动。 0040 如图1所示， 一种用于海洋风动无人航行器的风速风向传感器在测量风速案例中， 风杯22安装在外转轴6的上末端轴段605处， 并由轴肩606轴向定位， 紧定螺钉19周向紧固。 脉冲齿盘24安装在内转轴14的下末端轴段145处， 并由轴肩146轴向定位， 紧定螺钉19周向 紧固。 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风杯22、 外转轴6、 平面联轴器外磁盘10及密封腔 内的平面联轴器内磁盘11、 内转轴14、 脉冲齿盘24旋转。 脉冲齿盘24在光电感应组件26的夹 缝中转动并切割光束， 光电感应组件26根据脉冲。

35、齿盘24切割频率产生与风速成正比的信号 输出。 0041 如图2所示， 一种用于海洋风动无人航行器的风速风向传感器在测量风向案例中， 风标23安装在外转轴6的上末端轴段605处， 并由轴肩606轴向定位， 紧定螺钉19周向紧固。 格雷码盘25安装在内转轴14的下末端轴段145处， 并由轴肩146轴向定位， 紧定螺钉19周向 紧固。 测量过程中， 风载荷依次带动外部的风标23、 外转轴6、 平面联轴器外磁盘10及密封腔 内的平面联轴器内磁盘11、 内转轴14、 脉冲齿盘24产生角度偏转。 因格雷码盘25在光电感应 组件26的夹缝中产生角度偏转， 光电感应组件26根据穿过格雷码盘25的光束信号整形。

36、输出 风向检测信号。 0042 本发明用于海洋风动无人航行器的风速风向传感器在随同航行器入水下潜过程 中， 底座2、 承压外壳3、 承压端盖4组成的承压腔体承受海水压力作用， 密封圈防止密封腔体 进水， 密封腔体内零部件受到保护， 风速风向传感器的密封腔体外器件均为机械式零部件， 在海水中浸泡无损坏。 在海洋风动无人航行器出水并漂浮在海面过程中， 风速风向传感器 置于航行器最高点处且保持回转轴线为竖直方向， 周向无障碍物遮挡， 以实施风速风向测 量。 0043 本发明并不限于上文描述的实施方式。 以上对具体实施方式的描述旨在描述和说 明本发明的技术方案， 上述的具体实施方式仅仅是示意性的， 并不是限制性的。 在不脱离本 发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下， 本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可 做出很多形式的具体变换， 这些均属于本发明的保护范围之内。 说明书 5/5 页 8 CN 112034202 A 8 图1 说明书附图 1/3 页 9 CN 112034202 A 9 图2 说明书附图 2/3 页 10 CN 112034202 A 10 图3 说明书附图 3/3 页 11 CN 112034202 A 11 。