用于水下滑翔器可缩放翼装置.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 202010157717.2 (22)申请日 2020.03.09 (71)申请人 中国船舶科学研究中心 （中国船舶 重工集团公司第七0二研究所） 地址 214082 江苏省无锡市山水东路222号 (72)发明人 徐令令王健张华曹园山 张安通陈伟顾媛媛刘志勇 (74)专利代理机构 无锡华源专利商标事务所 (普通合伙) 32228 代理人 聂启新 (51)Int.Cl. B63G 8/18(2006.01) B63B 1/30(2006.01) B63B 1/26(2006.01)。

2、 B63B 1/24(2020.01) (54)发明名称 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置 (57)摘要 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 包括水 下滑翔器， 所述水下滑翔器的两侧对称安装有可 缩放翼， 单个可缩放翼的安装结构为： 包括水下 滑翔器的耐压壳体， 所述耐压壳体上固定有机架 体， 所述机架体上固定安装驱动系统， 所述机架 体上还固定有旋转基座， 所述旋转基座上铰接有 首缘支撑杆， 所述首缘支撑杆的顶部通过插销铰 接有尾缘支撑杆， 所述尾缘支撑杆成折弯型结 构， 所述尾缘支撑杆的底部通过同样的插销铰接 有滑块， 所述滑块固定在滑块连接座上， 所述滑 块连接座与驱动系统的输出端连接， 通。

3、过驱动系 统驱动滑块连接座在水平方向的滑移； 所述首缘 支撑杆、 尾缘支撑杆和滑块连接座的内部安装有 弹性支撑结构。 工作可靠。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 111268075 A 2020.06.12 CN 111268075 A 1.一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 包括水下滑翔器(1)， 其特征在于： 所述水下滑 翔器(1)的两侧对称安装有可缩放翼(2)， 单个可缩放翼(2)的安装结构为： 包括水下滑翔器(1)的耐压壳体(101)， 所述耐压壳体 (101)上固定有机架体(14)， 所述机架体(14)上固定安装驱动系统(6)， 所述机架体(14)上 还固定有旋转基座(7)。

4、， 所述旋转基座(7)上铰接有首缘支撑杆(8)， 所述首缘支撑杆(8)的 顶部通过插销(9)铰接有尾缘支撑杆(11)， 所述尾缘支撑杆(11)成折弯型结构， 所述尾缘支 撑杆(11)的底部通过同样的插销(9)铰接有滑块(12)， 所述滑块(12)固定在滑块连接座 (10)上， 所述滑块连接座(10)与驱动系统(6)的输出端连接， 通过驱动系统(6)驱动滑块连 接座(10)在水平方向的滑移； 所述首缘支撑杆(8)、 尾缘支撑杆(11)和滑块连接座(10)的内部安装有弹性支撑结构 (4)。 2.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 其特征在于： 所述驱动系统 (6)的结构为： 包括电。

5、机(18)， 所述电机(18)的输出端通过联轴器(19)安装有丝杆(22)， 所 述丝杆(22)的端头通过轴承(20)支撑安装在丝杠固定筒(21)中， 所述丝杠固定筒(21)的端 部通过紧固件与电机(18)的罩壳连接， 所述丝杠(22)上配合安装有螺母(24)， 所述螺母 (24)与滑块连接座(10)固定， 螺母(24)的滑移带动滑块连接座(10)同步滑移。 3.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 其特征在于： 机架体(14)上 还安装有滑轨(13)， 所述滑块(12)沿着滑轨(13)滑移。 4.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 其特征在于： 所述弹性支撑 结。

6、构(4)采用波纹板结构(15)， 所述波纹板结构(15)的外部包裹有弹性硅胶(16)， 波纹板结 构(15)的一端与首缘支撑杆(8)连接， 另一端通过螺钉(17)与尾缘支撑杆(11)连接。 5.如权利要求1所述的一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 其特征在于： 所述机架体 (14)焊接在耐压壳体(101)的外部， 形成一体。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111268075 A 2 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置 技术领域 0001 本发明涉及技术海洋工程系统与装备技术领域， 尤其是一种用于水下滑翔器可缩 放翼装置。 背景技术 0002 水下滑翔器是一种新型的水下航行器， 利用净浮力和姿态角。

7、调整获得推进力， 能 源消耗小， 能够长期在水下执行海洋环境探测和检测。 0003 水平翼是水下滑翔器重要的附体， 其主要功能为提供滑翔时的升力， 并保证垂直 面运动稳定性。 0004 目前， 随着海洋环境探测和监测作业任务的复杂化， 衍生了混合驱动滑翔器， 即在 滑翔器尾部适配了推进器， 使其获得了一定的航速和机动性， 但由于水平翼为较大， 在高速 航行时阻力很大(约占总阻力的30)， 航速很难继续提高， 同时对高航速下的运动稳定性 也会产生明显的不利影响， 机动性也有一定限制， 采用当前水平翼的结构形式很难获得高 航速和高机动性。 发明内容 0005 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，。

8、 提供一种用于水下滑翔器可缩放翼装 置， 从而采用蒙皮支撑结构及弹性蒙皮组合结构形式， 改变水平翼后掠角、 展弦比及面积大 小， 实现水下滑翔器水动力外形的改变， 达到减小高速航行阻力并提高航行稳定性的目的。 0006 本发明所采用的技术方案如下： 0007 一种用于水下滑翔器可缩放翼装置， 包括水下滑翔器， 所述水下滑翔器的两侧对 称安装有可缩放翼， 0008 单个可缩放翼的安装结构为： 包括水下滑翔器的耐压壳体， 所述耐压壳体上固定 有机架体， 所述机架体上固定安装驱动系统， 所述机架体上还固定有旋转基座， 所述旋转基 座上铰接有首缘支撑杆， 所述首缘支撑杆的顶部通过插销铰接有尾缘支撑杆，。

9、 所述尾缘支 撑杆成折弯型结构， 所述尾缘支撑杆的底部通过同样的插销铰接有滑块， 所述滑块固定在 滑块连接座上， 所述滑块连接座与驱动系统的输出端连接， 通过驱动系统驱动滑块连接座 在水平方向的滑移； 0009 所述首缘支撑杆、 尾缘支撑杆和滑块连接座的内部安装有弹性支撑结构。 0010 其进一步技术方案在于： 0011 所述驱动系统的结构为： 包括电机， 所述电机的输出端通过联轴器安装有丝杆， 所 述丝杆的端头通过轴承支撑安装在丝杠固定筒中， 所述丝杠固定筒的端部通过紧固件与电 机的罩壳连接， 所述丝杠上配合安装有螺母， 所述螺母与滑块连接座固定， 螺母的滑移带动 滑块连接座同步滑移。 00。

10、12 机架体上还安装有滑轨， 所述滑块沿着滑轨滑移。 0013 所述弹性支撑结构采用波纹板结构， 所述波纹板结构的外部包裹有弹性硅胶， 波 说明书 1/4 页 3 CN 111268075 A 3 纹板结构的一端与首缘支撑杆连接， 另一端通过螺钉与尾缘支撑杆连接。 0014 所述机架体焊接在耐压壳体的外部， 形成一体。 0015 本发明的有益效果如下： 0016 本发明结构紧凑、 合理， 操作方便， 通过弹性支撑结构及弹性硅胶组合结构的设 计， 采用的可缩放翼形技术， 可根据任务模式进行水下滑翔器外形重构， 在滑翔探测时滑翔 翼放出、 可感知环境条件自适应调整翼形以提高滑翔性能； 高速航行时滑。

11、翔翼收回， 可有效 减小高速航行阻力并提高航行稳定性， 具有快速机动能力， 有效解决水下滑翔器低速滑翔 探测与高速航行搜索功能的有机融合。 0017 本发明主要功能是改变水下滑翔器水平翼的面积、 展弦比及后掠角， 达到改变水 下滑翔器升阻比目的， 实现水下滑翔器水动力构型低速滑翔和高速航行两种工作模式的转 换。 附图说明 0018 图1为本发明的结构示意图(水下滑翔器展翼状态)。 0019 图2为本发明的结构示意图(水下滑翔器收翼状态)。 0020 图3为本发明水下滑翔器的结构示意图。 0021 图4为本发明单个可缩放翼的结构示意图(展翼状态) 0022 图5为本发明单个可缩放翼的结构示意图(。

12、收翼状态)。 0023 图6为本发明单个可缩放翼的俯视图。 0024 图7为本发明驱动系统的结构示意图。 0025 其中： 1、 水下滑翔器； 101、 耐压壳体； 2、 可缩放翼； 3、 执行机构； 4、 弹性支撑结构； 6、 驱动系统； 7、 旋转基座； 8、 首缘支撑杆； 9、 插销； 10、 滑块连接座； 11、 尾缘支撑杆； 12、 滑 块； 13、 滑轨； 14、 机架体； 15、 波纹板； 16、 弹性硅胶； 17、 螺钉； 18、 电机； 19、 联轴器； 20、 轴承； 21、 丝杠固定筒； 22、 丝杠； 23、 导向键； 24、 螺母。 具体实施方式 0026 下面结合附。

13、图， 说明本发明的具体实施方式。 0027 如图1、 图2和图3所示， 本实施例的用于水下滑翔器可缩放翼装置， 包括水下滑翔 器1， 水下滑翔器1的两侧对称安装有可缩放翼2， 0028 如图4和图5所示， 单个可缩放翼2的安装结构为： 包括水下滑翔器1的耐压壳体 101， 耐压壳体101上固定有机架体14， 机架体14上固定安装驱动系统6， 机架体14上还固定 有旋转基座7， 旋转基座7上铰接有首缘支撑杆8， 首缘支撑杆8的顶部通过插销9铰接有尾缘 支撑杆11， 尾缘支撑杆11成折弯型结构， 尾缘支撑杆11的底部通过同样的插销9铰接有滑块 12， 滑块12固定在滑块连接座10上， 滑块连接座1。

14、0与驱动系统6的输出端连接， 通过驱动系 统6驱动滑块连接座10在水平方向的滑移； 0029 首缘支撑杆8、 尾缘支撑杆11和滑块连接座10围成的空间内部安装有弹性支撑结 构4。 0030 如图6所示， 弹性支撑结构4采用波纹板结构15， 波纹板结构15的外部包裹有弹性 硅胶16， 波纹板结构15的一端与首缘支撑杆8连接， 另一端通过螺钉17与尾缘支撑杆11连 说明书 2/4 页 4 CN 111268075 A 4 接。 0031 如图7所示， 驱动系统6的结构为： 包括电机18， 电机18的输出端通过联轴器19安装 有丝杆22， 丝杆22的端头通过轴承20支撑安装在丝杠固定筒21中， 丝杠。

15、固定筒21的端部通 过紧固件与电机18的罩壳连接， 丝杠22上配合安装有螺母24， 螺母24与滑块连接座10固定， 螺母24的滑移带动滑块连接座10同步滑移。 0032 机架体14上还安装有滑轨13， 滑块12沿着滑轨13滑移。 0033 机架体14焊接在耐压壳体101的外部， 形成一体。 0034 本发明的具体结构与功能如下： 0035 可缩放翼2主要包括执行机构3(由首缘支撑杆8、 尾缘支撑杆11和滑块连接座10构 成)、 弹性支撑结构4、 弹性硅胶16、 驱动系统6， 驱动系统6为执行机构3提供动力输入， 0036 执行机构3压缩和展开弹性支撑结构4， 弹性硅胶16保持缩放翼表面光滑， 。

16、水下滑 翔器1根据作业任务控制可缩放翼2的面积及后掠角的大小， 分别实现水下滑翔器1的展翼 状态(图1)及水下滑翔器1的收翼状态(图2)。 0037 可缩放翼2主支撑骨架采用曲柄滑块机构， 主要包括旋转基座7、 首缘支撑杆8、 插 销9、 滑块连接座10、 尾缘支撑杆11、 滑块12， 滑轨13、 机架体14组成， 整个机构集旋转、 滑动 为一体， 可缩放翼2的外部受力以及弹性支撑结构4的变化， 都是通过该结构骨架实现。 0038 首缘支撑杆8两端有旋转副， 在旋转副上分别安装插销9， 首缘支撑杆8通过插销9 可绕旋转基座7旋转， 尾缘支撑杆11通过插销9可绕首缘支撑杆8旋转， 旋转基座7通过。

17、锁紧 件固定在机架体14上。 0039 插销9的功能是保证支撑杆在旋转过程中不发生卡死， 实现支撑杆的旋转运动。 0040 尾缘支撑杆11通过插销9定位在滑块12上， 可以绕着滑块连接座10做旋转运动， 滑 块连接座10通过紧固件安装在螺母24上， 滑块12可以在滑轨13上面前后滑动， 以此来改变 尾缘支撑杆11与机架体14之间的夹角。 0041 首缘支撑杆8和尾缘支撑杆11绕各种机架体14上的支撑点进行旋转， 通过滑块12 作为驱动元件， 确定首缘支撑杆8和尾缘支撑杆11的位置和角度， 实现改变可缩放翼2的后 掠角和面积。 0042 弹性支撑结构4采用波纹板结构15布置在可缩放翼2的内部， 。

18、该结构形式法向和面 法向都具有较高的承载能力， 能够满足可缩放翼2大幅度的变形， 又能承载一定的水动力。 0043 弹性支撑结构4一端与首缘支撑杆8连接， 一端与尾缘支撑杆11连接， 通过螺钉17 进行固定， 外表面覆盖一层弹性硅胶16。 0044 驱动系统6主要包括电机18、 联轴器19、 轴承20、 丝杠22、 丝杠固定筒21、 导向键23、 螺母24等。 0045 电机18旋转带动丝杠22旋转， 螺母24将丝杠22的旋转运动转换为直线运动， 螺母 24带动滑块12移动， 改变滑块12的位置， 实现对执行机构3的动作。 0046 当螺母24向丝杠固定筒21缩短时， 执行机构3朝向耐压壳体1。

19、01旋转运动， 可缩放 翼2的面积减小、 后掠角减小， 当螺母24向丝杠固定筒21伸长时， 执行机构3远离耐压壳体 101旋转运动， 可缩放翼2的面积增大、 后掠角增大。 0047 通过精确控制电机18的转动角度， 控制螺母24的位移量， 闭环控制可缩放翼2的变 化。 说明书 3/4 页 5 CN 111268075 A 5 0048 整个驱动系统6通过锁紧件固定在耐压壳体101上的机架体14上面， 机架体14固定 在耐压壳体101上， 确保驱动系统6在动作时不发生位移。 0049 螺母24与丝杠22之间通过螺旋副来传动， 通过合理的设计丝杠22相关传动参数， 能够使丝杠22具有自锁功能， 即。

20、丝杠22停止运动后螺母24在受力的情况下也不会发生运 动。 0050 在螺母24上安装导向键23， 一方面能够确保螺母24在丝杠固定筒21滑动， 另一方 能够保证螺母24不与丝杠22一起旋转， 能够有效的将丝杠的旋转运动转换为直线运动。 0051 丝杠22一端通过角接触轴承(轴承20)安装在丝杠固定筒21上， 该轴承20能够承受 较大的轴向力， 两个角接触球轴承通过背靠背的安装形式能够承载丝杠22的正向拉力和反 向拉力。 0052 丝杠22需要承受推力的时候， 一个角接触球轴承(轴承20)承受该推力， 当丝杠22 需要承受拉力的时候， 另一个角接触球轴承承受拉力。 0053 以上描述是对本发明的解释， 不是对发明的限定， 本发明所限定的范围参见权利 要求， 在本发明的保护范围之内， 可以作任何形式的修改。 说明书 4/4 页 6 CN 111268075 A 6 图1 图2 说明书附图 1/4 页 7 CN 111268075 A 7 图3 说明书附图 2/4 页 8 CN 111268075 A 8 图4 图5 说明书附图 3/4 页 9 CN 111268075 A 9 图6 图7 说明书附图 4/4 页 10 CN 111268075 A 10 。