适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机制造技术

本发明专利技术公开了适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，包括第一液压缸、第二液压缸，第一液压缸的活动端固定连接第一拨叉，第二液压缸的活动端固定连接第二拨叉，第一拨叉、第二拨叉内均开设U型槽，还包括安装座，安装座上连接第一球头、第二球头，第一球头与第二球头垂直，第一球头活动连接在第一拨叉的U型槽内，第二球头活动连接在第二拨叉的U型槽内，安装座上还连接舵片；通过液压缸内活塞杆的直线输出，推拉与其相连接的拨叉，控制球头的旋转，最终实现对舵片后掠支起与舵面翻转的精确双向控制，满足超空泡航行器在不同航速航行状态下对稳定可控的不同需求，为超空泡航行器的进一步研究奠定了基础。器的进一步研究奠定了基础。器的进一步研究奠定了基础。

【技术实现步骤摘要】
适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机


[0001]本专利技术属于航行器平衡控制设备
，具体涉及适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机。

技术介绍

[0002]相比于传统全沾湿水下航行器，超空泡航行器拥有极少的沾湿面积，其余大部分位置均被空泡覆盖的全新流动模式，大幅度减小了航行阻力，在航行速度上取得了突破性进展，具有重要的战略意义和军事价值。
[0003]与常规水下航行器相比，水下超空泡航行器的大部分或者全部都被超空泡包裹，其周围流场更加复杂，动力学特性大不相同。艉舵作为航行器重要的控制部件，在超空化和传统全沾湿两种流动模式下，其布局与工作方式必然也存在较大差异。
[0004]常规全沾湿水下航行器其壳体的流体动力作用点比较靠前，稳定性较差，需要较大的稳定面才能保证弹道的平衡可控，因而艉舵在作为操纵面的同时也要兼顾成为稳定面。此时需要舵片有较大的沾湿面积，以满足航行器的稳定可控。而对于超空泡航行器，航行时同时存在低速全沾湿航行状态与高速超空泡航行状态。当其以低速全沾湿态航行时，与常规全沾湿航行器的航行要求相同，需要配备较大的舵片，以提供可同时满足弹道平衡可控的舵力。当其以高速超空泡状态航行时，其滑水力作用点作用于航行体的后半部分，稳定性较高，不需要较大的舵片就可以维持航行器的稳定航行，此时艉舵只需要作为操纵面提供满足航行器机动性所需的舵力。并且由于航行速度极高，轻微舵力就会对航行造成较大的扰动，因此该阶段仅需要较小的舵片沾湿区域。并且当以高速超空泡状态航行时，若仍采用传统全沾湿航行器的舵片布局，则舵片阻力将成为航行器的主要阻力，若舵片过大则会导致阻力系数过大，制约航行器的航行速度，降低航行器的机动能力。同时，舵片与空泡相互作用，对航行器的流体动力特性造成影响。舵片的存在将影响空泡内气体的流动与分布特性，改变主体空泡的形状与大小，进一步影响泡体的位置耦合关系，进而影响航行器的受力特性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，能够满足超空泡航行器在不同航速航行状态下对稳定可控的不同需求。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，包括第一液压缸、第二液压缸，第一液压缸的活动端固定连接第一拨叉，第二液压缸的活动端固定连接第二拨叉，第一拨叉、第二拨叉内均开设U型槽，还包括安装座，安装座上连接第一球头、第二球头，第一球头与第二球头垂直，第一球头活动连接在第一拨叉的U型槽内，第二球头活动连接在第二拨叉的U型槽内，安装座上还连接舵片。
[0007]本专利技术的特点还在于：
[0008]安装座包括圆柱状的上端盖、下端盖，上端盖、下端盖通过螺钉连接形成圆柱体，
圆柱体底面连接第一球头，圆柱体侧面连接第二球头，圆柱体侧面活动连接用于固定舵机的固定支架，圆柱体还固定连接舵片。
[0009]上端盖、下端盖相互连接的一面中部均开设半球槽，且上端盖、下端盖相互连接的一面还开设支架槽，支架槽与半球槽相通，上端盖、下端盖的半球槽之间连接第三球头，固定支架穿过支架槽连接第三球头。
[0010]支架槽与固定支架之间存在极小间隙。
[0011]第一液压缸、第二液压缸均包括缸体，缸体两端分别连接油缸端盖，缸体内活动连接活塞，第一液压缸上还开设进油口、出油口，进油口、出油口分居活塞两侧，活塞两侧分别连接一个活塞杆一端，每个活塞杆另一端穿过相对的油缸端盖作为活动端。
[0012]缸体与每个油缸端盖之间还连接第一密封圈。
[0013]缸体与活塞之间连接第二密封圈。
[0014]缸体上位于进油口处连接进油管，缸体上位于出油口处连接出油管。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]1、本专利技术双自由度艉舵舵机可通过一套舵机实现后掠支起与舵面翻转两种舵片运动状态，同时满足超高速水下航行器在低速全沾湿状态下和高速超空泡航行状态下的不同控制需求；
[0017]2、本专利技术双自由度艉舵舵机，采用液压系统中的球头结构相比于齿轮齿条等结构更加紧凑，尺寸较小，在航行器内所占空间更小，使得在航行器的狭小空间内得以布局，也更能为航行器节省空间；
[0018]3、本专利技术双自由度艉舵舵机，采用液压系统，不需要做特殊的防水处理，在航行的使用过程中具有较大的可靠性和安全性。
附图说明
[0019]图1为超空泡航行器以低速全沾湿态下的舵片支起状态图；
[0020]图2为超空泡航行器以高速超空泡态下的舵片后掠状态图；
[0021]图3为本专利技术适用于超空泡航行器的双自由度艉舵舵机结构示意图；
[0022]图4为本专利技术舵机中的安装座结构示意图；
[0023]图5为本专利技术舵机中所用拨叉结构示意图；
[0024]图6为本专利技术舵机控制后掠操作示意图；
[0025]图7为本专利技术舵机控制支起操作示意图；
[0026]图8为本专利技术舵机控制舵面翻转操作示意图。
[0027]图中，1.第一液压缸，2.缸体，3.油缸端盖，4.活塞，5.第一拨叉，6.固定支架，7.舵片，8.安装座，9.第二拨叉，10.第二液压缸，11.活塞杆，12.半球槽，13.支架槽，14.下端盖，15.第一球头，16.第二球头，17.上端盖，18.空化器，19.第三球头，20.第二密封圈，21.第一密封圈，22.进油管，23.出油口，24.进油口，25.出油管，26.航行器锥段，27.航行器柱段，28.尾喷管，29.超空泡。
具体实施方式
[0028]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0029]当超空泡航行器以低速全沾湿状态航行时，其流体动力作用点比较靠前，稳定性较差，需要配备较大的舵片，即需要有较大的舵片沾湿面积，以提供保证弹道稳定可控的舵力，如附图1所示。当以高速超空泡状态航行时，流体动力作用点靠后，航行器稳定性较好，此时仅需要较小的舵片沾湿面积就可维持航行器的稳定航行。同时，对于高速超空泡航行器，形成超空泡29，较小的舵片沾湿面积可避免舵片阻力过大制约航行器的航行速度，同时可降低舵片对航行器流体动力特性的影响，如附图2所示；基于此，本专利技术提出一种适用于超空泡航行器的双自由度艉舵舵机，能够满足超空泡航行器在不同航速航行状态下对稳定可控的不同需求。
[0030]如图1、图2所示为一个完整的超空泡航行器外形结构，包括空泡器18、航行器锥段26、航行器柱段27、尾喷管28，航行器锥段26、航行器柱段27内部连接舵机，舵机上连接舵片7。
[0031]本专利技术适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，如图3所示，采用液压系统，包括两个液压缸，通过活塞杆推拉拨叉，分别控制绕中心球头两个方向的转动，实现两个自由度的运动。其中液压缸在系统中为执行机构，通过推拉拨叉，使得球头在拨叉内转动，进而操舵器带动舵片转动至所需角度，球头位于安装座内，为“关节”装置，拨叉为连接装置，固定支架将整个舵机固定。
[0032]本专利技术适用于超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，其特征在于，包括第一液压缸(1)、第二液压缸(10)，所述第一液压缸(1)的活动端固定连接第一拨叉(5)，所述第二液压缸(10)的活动端固定连接第二拨叉(9)，所述第一拨叉(5)、第二拨叉(9)内均开设U型槽，还包括安装座(8)，所述安装座(8)上连接第一球头(15)、第二球头(16)，所述第一球头(15)与第二球头(16)垂直，所述第一球头(15)活动连接在第一拨叉(5)的U型槽内，所述第二球头(16)活动连接在第二拨叉(9)的U型槽内，所述安装座(8)上还连接舵片(7)。2.根据权利要求1所述适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，其特征在于，所述安装座(8)包括圆柱状的上端盖(17)、下端盖(14)，所述上端盖(17)、下端盖(14)通过螺钉连接形成圆柱体，所述圆柱体底面连接第一球头(15)，所述圆柱体侧面连接第二球头(16)，所述圆柱体侧面活动连接用于固定舵机的固定支架(6)，所述圆柱体还固定连接舵片(7)。3.根据权利要求2所述适用于超高速水下航行器的双自由度艉舵舵机，其特征在于，所述上端盖(17)、下端盖(14)相互连接的一面中部均开设半球槽(12)，且上端盖(17)、下端盖(14)相互连接的一面还开设支架槽(13)，所述支架槽(13)与半球槽(12)相通，所述上端盖(17)、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李代金，周舒宁，黄闯，罗凯，王宜菲，王谦，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：