本技术方案涉及水下航行器领域,特别是一种水下航行器尾舵自动调节系统。该系统包括四个呈十字形布置于航行器壳体周向外壁的舵板,以及位于壳体内的舵机仓和舵机。舵机仓内设计有特定的结构,以实现对舵板的精确调节,提高航行器的操控性和稳定性。
背景技术
海洋拥有着丰富的矿产资源、生物资源和空间资源,是人类解决资源难题的希望。作为人类对海洋资源的勘探和开发的重要工具,水下航行器有着广泛的应用前景。在水下航行器进行作业时,往往需要其具备高自主性,即能够快速灵活的进行姿态控制。对水下航行器进行姿态控制的方法主要有尾舵控制和多螺旋桨联合控制两种,相较于多螺旋桨控制,尾舵控制具有控制简单、成本低,能耗小等优点。此外,由于螺旋桨在水中工作时,往往会在螺旋桨转动的相反方向形成一定的反力矩,转速越快,反力矩越大,这会对航行器的运动稳定性和可靠性造成影响。因此采用尾舵对航行器的姿态进行控制是比较广泛的一种方式。
CN110733621A提出了一种基于直线传动的尾舵调节机构。该机构通过第一、第二卡盘固定在尾部壳体上,整体进行封装。当直线磁力耦合电机通过伸缩杆轴向移动时,将会带动第一翼板和第二翼板绕第二卡盘铰支的转轴进行的旋转摆动。当第一翼板与第二翼板处于航行器左右两个方向上时,翼板的上下转动会使航行器绕浮心上下摆动,从而实现航行器的俯仰姿态控制,当第一翼板与第二翼板处于航行器上下两个方向上时,翼板的左右转动会使航行器绕浮心左右摆动,从而实现航行器的偏航姿态控制。该机构能为尾舵提供较大的摆动力矩,但仅有一对翼板可以转动,当需要姿态从俯仰调节变为偏航调节时还需航行器自身旋转90°,这无疑增加了控制难度和成本,同时也意味着无法对航行器同时进行俯仰和偏航姿态进行调节。
CN117163272A提出了一种基于齿轮传动的尾舵调节机构。该机构由两个舵机作为动力源,分别带动一对锥齿轮做啮合运动,从而使尾舵按指定角度转动,来控制水下航行器在运动过程中的姿态。该机构结构简单,可实现尾舵的快速调节,但采用多组齿轮进行传动,增加了安装难度和机构尺寸,不利于在一些小型的水下航行器上使用。
CN213566412U设计了一种基于防水舵机的尾舵调节机构。该机构采用防水舵机和齿轮组的传动组合,使尾舵调节机构不需要设计额外的防水结构,减少了装配工序和安装成本。但防水舵机的密封腔体较薄,通常耐压能力较差,意味着航行器无法工作在较深水域,若将其密封腔体加厚不仅会增大尾舵调节机构的整体尺寸和重量,还会增加制造成本,因此通用性较差。
实现思路