一种用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构的制作方法

本申请涉及无人艇武器装备，具体为一种用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构，是一种采用空心轴抗弯与转轴抗扭分离式设计的弯扭解耦型轴系结构。

背景技术：

1、随着无人艇在海防巡逻、侦察监视、火力打击等领域的广泛应用，艇载模块化发射装置的技术要求日益提高。轴系结构作为发射装置俯仰传动系统的核心组成部分，需要同时满足高精度射角装定、快速俯仰响应、大冲击载荷承载及海洋环境耐久等多重苛刻要求。

2、现有技术中，发射装置的俯仰轴系结构通常采用实心轴与轴承直接配合的整体式设计方案。在该方案中，实心轴需同时承担俯仰驱动扭矩传递和发射冲击产生的倾覆弯矩，弯扭组合工况耦合严重。然而，对于无人艇，特别是小型无人艇而言，存在以下两个关键问题：第一，挂载的发射筒及其载荷的重心距离轴系支撑点较远，形成较大的力臂；第二，小型无人艇在复杂海况下运动响应剧烈，横摇、纵摇加速度大，导致轴系承受的弯矩大幅增加。在这两个因素的共同作用下，轴系承受的弯矩远大于常规设计工况，弯扭耦合问题更加突出。

3、现有技术主要存在以下不足：一是弯扭耦合导致疲劳失效，实心轴需同时承担抗弯和抗扭功能，在巨大弯矩的持续作用下，轴体表面应力水平高，弯扭组合交变载荷易导致轴系过早疲劳失效；二是偏磨影响精度，轴系缺乏有效的弯扭解耦设计，在长期大弯矩交变载荷作用下，轴承和轴表面产生不均匀磨损，射角装定精度随使用时间下降；三是维护困难，轴系集成度高，部件更换需整体拆卸，不适应无人艇的战场快速保障要求；四是抗冲击性能不足，发射后坐力与大弯矩耦合作用下，轴系易产生轴向窜动和同轴度偏差，影响发射稳定性。

4、因此，亟需一种能够有效应对大弯矩工况、实现弯扭解耦承载、具备模块化易维护特点的新型发射装置轴系结构。

技术实现思路

1、本申请旨在解决针对小型无人艇因挂载载荷重心远离轴系支撑点且海面加速度大所导致的轴系弯矩过大问题，提供一种弯扭解耦的模块化发射装置轴系结构，实现抗弯功能与抗扭功能的独立承载，避免弯扭耦合导致的疲劳失效，同时兼顾模块化维护和海洋环境适应性。

2、根据本申请的一个方面，提供一种用于无人艇的模块化发射装置轴系结构，包括双列圆锥滚子轴承1、双列深沟球轴承2、空心轴3、转轴4、膜片联轴器5、减速机及电机6、锁紧螺母7、挂载法兰8以及安装固定用托架9；

3、所述双列圆锥滚子轴承1安装于安装固定用托架9上的耳轴座与空心轴3之间，为整个轴系提供稳定的回转基准，同时承受俯仰运动产生的径向载荷、轴向载荷以及发射后坐带来的大倾覆力矩；

4、所述双列深沟球轴承2安装于空心轴3与转轴4之间，为整个轴系提供稳定的回转基准，同时补偿空心轴受载产生的角偏差，避免转轴受空心轴变形牵连产生额外弯曲应力，保证转轴仅传递扭矩不承受额外弯矩。

5、所述空心轴3采用高强度合金钢整体锻造成型的中空一体化结构，通过螺栓连接固定在耳板上，为轴承和转轴提供精密安装基准；空心轴3承担主要的抗弯功能，凭借其大截面惯性矩有效抵御因挂载重心远离和无人艇剧烈运动产生的巨大弯矩，同时隔绝外部振动冲击，保护内部传动部件；

6、所述转轴4为俯仰扭矩的核心传递部件，装配于空心轴3内部，与空心轴3之间存在间隙；一端通过矩形花键与挂载法兰8连接，另一端与膜片联轴器5通过渐开线花键连接；轴体经热处理强化，具备优异的抗扭强度和抗疲劳性能，可将伺服系统的驱动扭矩无间隙、低损耗地传递至负载端；

7、所述膜片联轴器5实现俯仰伺服输出到转轴的扭矩传递与误差补偿，具备轴向与角向补偿能力，可抵消安装误差和结构受力变形带来的同轴度偏差，消除传动附加载荷，保证扭矩的稳定均匀传递；

8、所述减速机及电机6连接膜片联轴器，传递驱动扭矩；

9、所述锁紧螺母7实现轴承内圈的轴向限位，防止强冲击载荷下出现轴向窜动；

10、所述挂载法兰8连接模块化发射箱，通过矩形花键与转轴4连接实现发射装置的俯仰同步运动。

11、所述安装固定用托架9为模块化发射装置轴系的承载结构。

12、本申请的弯扭解耦设计针对小型无人艇的特定工况：一方面，挂载的模块化载荷及其有效载荷的重心与轴系支撑点之间存在较大距离，形成显著力臂，在无人艇运动加速度作用下产生巨大弯矩；另一方面，小型无人艇质量轻、吃水浅，在海浪作用下横摇和纵摇加速度大，进一步放大了轴系承受的弯矩。在这两方面因素的共同作用下，轴系承受的弯矩远大于常规舰载设备的工况，传统实心轴方案无法满足要求。

13、为此，本申请将轴系的抗弯承载功能与扭矩传递功能分离至不同的部件实现：空心轴作为外层支撑基体，通过其大截面惯性矩承担弯矩载荷；转轴作为内层传动件，独立承担扭矩传递任务；膜片联轴器在扭矩输入端实现误差补偿。弯扭分离设计的核心优势在于：承受巨大弯矩的空心轴和传递扭矩的转轴可分别按抗弯和抗扭工况进行独立优化设计，各自达到最优状态，从根本上解决了传统实心轴在弯扭大耦合工况下设计矛盾的难题。

14、本申请的有益效果体现在以下方面：

15、1.弯扭解耦，大幅提升寿命：通过空心轴抗弯、转轴抗扭的分离式设计，将大弯矩和扭矩分别由不同部件独立承载。空心轴以最大截面惯性矩承受因挂载重心远和小艇加速度大产生的巨大弯矩，转轴专注扭矩传递。弯扭分离后，各部件可分别按单一工况优化，避免了传统实心轴在大弯矩和扭矩耦合作用下的过早疲劳失效，轴系工作寿命显著提升。

16、2.承载能力强，适应恶劣海况：空心轴采用高强度合金钢整体锻造，凭借空心截面的大抗弯系数，有效承载小型无人艇在复杂海况下因剧烈摇摆和挂载重心远而产生的巨大弯矩，保证轴系在极端工况下的结构完整性。

17、3.快速响应，射角精度高：转轴独立承担扭矩传递，采用中空减重和花键无间隙连接，降低了转动惯量，实现了俯仰运动的快速响应。弯扭分离消除了弹性变形对射角精度的影响。

18、4.抗冲击，发射稳定：双列圆锥滚子轴承成对安装配合锁紧螺母预紧，在大冲击载荷下有效防止轴向窜动，空心轴整体锻造具备优异的抗冲击韧性。

19、5.模块化设计，维护便捷：各部件可独立拆装更换，无需整体拆卸轴系，适应无人艇战场快速保障要求。

1.一种用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的用于无人艇模块化俯仰发射装置的轴系结构，其特征在于，