用于深海拖体的多姿态调节装置的制作方法

本实用新型涉及水下装备技术领域，特别是一种用于深海拖体的多姿态调节装置。

背景技术：

深海拖曳系统，主要由拖曳母船、拖缆和拖体三部分组成。深海拖曳系统通常其本身没有推进功能，靠母船拖带运动，可在拖体上搭载各种仪器设备，进行近海底、远距离、长时间的海底地形地貌、浅层地质和海水物理化学等调查，具有探测面积广，作业效率高，操控性能好等诸多优势，是深海探测领域中一种重要的技术手段。

随着探测仪器的不断发展，对于深海拖体的运动姿态的要求越来越高。其中，横滚与俯仰是深海拖体运动过程中两个最主要的姿态，当搭载有探测仪器的拖体通过拖缆在水中被母船拖曳时，由于受到海流以及水面母船晃动的影响，有时不能保持稳定的运动姿态，从而影响设备的探测精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种用于深海拖体的多姿态调节装置，实现了对侧翼俯仰和横滚的姿态调节，从而保证深海拖体在拖曳过程中的运动稳定性。

本实用新型的技术方案是：一种用于深海拖体的多姿态调节装置，其中，包括俯仰调节机构和横滚调节机构，俯仰调节机构和横滚调节机构之间通过电机间连接件连接，所述俯仰调节机构包括俯仰调节电机、俯仰调节联轴器、俯仰调节传动轴和连接板，俯仰调节电机的输出轴通过俯仰调节联轴器与俯仰调节传动轴连接，连接板位于侧翼的下方，且连接板与侧翼的底部表面固定连接，俯仰调节传动轴的一端与俯仰调节联轴器连接，另一端通过锁紧螺母与连接板连接，俯仰调节电机固定在电机间连接件上；

所述横滚调节机构包括横滚调节电机、横滚调节联轴器、横滚调节传动轴和电机固定支架，横滚调节电机的输出轴通过横滚调节联轴器与横滚调节传动轴连接，横滚调节传动轴20的一端与横滚调节联轴器连接，另一端与电机间连接件转动连接，横滚调节电机固定在电机固定支架上，电机固定支架与拖体框架之间固定连接。

本实用新型中，所述电机间连接件上固定连接有活页，伸缩杆的底端与活页通过螺栓固定连接，伸缩杆的顶端与浮力材料固定连接。通过活页和伸缩杆对侧翼的横滚动作起到导向作用，同时活页对俯仰调节调节起到了支撑作用。

本实用新型的有益效果是：

通过该装置调节侧翼的俯仰角和横滚角，实现了对深海拖体的俯仰角和横滚角的调节，提高了深海拖体的运动稳定性与数据采集质量，能够实现深海拖体的姿态调节，提高拖体的运动稳定性与作业灵活度，对于海洋环境参数的获取具有重要意义。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图一；

图2是本实用新型的立体结构示意图二；

图3是包含姿态调节装置的深海托体的结构示意图；

图4(a)是当-π/2<θwing<0时侧翼受到的流体阻力；

图4(b)是当0<θwing<π/2时侧翼受到的流体阻力；

图5是深海拖体姿态调节流程图。

图中：1尾翼；2拖体框架；3配重；4姿态调节系统；5深度控制系统；6子系统支撑架；7拖体控制系统；8浮力材料；9侧翼；10伸缩杆；11活页；12电机间连接件；13电机固定支架；14横滚调节电机；15俯仰调节电机；16俯仰调节联轴器；17锁紧螺母；18俯仰调节传动轴；19横滚调节联轴器；20横滚调节传动轴；31连接板。

具体实施方式

为了使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广。因此本实用新型不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1和图2所示，本实用新型所述的用于深海拖体的多姿态调节装置包括俯仰调节机构和横滚调节机构，俯仰调节机构和横滚调节机构之间通过电机间连接件12连接，俯仰调节机构包括俯仰调节电机15、俯仰调节联轴器16、俯仰调节传动轴18和连接板31，俯仰调节电机15的输出轴通过俯仰调节联轴器16与俯仰调节传动轴18连接，连接板31位于侧翼9的下方，且连接板31与侧翼9的底部表面固定连接，俯仰调节传动轴18的一端与俯仰调节联轴器16连接，另一端通过锁紧螺母17与连接板31连接，从而实现了俯仰调节机构与侧翼9的连接。当俯仰调节电机15工作时，通过俯仰调节传动轴18调节侧翼9的俯仰角度。

俯仰调节电机15固定在电机间连接件12上，电机间连接件12上通过螺栓固定连接有活页11，伸缩杆10的底端与活页11通过螺栓固定连接，伸缩杆10的顶端与浮力材料8固定连接。通过活页11和伸缩杆10对侧翼的横滚动作起到导向作用，同时活页11对俯仰调节调节15起到了支撑作用。

横滚调节机构包括横滚调节电机14、横滚调节联轴器19、横滚调节传动轴20和电机固定支架13，横滚调节电机14的输出轴通过横滚调节联轴器19与横滚调节传动轴20连接，横滚调节传动轴20的一端与横滚调节联轴器19连接，另一端与电机间连接件12连接，从而实现了横滚调节机构与俯仰调节机构的连接。横滚调节电机14动作时，通过横滚调节传动轴20调节俯仰调节机构和与俯仰调节机构连接的侧翼9的横滚角度。横滚调节电机14通过螺栓固定在电机固定支架13上，电机固定支架13与拖体框架2之间通过螺栓固定连接。

本实施例中，俯仰调节电机15和横滚调节电机14均为为防水伺服电机。

如图3所示，包含该多姿态调节装置的深海拖体包括尾翼1、拖体框架2、配重3、姿态调节系统4、深度控制系统5、拖体控制系统7、浮力材料8和两侧翼9，尾翼1、配重3、浮力材料8均固定在拖体框架2上，其中浮力材料8位于拖体框架2的前部，尾翼1和配重3位于拖体框架2的后部、姿态调节系统4、深度控制系统5和拖体控制系统7分别通过子系统支撑架6固定在拖体框架2上。两侧翼9均位于拖体框架2内，两侧翼9呈对称设置，姿态调节系统4位于侧翼9的下方，两侧翼9的底部表面分别与姿态调节系统4连接，通过姿态调节系统4对侧翼的运动姿态进行调节，从而实现对深海拖体的俯仰角和横滚角的调节，两侧翼9下方设置的两姿态调节系统4之间呈对称设置。

通过该姿态调节装置对深海托体进行姿态调节的过程如下所述：

姿态传感器探测到深海拖体的横滚角超出预先设定的期望范围时，横滚调节电机14动作，通过俯仰调节联轴器16和俯仰调节传动轴18调节侧翼的横滚角，当姿态传感器检测到深海拖体的横滚角回归到期望范围内时，横滚调节电机14断电。

设深海拖体横滚角的期望范围为(-φ0,φ0)，其中0≤φ0≤π/2，侧翼9的张开角为φwing，其中张开角为侧翼与拖体侧面之间的夹角，且0≤φwing≤π/2，当姿态传感器检测到深海拖体的横滚角φ超出期望范围时，深海拖体的横滚运动剧烈，横滚调节电机14动作，通过横滚调节联轴器19和横滚调节传动轴20加大侧翼9的张开角φwing且0≤φwing≤π/2，增加深海拖体水平面的受力面积，减少深海拖体的横滚角度，姿态传感器实时监测深海拖体的横滚角φ0是否满足-φ0≤φ≤φ0，若满足，停止横滚调节，若不满足，继续增大侧翼的张开角φwing。

当姿态传感器探测到深海拖体的俯仰角超出预先设定的期望范围时，俯仰调节电机15动作，通过俯仰调节联轴器16和俯仰调节传动轴18调节侧翼9的俯仰角，姿态传感器检测到深海拖体的俯仰角回归到期望范围内时，俯仰调节电机15断电。

设深海拖体俯仰角的期望范围为(-θ0,θ0)，其中0≤θ0≤π/2，侧翼9的俯仰角为θwing，-π/2≤θwing≤π/2，当姿态传感器检测到深海拖体的俯仰角π/2≥θ≥θ0时，拖体的上仰角度过大，俯仰调节电机15动作，通过俯仰调节联轴器16和俯仰调节传动轴15调节侧翼9的俯仰角θwing，且-π/2<θwing<0，如图4(a)所示，侧翼9受到的流体阻力f可以分解为方向分别垂直于侧翼向下的分力f1和平行于翼板的分力f2，利用垂直于侧翼向下的分力f1使深海拖体下俯，同时姿态传感器实时监测深海拖体的俯仰角θ是否满足-θ0≤θ≤θ0，若满足，停止俯仰调节，若不满足，继续减小侧翼9的俯仰角θwing；当姿态传感器检测到深海拖体的俯仰角-π/2≤θ≤θ0时，拖体的下俯角度过大，俯仰调节电机15动作，通过俯仰调节联轴器16和俯仰调节传动轴15调节侧翼9的俯仰角θwing，且0<θwing<π/2，如图4(b)所示，侧翼9受到的流体阻力f可以分解为方向分别垂直于侧翼向上的分力f3和平行于侧翼的分力f4，利用垂直于侧翼向上的分力f3使深海拖体上仰，同时姿态传感器实时监测深海拖体的俯仰角θ是否满足-θ0≤θ≤θ0，若满足，停止俯仰调节，若不满足，继续增大侧翼的俯仰角θwing。

以上对本实用新型所提供的用于深海拖体的多姿态调节装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。