水下抛载机构和航行器的制作方法

本申请涉及水下作业领域，具体而言，涉及一种水下抛载机构和航行器。

背景技术：

随着国家对于海洋发展战略的大力推进，水下自主航行器被大量地应用到海洋工程领域。但是由于复杂的海底环境，经常会出现意外故障，为保障水下自主航行器在意外情况下顺利回收，水下抛载装置的设计显得尤为重要。

目前现有的水下抛载技术有：机械抛载装置、熔断抛载、电磁铁抛载和爆炸式抛载。

其中，传统的机械抛载装置通过电机驱动重块连接件，实现重块的释放，该结构比较复杂，如图1所示，重块装载时，需要将重块挂钩挂到连接件上，由于没有导向结构，尤其是整体放到水下自主航行器本体内部时，底部只留重块大小的空间，很难保证一次安装成功。熔断抛载采用两种不同材质的电极，以海水作为电解质通过电解方式实现抛载，抛载有一定的延迟性，同时电化学反映会产生一些有害气体，对海洋具有一定的污染性，而由于淡水中电解时间太久，难以使用。电磁铁抛载需要一直通电实现吸附功能，功率消耗大，体积较大，比较重，用在小型水下自主航行器上，浮力和内部空间不够，不适宜小型水下机器人使用。爆炸式抛载适用于超大质量压载的释放，通过点燃内部炸药，将重块冲击出来，爆炸冲击力大，具有一定的危险性。

因此，需要一种可以适用于小型水下自主航行器的机械式抛载机构，本申请的抛载机构自身结构简单、成本较低。

在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

技术实现要素：

本申请旨在提供一种水下抛载机构和航行器，抛载机构适用于小型水下自主航行器，本申请的抛载机构自身结构简单、成本较低。

本申请提出一种水下抛载机构，包括：

壳体，一侧具有开口端；

电机，设置在所述壳体的内侧；

传动轴，设置在所述壳体的内侧，连接至所述电机，并在所述电机的驱动下顺时针或逆时针旋转；

旋转件，底部具有底部凹槽和底撑面，所述旋转件连接至所述传动轴，并随着所述传动轴的旋转而转动；

限位部中间轴，安装至所述壳体并设置在所述开口端，所述限位部中间轴的圆周壁面上相对地具有第一凹槽和第二凹槽；

第一翻转轴和第二翻转轴，分别安装于所述第一凹槽和所述第二凹槽；

第一重块限位部、第二重块限位部和复位弹簧，所述复位弹簧耦接在所述第一重块限位部和第二重块限位部之间，所述第一重块限位部和所述第二重块限位部分别可翻转地安装于所述第一翻转轴和所述第二翻转轴，所述壳体、所述限位部中间轴、第一重块限位部、第二重块限位部和复位弹簧构成一重块容置空间，用于在重块的装载或抛载过程中容置所述重块；

其中，当所述第一重块限位部和所述第二重块限位部处于非翻转状态，所述第一重块限位部和所述第二重块限位部抵靠于所述底撑面，当所述第一重块限位部和所述第二重块限位部靠近所述限位部中间轴的轴线的一侧向上翻转时，所述复位弹簧进入所述底部凹槽。

根据一些实施例，所述壳体包括水密头、密封盖、密封舱和法兰盘，

其中，所述水密头、所述密封盖和所述密封舱构成一密闭空间，所述电机和所述传动轴设置在所述密闭空间内，所述密封舱安装于所述法兰盘上，所述抛载机构通过所述法兰盘安装至水下航行器。

根据一些实施例，所述壳体还包括重块限转块，安装在所述开口端，所述重块装载完成后抵靠于所述重块限转块。

根据一些实施例，所述抛载机构还包括：

传动轴限位装置，设置在所述壳体的内侧，位于在所述传动轴的旋转区域，在所述传动轴旋转的过程中对所述传动轴的旋转角度进行限位。

根据一些实施例，所述抛载机构还包括：

导向装置，安装在所述限位部中间轴上，在重块的装载或抛载过程中对所述重块的移动方向进行引导。

根据一些实施例，所述电机是具有舵机或带编码器的电机。

根据一些实施例，所述旋转件卡接至所述传动轴。

根据一些实施例，所述底部凹槽是u型槽。

根据一些实施例，所述第一重块限位部和所述第二重块限位部与重块的接触面有倒角。

本申请还提出一种水下航行器，包括上述任一所述的抛载机构。

根据本申请的一些实施例，水下抛载机构具有自动复位结构，便于重复安装重块；水下抛载机构具有导向装置，便于重块抛载或安装的时候对重块进行定位；电机具有正反转控制结构和限位结构，结构简单，仅用两个限位装置，成本极低。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1示出传统机械抛载装置的结构示意图。

图2示出根据本申请示例实施例的水下抛载机构的结构剖视图。

图3示出根据本申请示例实施例的旋转件的结构示意图。

图4示出根据本申请示例实施例的水下抛载机构装配重块时的结构剖视图。

图5a示出根据一些实施例的限位部中间轴的结构示意图。

图5b示出根据一些实施例的限位部中间轴的正面的剖视图。

图5c示出根据一些实施例的限位部中间轴的俯视的剖视图。

图5d示出根据一些实施例的限位部中间轴的左视图。

图6示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构的结构剖视图。

图7示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块装载过程中的内部结构示意图。

图8示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块夹持时的结构示意图。

图9示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块夹持时的内部结构示意图。

图10示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块抛载时的结构示意图。

图11示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块抛载时的内部结构示意图。

图12示出根据本申请示例实施例的水下航行器的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请提出一种水下抛载机构，抛载机构适用于小型水下自主航行器，本申请的抛载机构自身结构简单、成本较低。

根据本申请的技术构思，水下抛载机构具有自动复位结构，便于重复安装重块；水下抛载机构具有导向装置，便于重块抛载或安装的时候对重块进行定位；电机具有正反转控制结构和限位结构，结构简单，仅用两个限位装置，成本极低。

下面将参照附图，对根据本申请实施例的水下抛载机构和航行器进行详细说明。

图2示出根据本申请示例实施例的水下抛载机构的结构剖视图。图3示出根据本申请示例实施例的旋转件的结构示意图。

参见图2和图3，示例实施例水下抛载机构包括壳体101、电机103、传动轴105、旋转件107、限位部中间轴109、第一翻转轴111、第二翻转轴113、第一重块限位部115、第二重块限位部117和复位弹簧119。

如图2和图3所示，所述壳体101一侧具有开口端1011。所述电机103设置在所述壳体101的内侧，所述传动轴105设置在所述壳体的内侧，连接至所述电机103，并在所述电机103的驱动下顺时针或逆时针旋转。所述旋转件107，底部具有底部凹槽1071和底撑面1073，所述旋转件107连接至所述传动轴105，并随着所述传动轴105的旋转而转动。

如图2和图3所示，所述限位部中间轴109，安装至所述壳体101并设置在所述开口端1011，所述限位部中间轴109的圆周壁面上相对地具有第一凹槽1091和第二凹槽1093。所述第一翻转轴111和第二翻转轴113，分别安装于所述第一凹槽1091和所述第二凹槽1093。

如图2和图3所示，所述复位弹簧119耦接在所述第一重块限位部115和第二重块限位部117之间，所述第一重块限位部115和所述第二重块限位部117分别可翻转地安装于所述第一翻转轴111和所述第二翻转轴113，所述壳体101、所述限位部中间轴109、第一重块限位部115、第二重块限位部117和复位弹簧119构成一重块容置空间，用于在重块的装载或抛载过程中容置所述重块。

如图2和图3所示，其中，当所述第一重块限位部115和所述第二重块限位部117处于非翻转状态时，所述第一重块限位部115和所述第二重块限位部117抵靠于所述底撑面1073，当所述第一重块限位部115和所述第二重块限位部117靠近所述限位部中间轴109的轴线的一侧向上翻转时，所述复位弹簧119进入所述底部凹槽1071。

根据示例实施例，所述电机103是具有舵机或带编码器的电机。

根据示例实施例，所述旋转件107卡接至所述传动轴105。

根据示例实施例，所述底部凹槽1071是u型槽。

图4示出根据本申请示例实施例的水下抛载机构装配重块时的结构剖视图。

参见图4，示例实施例水下抛载机构包括壳体101、电机103、传动轴105、旋转件107、限位部中间轴109、第一翻转轴111、第二翻转轴113、第一重块限位部115、第二重块限位部117和复位弹簧119。

如图4所示，所述复位弹簧119耦接在所述第一重块限位部115和第二重块限位部117之间，所述第一重块限位部115和所述第二重块限位部117分别可翻转地安装于所述第一翻转轴111和所述第二翻转轴113，所述壳体111、所述限位部中间轴109、第一重块限位部115、第二重块限位部117和复位弹簧119构成一重块容置空间，用于在重块的装载或抛载过程中容置所述重块。

根据示例实施例，所述第一重块限位部和所述第二重块限位部与重块的接触面有倒角。

图5a示出根据一些实施例的限位部中间轴的结构示意图。图5b示出根据一些实施例的限位部中间轴的正面的剖视图。图5c示出根据一些实施例的限位部中间轴的俯视的剖视图。图5d示出根据一些实施例的限位部中间轴的左视图。

参见图5a、5b、5c和5d，限位部中间轴的圆周壁面上相对地具有第一凹槽201、第二凹槽203、第一限位部安装孔205、第二限位部安装孔207，限位部中间轴的顶部具有通孔209、第一中间轴安装孔211、第二中间轴安装孔213。

如图5a、5b、5c和5d所示，第一翻转轴和第二翻转轴可分别通过所述第一限位部安装孔205和所述第二限位部安装孔207安装于所述第一凹槽201和所述第二凹槽203，第一重块限位部和第二重块限位部分别可翻转地安装于所述第一翻转轴和所述第二翻转轴，并在所述第一凹槽201和所述第二凹槽203内翻转。所述限位部中间轴通过所述第一中间轴安装孔211和所述第二中间轴安装孔213安装至壳体。旋转件通过所述通孔209设置在所述限位部中间轴内。

根据一些实施例，所述第一翻转轴和所述第二翻转轴与所述第一限位部安装孔和所述第二限位部安装孔可以是通过螺纹配合，也可以是通过轴承，本申请对所述第一翻转轴和所述第二翻转轴的安装定位方式不做具体限制。

根据一些实施例，所述限位部中间轴安装至所述壳体的方式可以是螺纹连接，也可以是卡接等连接方式，本申请对所述限位部中间轴的安装方式不做具体限制。

根据一些实施例，所述第一凹槽和所述第二凹槽可以是矩形槽，也可以是圆形槽、楔形槽等，所述第一凹槽和所述第二凹槽为所述第一重块限位部和所述第二重块限位部提供足够的翻转空间，本申请对所述第一凹槽和所述第二凹槽的具体形状不做限定。

图6示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构的结构剖视图。

参见图6，一些实施例的水下抛载机构包括壳体301、电机303、传动轴305、旋转件307、限位部中间轴309、第一翻转轴311、第二翻转轴313、第一重块限位部315、第二重块限位部317、复位弹簧319、传动轴限位装置321和导向装置323。

如图6所示，所述壳体301一侧具有开口端3011。所述电机303设置在所述壳体301的内侧，所述传动轴305设置在所述壳体的内侧，连接至所述电机303，并在所述电机303的驱动下顺时针或逆时针旋转。所述旋转件307，底部具有底部凹槽和底撑面，所述旋转件307连接至所述传动轴305，并随着所述传动轴305的旋转而转动。所述传动轴限位装置321，设置在所述壳体301的内侧，位于在所述传动轴305的旋转区域，在所述传动轴305旋转的过程中对所述传动轴305的旋转角度进行限位。

如图6所示，所述限位部中间轴309，安装至所述壳体301并设置在所述开口端3011，所述限位部中间轴309的圆周壁面上相对地具有第一凹槽3091和第二凹槽3093。所述第一翻转轴311和第二翻转轴313，分别安装于所述第一凹槽3091和所述第二凹槽3093。所述导向装置323安装在所述限位部中间轴309上，在重块的装载或抛载过程中对所述重块的移动方向进行引导。

如图6所示，所述复位弹簧319耦接在所述第一重块限位部315和第二重块限位部317之间，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317分别可翻转地安装于所述第一翻转轴311和所述第二翻转轴313，所述壳体301、所述限位部中间轴309、第一重块限位部315、第二重块限位部317和复位弹簧319构成一重块容置空间，用于在重块的装载或抛载过程中容置所述重块。

如图6所示，其中，当所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317处于非翻转状态时，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317抵靠于所述底撑面，当所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317靠近所述限位部中间轴309的轴线的一侧向上翻转时，所述第一重块限位部315、所述第二重块限位部317和所述复位弹簧319进入所述底部凹槽。

如图6所示，所述壳体301包括水密头30101、密封盖30103、密封舱30105、法兰盘30107和重块限转块30109，其中，所述水密头30101、所述密封盖30103和所述密封舱30105构成一密闭空间，所述电机303和所述传动轴305设置在所述密闭空间内，所述密封舱30105安装于所述法兰盘30107上，所述抛载机构通过所述法兰盘30107安装于水下航行器上。所述重块限转块30109安装在所述开口端，所述重块装载完成抵靠于所述重块限转块30109，从而可以限制所述重块运动。

根据一些实施例，所述传动轴限位装置321可以安装在所述法兰盘上，也可以安装在所述密封盖等结构上，限制所述传动轴305的旋转角度，本申请对所述传动轴限位装置的具体安装定位点不做限制。

根据一些实施例，所述传动轴限位装置321安装在所述壳体301内部的90度方向，当所述电机303带动传动轴305旋转90度时，所述传动轴305触碰所述传动轴限位装置321，所述电机303停止转动，当再次通电时，所述电机303反向转动90度时，会触碰另一端的所述传动轴限位装置321，从而实现所述电机303的正反转控制，所述传动轴限位装置321的安装角度关联于所述旋转件307的结构布置。

根据一些实施例，所述导向装置323可以是圆筒状，也可以是其他形状，在重块抛载和装载的过程中进行定位引导。

图7示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块装载过程中的内部结构示意图。图8示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块夹持时的结构示意图。图9示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块夹持时的内部结构示意图。图10示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块抛载时的结构示意图。图11示出根据本申请一些实施例的水下抛载机构重块抛载时的内部结构示意图。

参见图6～图11，在重块抛载过程中，所述电机303通过所述传动轴305与所述旋转件307连接到一起,待抛载的重块悬挂于所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317上面，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317抵靠于所述底撑面。此时，受所述底撑面的支撑，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317无法进行翻转，待抛载的重块被锁止在所述重块容置空间。当所述电机303旋转90度时，连带着所述旋转件307旋转90度，所述旋转件307位于所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317正上方的部位由所述底撑面变为所述底部卡槽。此时重块在重力的作用下对所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317产生斜向的推力，所述复位弹簧319受到挤压而向上拉伸，所述第一重块限位部315、所述第二重块限位部317和所述复位弹簧319进入所述底部卡槽，从而放开对重块的锁止，实现重块抛载功能。抛载完成后，在所述复位弹簧319的回弹力作用下，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317回弹至初始位置，同时所述电机303反向旋转90度，为重块装载做准备。

在重块装载过程中，重块中间有圆柱孔，重块沿着所述导向装置323向上移动，当重块的上部与所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317接触时，重块对所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317产生一个侧向的推力，所述复位弹簧319受到挤压而向下拉伸，此时继续向上移动重块，直至重块的固定部分完全进入所述重块容置空间时，所述第一重块限位部315和所述第二重块限位部317在所述复位弹簧319的作用下会再次复位，完成对重块的锁止。重块装载完成后，会抵靠于所述重块限转块30109，从而可以限制所述重块运动。

图12示出根据本申请示例实施例的水下航行器的结构示意图。

根据示例实施例，本申请的水下航行器包括航行器本体401和抛载机构403。

根据示例实施例，所述抛载机构403可以安装在所述水下航行器的底部，也可以安装在所述水下航行器的其他表面，本申请对所述抛载机构的具体安装位置不做具体限制。

以上对本申请实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本申请实施例的技术方案至少具有以下优点中的一个或多个。

根据本申请的一些实施例，通过使用复位弹簧对重块挂钩进行复位，使本申请的水下抛载机构具有自动复位结构，便于重复安装重块。

根据本申请的一些实施例，通过导向装置进行导向定位，便于重块抛载或安装的时候对重块进行定位。

根据本申请的一些实施例，本申请的水下抛载机构具有电机具有正反转控制结构和限位结构，结构简单，仅用两个限位装置，成本极低。

根据本申请的一些实施例，通过重块限转块对重块进行限位，可以限制重块的运动，避免重块移动影响航行器的动力性能。

以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。