水下航行器用可变形柔性舵的制作方法

本发明涉及水下航行器，尤其是一种水下航行器用可变形柔性舵。

背景技术：

1、舵是水下航行器实现操纵运动控制的主要部件，水下航行器在航行过程中，通过操纵方向舵、升降舵等部件，产生相应舵力，结合自身水动力，实现保持或改变航向、深度与纵倾的目的。

2、现有技术中，水下航行器所用舵多为不可变形刚性舵，其与舵轴固定，舵轴与舵机输出端连接，舵机通过舵轴驱动刚性舵整体绕舵轴旋转，从而使得刚性舵相对来流形成攻角α，进而产生沿舵面法线方向的舵力f。在有效攻角范围内，航速越高、攻角α越大则舵力f越大。由于刚性舵仅通过舵轴与舵机固连，同时，舵轴的直径须满足小于舵面厚度的要求，故舵与舵轴、舵机整体组成悬臂梁结构，其结构刚度和强度低，在航行器高速航行时易产生振动、破坏，导致结构安全性差。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的水下航行器用可变形柔性舵，旨在解决水下航行器高速航行时其整体结构刚度低、强度低、结构稳定性和安全性差的问题。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种水下航行器用可变形柔性舵，包括固定于水下航行器外表面的舵首部，所述舵首部的尾端粘接可变形的舵中部，所述舵中部采用柔性材质，舵中部的尾端粘接舵尾部，所述舵尾部与舵首部均采用刚性材质，沿柔性舵弦长方向，舵首部的长度与柔性舵总长之比大于3：10；

4、所述舵首部的中部设置有通孔，所述通孔用于安装舵轴，所述舵轴的一端头与舵机输出端连接，舵轴的另一端头穿过通孔伸出至舵首部的外侧；

5、所述舵尾部的外侧固定连杆，所述连杆平行于舵轴布置，连杆与舵轴之间通过连接件连接；

6、所述舵机驱动舵轴旋转，舵轴通过连接件带动连杆绕舵轴的旋转中心作旋转运动，从而通过舵尾部驱动舵中部实现沿端面法向的连续弯转变形。

7、作为上述技术方案的进一步改进：

8、所述通孔的直径大于舵轴的直径。

9、所述舵中部采用硅胶板。

10、所述连接件固定于舵轴的外侧壁上。

11、所述连接件通过轴承与连杆配合安装。

12、所述连杆与连接件均采用刚性材质。

13、所述舵首部与舵中部之间、舵中部与舵尾部之间均采用强力胶进行粘接。

14、多个柔性舵对侧布置于水下航行器的两侧舷或上下方。

15、本发明的有益效果如下：

16、本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过设置柔性舵，能够提升舵的操纵性能，提升舵整体结构的刚度和强度，从而提升高航速下水下航行器与柔性舵之间的结构稳定性，保证水下航行器的运行平稳性与安全性。

17、本发明通过设置刚性的舵首部，其与水下航行器固连，用于承担水下航行器航行时产生的绝大部分舵力，从而极大地减少了舵轴需要承担的舵力，从而提升高航速下水下航行器的运动稳定性与结构安全性。

18、本发明通过设置柔性的舵中部，能够实现沿端面法向的连续弯转变形，使得柔性舵主体线型能够发生变化，从而提升柔性舵主体的操纵性能。

19、本发明通过设置呈长条状且采用刚性材质的舵尾部，能够将驱动外力均匀地分布在舵中部的展向，从而实现沿舵中部端面法向的连续弯转变形，提升柔性舵主体的操纵性能。

20、本发明中通过在连接件与连杆之间设置轴承，能够补偿刚性部件间刚性连接产生的结构限制，释放自由度，从而保证柔性舵的运动稳定性与连续性。

技术特征：

1.一种水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：包括固定于水下航行器(5)外表面的舵首部(1)，所述舵首部(1)的尾端粘接可变形的舵中部(2)，所述舵中部(2)采用柔性材质，舵中部(2)的尾端粘接舵尾部(3)，所述舵尾部(3)与舵首部(1)均采用刚性材质，沿柔性舵弦长方向，舵首部(1)的长度与柔性舵总长之比大于3:10；

2.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述通孔(4)的直径大于舵轴(6)的直径。

3.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述舵中部(2)采用硅胶板。

4.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述连接件(9)固定于舵轴(6)的外侧壁上。

5.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述连接件(9)通过轴承与连杆(8)配合安装。

6.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述连杆(8)与连接件(9)均采用刚性材质。

7.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：所述舵首部(1)与舵中部(2)之间、舵中部(2)与舵尾部(3)之间均采用强力胶进行粘接。

8.如权利要求1所述的水下航行器用可变形柔性舵，其特征在于：多个柔性舵对侧布置于水下航行器(5)的两侧舷或上下方。

技术总结本发明涉及一种水下航行器用可变形柔性舵，包括固定于水下航行器外表面的舵首部，舵首部的尾端粘接可变形的舵中部，舵中部的尾端粘接舵尾部，沿柔性舵弦长方向，舵首部的长度与柔性舵总长之比大于3：10；舵首部的中部设置有通孔，通孔用于安装舵轴，舵轴的一端头与舵机输出端连接，舵轴的另一端头穿过通孔伸出至舵首部的外侧；舵尾部的外侧固定连杆，连杆平行于舵轴布置，连杆与舵轴之间通过连接件连接。通过设置柔性舵，能够提升舵的操纵性能，提升舵整体结构的刚度和强度，从而提升高航速下水下航行器与柔性舵之间的结构稳定性，保证水下航行器的运行平稳性与安全性。技术研发人员：孙海浪,潘子英,郑文涛,张华,陈默,张璇,李子焱,崔城诚,刘俊亮受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/4/17