一种水下航行器的机翼折叠装置

本发明属于水下航行器，尤其涉及一种水下航行器的机翼折叠装置。

背景技术：

1、海洋面积占地球表面积的71%，不仅蕴含着丰富的生物、矿产等资源，还作为沿海国家天然的国防屏障，开发和经略海洋已成为许多沿海国家的重要战略目标。随着计算机科学和工业技术的快速发展，海洋观测工具发生了颠覆性变革，如无人遥控潜水器（rov）、自主水下航行器（auv）以及水下滑翔机（aug）等无人移动观测平台的成功研发，大幅降低了海洋探测成本，推动海洋观测进入了立体化、多维度的空间观测时代。其中，水下航行器因其制造成本低、可重复使用、功耗低、航程长、噪声小等优势，展现了在海洋环境研究和资源勘探等领域的巨大应用价值和广阔前景。除了传统的科研船布放模式，近年来开发的以飞机为平台进行空中布放的方式，具有更强的机动性和更广的布放范围，进一步拓展了海洋观测的能力。

2、目前，空投式水下航行器在实际应用中面临诸多技术问题和不足，首当其冲的是空投过程中产生的过大动载对机翼的破坏风险。在高空投放和快速下降过程中，航行器会承受巨大的空气动力载荷，特别是在伞降或自由落体阶段，固定机翼容易因无法承受高应力而发生弯曲、断裂或脱落，严重影响航行器的整体性能。为了解决这一问题，对机翼进行折叠成为了一个亟待解决的关键技术。此外，空投过程中航行器的姿态控制较为复杂，特别是在复杂气流条件下，航行器容易出现失稳的情况，影响布放精度和安全性。同时，空投后航行器的水面入水姿态控制也存在一定难度，若入水角度不佳，可能导致航行器发生损坏或偏离预定轨迹。整体而言，空投式水下航行器的机动性虽然有所提升，但在耐久性、入水稳定性以及高动载环境下的结构可靠性方面仍存在诸多挑战，有待进一步改进和优化。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种旨在解决在空投过程中由于过大动载导致机翼易损坏、航行器姿态控制困难以及入水稳定性不足的问题的一种水下航行器的机翼折叠装置。

2、本发明是这样实现的，一种水下航行器的机翼折叠装置，所述机翼折叠装置具有折叠工位和展开工位，其特征在于：包括基座、回转座、机翼本体、旋转蓄能弹簧和翻转蓄能弹簧，所述回转座通过回转轴安装于所述基座且以绕所述回转轴旋转的方式在折叠工位和展开工位之间转换，所述旋转蓄能弹簧安装于所述回转座和基座之间，在折叠工位的状态下，所述旋转蓄能弹簧对所述回转座施以驱动回转座旋转至展开工位的旋转扭力；所述机翼本体通过合页轴安装于所述回转座且以绕所述合页轴翻转的方式在在折叠工位和展开工位之间转换，所述翻转蓄能弹簧安装于所述机翼本体和所述回转座之间，在折叠工位的状态下，所述翻转蓄能弹簧对所述机翼本体施以驱动机翼本体翻转打开至展开工位的翻转扭力。

3、在上述技术方案中，优选的，所述基座具有安装面，所述安装面与水下航行器的外壳的弧面垂直，所述回转轴的轴线与所述基座的安装面垂直，所述合页轴的轴线与所述回转轴的轴线垂直。

4、在上述技术方案中，优选的，所述基座上设有第一回转限位块，所述回转座上设有第二回转限位块，在展开工位下，所述第一回转限位块和第二回转限位块触接形成抵抗所述回转扭力的限位结构。

5、在上述技术方案中，优选的，所述旋转蓄能弹簧是圆弧形弹簧，所述旋转蓄能弹簧的两端分别连接所述回转座和基座，所述圆弧形弹簧的轴线是以所述回转轴的轴心为中心的圆弧形。

6、在上述技术方案中，优选的，所述回转座和所述基座的结合端面设有位置对应的环形槽，所述旋转蓄能弹簧设于所述环形槽中。

7、在上述技术方案中，优选的，所述回转座和所述基座的结合端面之间形成环形腔，所述第一回转限位块和第二回转限位块设置于所述环形腔中。

8、在上述技术方案中，优选的，包括支撑杆，所述支撑杆的一端通过销轴与所述机翼本体铰接，所述支撑杆的另一端通过滑槽安装于所述回转座，所述翻转蓄能弹簧的一端连接所述回转座，所述翻转蓄能弹簧的另一端连接所述支撑杆。

9、在上述技术方案中，优选的，所述回转座两侧部左右对称设置滑槽，所述滑槽中配装在其中移动的滑块，左右对称设置的两条所述支撑杆的端部通过销轴连接所述滑块，所述滑槽中设置所述翻转蓄能弹簧，所述翻转蓄能弹簧的一端连滑槽内壁，所述翻转蓄能弹簧的另一端连接所述滑块。

10、在上述技术方案中，优选的，所述机翼本体远离所述合页轴的外端部设有向外端延伸的凸起绑定部。

11、本发明的水下航行器机翼折叠装置采用了旋转与折叠相结合的机构设计，具体具有以下显著优点和效果：

12、空间占用小：折叠机构能够有效地将机翼折叠，显著减少其在空投和运输过程中的占用空间，从而提高水下航行器的机动性和携带效率。这一设计使得航行器在空中投放时更加紧凑，降低了空气阻力。

13、方向调整灵活：旋转机构的设计允许在折叠后调整机翼的方向，使其与滑翔机舱体的方向一致。这种灵活的调整方式确保了航行器在入水后能够迅速恢复到最佳的航行姿态，提高了入水的稳定性和后续的操作性能。

14、结构稳定性：该折叠装置采用了简洁而高效的机械结构，确保了整体的稳定性和可靠性。在极端环境下，如高动载和复杂气流条件下，该结构仍能保持其功能，确保航行器的安全与性能。

15、操作便捷：本装置的展开依赖于自身的蓄能部件，折叠状态则可以简单依靠伞包实现。这种设计大大简化了操作流程，操作人员无需进行复杂的调试或控制，大幅提升了使用的便捷性和效率。

16、快速响应：在脱伞后，机翼的展开可以迅速完成，无需依赖复杂的电控系统。这种简单的机械设计使得折叠装置能够在关键时刻迅速响应，确保航行器能够迅速进入工作状态，缩短了从空投到水下航行的转换时间。

17、成本效益高：由于采用了简单的机械结构，该装置不仅在制造成本上具备优势，同时也减少了后期维护的复杂性，降低了整体运营成本。简单的设计使得装置更易于批量生产，提升了经济性。

18、综上所述，本发明的水下航行器机翼折叠装置通过其创新的旋转与折叠机制，实现了空间利用、操作简便、结构稳定及成本效益等多方面的优越性能，具有广泛的应用潜力和市场价值。

19、本发明的第二目的，提出一种水下航行器，所述水下航行器包括圆柱形的耐压仓壳体，所述水下航行器装配有上述的机翼折叠装置，所述基座固定安装于所述耐压仓壳体。

技术特征：

1.一种水下航行器的机翼折叠装置，所述机翼折叠装置具有折叠工位和展开工位，其特征在于：包括基座、回转座、机翼本体、旋转蓄能弹簧和翻转蓄能弹簧，所述回转座通过回转轴安装于所述基座且以绕所述回转轴旋转的方式在折叠工位和展开工位之间转换，所述旋转蓄能弹簧安装于所述回转座和基座之间，在折叠工位的状态下，所述旋转蓄能弹簧对所述回转座施以驱动回转座旋转至展开工位的旋转扭力；所述机翼本体通过合页轴安装于所述回转座且以绕所述合页轴翻转的方式在在折叠工位和展开工位之间转换，所述翻转蓄能弹簧安装于所述机翼本体和所述回转座之间，在折叠工位的状态下，所述翻转蓄能弹簧对所述机翼本体施以驱动机翼本体翻转打开至展开工位的翻转扭力。

2.根据权利要求1所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述基座具有安装面，所述安装面与水下航行器的外壳的弧面垂直，所述回转轴的轴线与所述基座的安装面垂直，所述合页轴的轴线与所述回转轴的轴线垂直。

3.根据权利要求2所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述基座上设有第一回转限位块，所述回转座上设有第二回转限位块，在展开工位下，所述第一回转限位块和第二回转限位块触接形成抵抗所述回转扭力的限位结构。

4.根据权利要求2所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述旋转蓄能弹簧是圆弧形弹簧，所述旋转蓄能弹簧的两端分别连接所述回转座和基座，所述圆弧形弹簧的轴线是以所述回转轴的轴心为中心的圆弧形。

5.根据权利要求4所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述回转座和所述基座的结合端面设有位置对应的环形槽，所述旋转蓄能弹簧设于所述环形槽中。

6.根据权利要求3所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述回转座和所述基座的结合端面之间形成环形腔，所述第一回转限位块和第二回转限位块设置于所述环形腔中。

7.根据权利要求2所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：包括支撑杆，所述支撑杆的一端通过销轴与所述机翼本体铰接，所述支撑杆的另一端通过滑槽安装于所述回转座，所述翻转蓄能弹簧的一端连接所述回转座，所述翻转蓄能弹簧的另一端连接所述支撑杆。

8.根据权利要求7所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述回转座两侧部左右对称设置滑槽，所述滑槽中配装在其中移动的滑块，左右对称设置的两条所述支撑杆的端部通过销轴连接所述滑块，所述滑槽中设置所述翻转蓄能弹簧，所述翻转蓄能弹簧的一端连滑槽内壁，所述翻转蓄能弹簧的另一端连接所述滑块。

9.根据权利要求1所述的水下航行器的机翼折叠装置，其特征在于：所述机翼本体远离所述合页轴的外端部设有向外端延伸的凸起绑定部。

技术总结
本发明公开了一种水下航行器的机翼折叠装置，属于水下航行器技术领域，机翼折叠装置包括基座、回转座、机翼本体、旋转蓄能弹簧和翻转蓄能弹簧，回转座通过回转轴安装于基座上，旋转蓄能弹簧安装于回转座和基座之间，在折叠工位的状态下，旋转蓄能弹簧对回转座施以驱动回转座旋转至展开工位的旋转扭力；机翼本体通过合页轴安装于回转座，翻转蓄能弹簧安装于机翼本体和回转座之间，在折叠工位的状态下，翻转蓄能弹簧对机翼本体施以驱动机翼本体翻转打开至展开工位的翻转扭力。本水下航行器机翼折叠装置实现了空间利用率高、操作便捷、结构稳定、快速响应及成本效益优越等多重优点。

技术研发人员：杨绍琼,高昇,王延辉,马伟,牛文栋,王鹏,孙通帅,杨明
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5