專利名稱：用于聲學(xué)探測的自動變深拖體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水中的拖曳載體，主要是一種用于聲學(xué)探測的具有自動變深功能的拖體，將聲學(xué)換能器或基陣安裝在拖體上，在拖曳船只的拖動下，用于海洋科學(xué)調(diào)查、軍事調(diào)查、目標(biāo)探測、海洋環(huán)境調(diào)查等。
背景技術(shù)：
拖體是由母船通過拖纜拖著運動，其技術(shù)的研究和發(fā)展已有幾十年歷史。最初主要用于軍事，其運動方式只是定深直線拖曳，深度的改變是靠變纜長和變船速來實現(xiàn)，用途也單一，僅作為探測目標(biāo)用。二十世紀(jì)末至今，拖體技術(shù)大量用于海洋領(lǐng)域，搭載各種不同用途的聲學(xué)儀器，應(yīng)用于海洋科學(xué)調(diào)查、軍事調(diào)查、目標(biāo)探測、海洋環(huán)境調(diào)查等。為充分發(fā)揮聲學(xué)儀器的性能，需要拖體能在不同的水深進(jìn)行拖曳，并且保持穩(wěn)定的拖曳姿態(tài)，從而出現(xiàn)了自動變深的拖體。目前，可見的報道中，用于聲學(xué)探測的拖體的變深是通過改變拖曳纜長來實現(xiàn)的，為保證拖體在一穩(wěn)定的深度拖曳，需要不停的改變纜長，這種變深的方式的有以下幾個缺點一是不停的收放對絞車的可靠性要求非常高；二是容易出現(xiàn)收放故障，尤其是使用安裝有導(dǎo)流套的拖纜時；三是定深拖曳精度不高，響應(yīng)速度慢；四是拖體的姿態(tài)不易控制、不穩(wěn)定，對聲學(xué)儀器的測量產(chǎn)生一定的影響。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述存在的不足，而提供一種通過自動改變拖體機翼攻角實現(xiàn)自動改變深度的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，不需要改變拖曳纜長，通過拖體深度參數(shù)進(jìn)行反饋控制，使拖體穩(wěn)定在所需深度上，具有安全可靠、拖體姿態(tài)穩(wěn)定、拖曳深度精度、響應(yīng)快速等優(yōu)點。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案來完成的，該拖體包括聲學(xué)平臺、控制平臺、拖桿、機翼、上水平尾翼；所述的控制平臺通過緊固件安裝在聲學(xué)平臺的上方，兩只機翼穿過拖桿安裝在控制平臺兩側(cè)上，并套入套筒內(nèi)；所述的上水平尾翼安裝在聲學(xué)平臺中的垂直尾翼的兩側(cè)；所述的拖桿安裝控制平臺上，并與機翼的轉(zhuǎn)軸連接，構(gòu)成完整的流線型拖體。作為優(yōu)選，所述的聲學(xué)平臺主要包括聲學(xué)平臺殼體、座板、垂直尾翼、下水平尾翼、1#發(fā)射換能器、2#發(fā)射換能器、3#發(fā)射換能器、4#發(fā)射換能器、5#發(fā)射換能器、線列陣、1#電子艙、2#電子艙；該2#發(fā)射換能器、3#發(fā)射換能器為高頻發(fā)射換能器，并位于聲學(xué)平臺的下部，且具有流線型的外形；該1#發(fā)射換能器、4#發(fā)射換能器、5#發(fā)射換能器為中低頻的發(fā)射換能器，位于聲學(xué)平臺的內(nèi)部；垂直尾翼位于聲學(xué)平臺殼體的尾部，并與聲學(xué)平臺殼體制成一體，起到穩(wěn)定拖體航向的作用。作為優(yōu)選，所述的下水平尾翼由固定尾翼和調(diào)整翼組成，固定尾翼與聲學(xué)平臺殼體固定，調(diào)整翼可繞調(diào)整翼軸轉(zhuǎn)動；下水平尾翼位于聲學(xué)平臺殼體尾部的兩測，線列陣安裝在聲學(xué)平臺的尾部。[0007]作為優(yōu)選，所述的聲學(xué)平臺殼體以高強玻璃纖維增強塑料為主材，少量預(yù)埋金屬件，長寬比達(dá)6. 9，橫截面為腰圓形，具有良好的水動力特性。作為優(yōu)選，所述的座板為不銹鋼板，與聲學(xué)平臺殼體連接，可拆卸，作為設(shè)備安裝
Tno作為優(yōu)選，所述的控制平臺用于安裝控制拖體運體的控制設(shè)備及接收基陣，該接收基陣位于控制平臺的兩側(cè)；控制平臺主要包括控制平臺殼體、骨架、傳動機構(gòu)、控制電子艙、驅(qū)動器艙、拖體姿態(tài)傳感器艙、深度傳感器艙；所述的骨架預(yù)埋在控制平臺殼體上，傳動機構(gòu)安裝在骨架上；控制電子艙、姿態(tài)羅盤艙、深度傳感器艙安裝在骨架下方。作為優(yōu)選，所述的傳動機構(gòu)由扇形齒輪、軸齒輪、小錐齒輪、大錐齒輪、電機艙、機翼姿態(tài)羅盤艙、套筒組成，小錐齒輪與電機艙內(nèi)的電機軸同軸連接，與電機同軸轉(zhuǎn)動，小錐 齒輪與大錐齒輪嚙合，大錐齒輪與軸齒輪同軸連接，軸齒輪與扇形齒輪嚙合，扇形齒輪固定在套筒上，套筒與機翼的機翼軸連接，機翼姿態(tài)羅盤艙與套筒固定。本實用新型的有益效果為1、采用機翼進(jìn)行主動控制，自動改變拖體深度；2、接收基陣共形安裝，拖體外部的發(fā)射換能器采用阻力小、流噪聲小的流線型外形；3、主體采用長寬比較大、橫截面為腰圓形的流線體，機翼、尾翼采用具有三維效應(yīng)、復(fù)合材料型的掠式翼，尾翼設(shè)有調(diào)整翼；使得拖體深度的改變不需要頻繁的啟動絞車，系統(tǒng)工作更為安全可靠，定深精度更高、響應(yīng)速度更快，拖體阻力小、流噪小、控制性能優(yōu)良、姿態(tài)穩(wěn)定。
圖I是本實用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型圖I的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實用新型圖I的B-B剖視放大結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型的聲學(xué)平臺的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型的聲學(xué)平臺的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型的聲學(xué)平臺的右視結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是本實用新型的控制平臺剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是本實用新型的傳動機構(gòu)安裝俯視結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本實用新型圖9的C-C剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖12本實用新型下水平尾翼的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖13本實用新型下水平尾翼的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中的標(biāo)號分別為I、聲學(xué)平臺；2、控制平臺；3、拖桿；4、機翼；
5、上水平尾翼；6、緊固件；7、聲學(xué)平臺殼體；8、垂直尾翼；9、1#發(fā)射換能器；10、2#發(fā)射換能器；11、3#發(fā)射換能器；12、4#發(fā)射換能器； 13、5#發(fā)射換能器；14、1#電子艙；15、2#電子艙；16、座板；17、線列陣；18、下水平尾翼；19、控制電子艙；20、驅(qū)動器艙；21、傳動機構(gòu)；22、拖體姿態(tài)傳感器艙；23、深度傳感器艙；24、控制平臺殼體；25、骨架；26、扇形齒輪；27、軸齒輪；28、小錐齒輪；29、大錐齒輪；
30、電機艙；31、機翼姿態(tài)羅盤艙；32、套筒；33、接收基陣；34、固定尾翼；35、調(diào)整翼。
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型做詳細(xì)的介紹如圖所示，本實用新型主要包括聲學(xué)平臺I、控制平臺2、拖桿3、機翼4、上水平尾翼5 ;所述的控制平臺2通過緊固件6安裝在聲學(xué)平臺I的上方，兩只機翼4穿過拖桿3安裝在控制平臺2兩側(cè)上，并套入套筒32內(nèi)；所述的上水平尾翼5安裝在聲學(xué)平臺I中的垂直尾翼8的兩側(cè)；所述的拖桿3安裝控制平臺2上，并與機翼4的轉(zhuǎn)軸連接，構(gòu)成完整的流線型拖體。聲學(xué)平臺I由聲學(xué)平臺殼體7、座板16、1#發(fā)射換能器9、2#發(fā)射換能器10、3#發(fā)射換能器11、4#發(fā)射換能器12、5#發(fā)射換能器13、電子艙14、電子艙15、垂直尾翼8、線列陣17、下水平尾翼18組成。1#發(fā)射換能器9、2#發(fā)射換能器10、3#發(fā)射換能器11、4#發(fā)射換能器12、5#發(fā)射換能器13、1#電子艙14、2#電子艙15安裝在座板16上，并用緊固件緊 固。垂直尾翼8用于安裝上水平尾翼5，兩只下水平尾翼18分別安裝于聲學(xué)平臺殼體7尾部的兩測，線列陣17安裝在聲學(xué)平臺I的尾部。聲學(xué)平臺殼體7以高強玻璃纖維增強塑料為主材，少量預(yù)埋金屬件，長寬比達(dá)6. 9，橫截面為腰圓形，具有良好的水動力特性。座板16為不銹鋼板，與聲學(xué)平臺殼體7連接，可拆卸，作為設(shè)備安裝平臺。1#發(fā)射換能器9、2#發(fā)射換能器10、3#發(fā)射換能器11、4#發(fā)射換能器12、5#發(fā)射換能器13為不同頻率的發(fā)射換能器，2#發(fā)射換能器10和3#發(fā)射換能器11為高頻發(fā)射換能器，安裝在聲學(xué)平臺I的下部，不影響透聲性能，并設(shè)計成腰圓形，減小流體阻力，1#發(fā)射換能器9、4#發(fā)射換能器12、5#發(fā)射換能器13為中低頻的發(fā)射換能器，有較好的透聲性能，可安裝在聲學(xué)平臺I的內(nèi)部。垂直尾翼8安裝在聲學(xué)平臺殼體7的尾部，與聲學(xué)平臺殼體7制成一體，起到穩(wěn)定拖體航向的作用。下水平尾翼18由固定尾翼34和調(diào)整翼35組成，固定尾翼34與聲學(xué)平臺殼體7固定，調(diào)整翼35可繞調(diào)整翼軸轉(zhuǎn)動，通過改變調(diào)整翼的角度，可調(diào)整拖體俯仰角?？刂破脚_2由控制電子艙19、驅(qū)動器艙20、傳動機構(gòu)21、拖體姿態(tài)傳感器艙22、深度傳感器艙23組成?？刂齐娮优?9內(nèi)集成了數(shù)據(jù)采集傳輸板、電源板等，電源板給數(shù)據(jù)采集傳輸板、驅(qū)動器艙20、拖體姿態(tài)傳感器艙22、深度傳感器艙23供電。驅(qū)動器艙20內(nèi)安裝電機驅(qū)動器，拖體姿態(tài)傳感器艙22內(nèi)安裝了航向傳感器，用于測量拖體俯仰角、橫傾角、航向角，深度傳感器艙23內(nèi)安裝深度傳感器，用于測量拖體距離水面深度，實現(xiàn)自動變深。傳動機構(gòu)21由扇形齒輪26、軸齒輪27、小錐齒輪28、大錐齒輪29、電機艙30、機翼姿態(tài)羅盤艙
31、套筒32等組成，小錐齒輪28與電機艙30內(nèi)的電機軸同軸連接，與電機同軸轉(zhuǎn)動，小錐齒輪28與大錐齒輪29嚙合，大錐齒輪29與軸齒輪27同軸連接，軸齒輪27與扇形齒輪26嚙合，扇形齒輪26固定在套筒32上，套筒32與機翼4的機翼軸連接，機翼姿態(tài)羅盤艙31與套筒32固定?？刂齐娮优?9內(nèi)的數(shù)據(jù)采集傳輸板用于采集拖體姿態(tài)角、深度、機翼攻角等信息，并向上級系統(tǒng)傳輸，同時負(fù)責(zé)電機驅(qū)動器傳輸控制指令?？刂齐娮优?9接收到上級系統(tǒng)下發(fā)的目標(biāo)深度指令后，并結(jié)合拖體當(dāng)前深度信息，將電動運動指令發(fā)送到驅(qū)動器艙20，由驅(qū)動器艙20驅(qū)動電機艙30內(nèi)的電機轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)動時，將動力逐級傳遞，最終驅(qū)動機翼4轉(zhuǎn)動，機翼姿態(tài)羅盤艙31隨機翼一起轉(zhuǎn)動，實時測量機翼攻角。拖曳船只通過拖纜拖動該拖體，并通過拖纜傳輸控制信號，以控制所述的傳動機構(gòu)21運動，并驅(qū)動所述的機翼4改變攻角，從而改變拖體的升力和迫降力，達(dá)到控制拖體做變深運動和定深運動的目的。[0029]拖桿3為U型狀，可使機翼4的機翼軸轉(zhuǎn)動。機翼4為掠式機翼，翼形選用NACA0021標(biāo)準(zhǔn)機翼形，具有良好的水動力特性。兩只機翼4分別安裝在控制平臺2兩側(cè)，機翼軸穿入套筒32內(nèi)。上水平尾翼5同樣選用NACA0021標(biāo)準(zhǔn)機翼形，安裝于垂直尾翼8的兩側(cè)，用于穩(wěn)定拖體俯仰姿態(tài)。除上述實施例外，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新 型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于該拖體包括聲學(xué)平臺(I)、控制平臺(2)、拖桿(3)、機翼(4)、上水平尾翼(5);所述的控制平臺(2)通過緊固件(6)安裝在聲學(xué)平臺(I)的上方，兩只機翼(4)穿過拖桿(3)安裝在控制平臺(2)兩側(cè)上，并套入套筒(32)內(nèi)；所述的上水平尾翼(5)安裝在聲學(xué)平臺(I)中的垂直尾翼(8)的兩側(cè)；所述的拖桿(3)安裝控制平臺(2)上，并與機翼(4)的轉(zhuǎn)軸連接，構(gòu)成完整的流線型拖體。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的聲學(xué)平臺(I)主要包括聲學(xué)平臺殼體(7)、座板(16)、垂直尾翼(8)、下水平尾翼(18)、1#發(fā)射換能器(9)、2#發(fā)射換能器(10)、3#發(fā)射換能器(11)、4#發(fā)射換能器(12)、5#發(fā)射換能器(13)、線列陣(17 )、I #電子艙(14 )、2#電子艙(15 );該2#發(fā)射換能器(IO )、3#發(fā)射換能器(11)為高頻發(fā)射換能器，并位于聲學(xué)平臺(I)的下部，且具有流線型的外形；該1#發(fā)射換能器(9)、4#發(fā)射換能器(12)、5#發(fā)射換能器(13)為中低頻的發(fā)射換能器，位于聲學(xué)平臺(I)的內(nèi)部；垂直尾翼(8)位于聲學(xué)平臺殼體(7)的尾部，并與聲學(xué)平臺殼體(7)制成一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的下水平 尾翼(18)由固定尾翼(34)和調(diào)整翼(35)組成，固定尾翼(34)與聲學(xué)平臺殼體(7)固定，調(diào)整翼(35)可繞調(diào)整翼軸轉(zhuǎn)動；下水平尾翼(18)位于聲學(xué)平臺殼體(7)尾部的兩測，線列陣(17)安裝在聲學(xué)平臺(I)的尾部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的聲學(xué)平臺殼體(7)以高強玻璃纖維增強塑料為主材，長寬比為6. 9，橫截面為腰圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的座板(16)為不銹鋼板，與聲學(xué)平臺殼體(7)連接，作為設(shè)備安裝平臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的控制平臺(2)用于安裝控制拖體運體的控制設(shè)備及接收基陣(33)，該接收基陣(33)位于控制平臺(2)的兩側(cè)；控制平臺(2)主要包括控制平臺殼體(24)、骨架(25)、傳動機構(gòu)(21)、控制電子艙(19)、驅(qū)動器艙(20)、拖體姿態(tài)傳感器艙(22)、深度傳感器艙(23);所述的骨架(25)預(yù)埋在控制平臺殼體(24)上，傳動機構(gòu)(21)安裝在骨架(25)上；控制電子艙(19)、姿態(tài)羅盤艙(22),深度傳感器艙(23)安裝在骨架(25)下方。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，其特征在于所述的傳動機構(gòu)(21)由扇形齒輪(26)、軸齒輪(27)、小錐齒輪(28)、大錐齒輪(29)、電機艙(30)、機翼姿態(tài)羅盤艙(31)、套筒(32)組成，小錐齒輪(28)與電機艙(30)內(nèi)的電機軸同軸連接，與電機同軸轉(zhuǎn)動，小錐齒輪(28)與大錐齒輪(29)嚙合，大錐齒輪(29)與軸齒輪(27)同軸連接，軸齒輪(27)與扇形齒輪(26)嚙合，扇形齒輪(26)固定在套筒(32)上，套筒(32)與機翼(4)的機翼軸連接，機翼姿態(tài)羅盤艙(31)與套筒(32)固定。
專利摘要本實用新型涉及一種用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，該拖體包括聲學(xué)平臺、控制平臺、拖桿、機翼、上水平尾翼；所述的控制平臺通過緊固件安裝在聲學(xué)平臺的上方，兩只機翼穿過拖桿安裝在控制平臺兩側(cè)上，并套入套筒內(nèi)；所述的上水平尾翼安裝在聲學(xué)平臺中的垂直尾翼的兩側(cè)；所述的拖桿安裝控制平臺上，并與機翼的轉(zhuǎn)軸連接，構(gòu)成完整的流線型拖體；本實用新型的有益效果是提供的一種用于聲學(xué)探測的自動變深拖體，使拖體能根據(jù)聲納工作的需要自動改變深度，提高聲納性能；相對于通過改變纜長來控制拖體深度的方式，本實用新型專利更安全、更可靠，深度控制更精確，操作更方便。
文檔編號B63C11/48GK202414143SQ201120554119
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者何志強, 周凱, 應(yīng)曉偉, 易杏甫, 林方, 龔凱 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一五研究所