一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构

本发明涉及栅格翼同步展开控制，是一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构。

背景技术：

1、自20世纪40年代开始，苏联科学家对栅格翼的空气动力、结构、强度、质量以及工艺制造等方面开展了系统的理论和试验研究工作，但是由于当时对这种翼面的各种特性认识不足，栅格翼没有被广泛应用。

2、近年来，栅格翼重新引起了世界各国的重视，俄罗斯、美国、德国以及中国都加强了栅格翼理论研究和试验研制上作，并且得以在卫星、火箭和导弹上成功的应用。作为一种新型的承力稳定面和控制面，它必将得到越来越广泛的应用。

3、栅格翼是一种较少采用的气动面形式，由众多薄的栅格壁镶嵌在边框内形成。栅格壁在边框内的布局形式是多样的，最基本的有两种，一种是框架式，一种是蜂窝式。蜂窝式又分为正置和斜置两种。得到最广泛应用的是斜置壁与边框成45°角的蜂窝式栅格翼。蜂窝式栅格翼作为空中飞行器和水上航行装置的升力面和控制面，可提高其升力特性，并且增加其稳定性和可控性，同时保证其在各飞行阶段具有足够的比强度、比刚度。

4、栅格翼是一种在有限翼展上由众多薄层栅格壁镶嵌在边框内形成的气动控制面，其具有升力大，铰链力矩小，失速攻角大等良好的气动特性，是一种质量小、刚度好的薄壁桁架结构。在水下航行体出水模型试验开展过程中，模型出水后的姿态调整对于试验的准确性和安全性至关重要。作为空中飞行器和水上航行体装置的升力面和控制面，栅格翼可提高其升力特性，并且增加其稳定性和可控性，同时保证其在各飞行阶段具有足够的比强度、比刚度。作为一种有效的姿态调整机构，将栅格翼应用到模型出水试验研究过程中，栅格翼在模型出水时能够迅速展开并锁定，从而实现对模型姿态的精确控制。然而，现有的栅格翼展开控制装置往往存在结构复杂、响应速度慢、可靠性差等问题，难以满足高精度、高可靠性的试验要求。因此，在模型试验开展过程中，如何将栅格翼快速打开并在展开后即时固定锁止成为当前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，为了针对存在结构复杂、响应速度慢、可靠性差等问题，难以满足高精度、高可靠性的试验要求，本发明提出了一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构。

2、本发明提供了以下技术方案：

3、一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构，所述机构包括：防水电机、轨道圆盘、滑块推杆、固定机构、锁定机构、栅格翼和航行体外壳；

4、防水电机包括控制器及驱动器，用于驱动轨道圆盘旋转，轨道圆盘的中间部和防水电机通过键连接，上部为螺旋轨道，使防水电机的旋转转化为滑块推杆的直线运动；

5、滑块推杆，滑块推杆的下部为轨道，与轨道圆盘上的螺旋轨道组成丝杠结构，前段为推杆，用于在壁孔内做直线运动以推出栅格翼；

6、固定机构采用定位珠结构，包括圆球和弹簧，圆球平时状态下作为卡销插入栅格翼，防止其意外展开，滑块推杆推动栅格翼时，由于力大于弹簧限制的力，使其解除锁定状态；

7、锁定机构在当四个栅格翼展开完全后，通过弹簧锁锁定栅格翼，保证其稳定；航行体外壳为圆弧结构，在栅格翼处于非在展开状态下，与回转航行体共形。

8、优选地，外壳外部采用凹陷式设计，栅格翼在起始时会处于该位置，避免了栅格翼放置在外部时，影响空气阻力。

9、优选地，防水电机主轴和轨道圆盘中间凹槽通过键来连接，使得防水电机转动传递给圆盘。

10、优选地，防水电机驱动轨道圆盘转动，外部限位滑块使其沿直线运动，最终推动栅格翼展开。

11、优选地，所述机构还包括加速度传感器和控制器，用于监测航行器的垂向运动加速度，并将信号反馈至控制器，控制器根据加速度信号的累积梯形积分计算航行器的垂向运动位移，当位移达到设定值时，控制器输出信号驱动防水电机动作。

12、优选地，防水电机通过密封座和橡胶圈实现防水，以防止航行体内进水。

13、一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构控制方法，所述方法基于水下栅格翼同步展开执行机构，其特征是：包括以下步骤：

14、步骤1：通过加速度传感器监测航行器的垂向运动加速度，将监测结果反馈至控制器；

15、步骤2：控制器对加速度信号进行累积梯形积分，计算航行器的垂向运动位移；

16、步骤3：当位移达到设定值时，控制器输出信号驱动防水电机动作；

17、步骤4：电机带动圆盘转动，从而控制滑块运动，推动栅格翼展开；

18、步骤5：当栅格翼展开到位时，触发锁定机构锁止栅格翼。

19、优选地，采用累积梯形积分算法将加速度信号积分到位移d，同时与预先设置的设定值s进行比较，一旦位移d大于等于设定值s，则控制器输出信号驱动防水电机开始旋转工作，此时，轨道圆盘旋转驱使滑块推杆做直线运动推杆推力大于固定机构弹簧弹力，栅格翼逐步解开锁定，推杆在轨道圆盘转动的同时继续向外推出，直到将栅格翼推开至指定角度θ，此时电机反转，推杆收回；栅格翼在向上升力及水动力作用下完全展开，在其完全展开的同时与底部锁定结构连接，完成栅格翼的锁定。

20、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以用于实现一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构控制方法。

21、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构控制方法。

22、本发明具有以下有益效果：

23、本发明与现有技术相比：

24、本发明的效率高，能够同时展开四个栅格翼，本发明通过简洁的机械结构组合实现了栅格翼的同步展开和锁定，降低了装置的复杂性和制造成本。

25、本发明采用高速防水电机和精密的传动机构，确保了栅格翼的快速响应和准确展开。

26、本发明通过防水设计和精密的锁定机构，提高了装置的防水性能和稳定性，确保了试验的顺利进行。

技术特征：

1.一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构，其特征是：所述机构包括：防水电机、轨道圆盘、滑块推杆、固定机构、锁定机构、栅格翼和航行体外壳；

2.根据权利要求1所述的机构，其特征是：

3.根据权利要求2所述的机构，其特征是：

4.根据权利要求3所述的机构，其特征是：

5.根据权利要求4所述的机构，其特征是：所述机构系统还包括加速度传感器和控制器，用于监测航行器的垂向运动加速度，并将信号反馈至控制器，控制器根据加速度信号，采用累积梯形积分算法计算航行器的垂向运动位移，当位移达到设定值时，控制器输出信号驱动防水电机动作。

6.根据权利要求5所述的机构，其特征是：

7.一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构控制方法，所述方法基于权利要求1-6中任一项所述的水下栅格翼同步展开执行机构，其特征是：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的机构，其特征是：

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以用于实现如权利要求7-8的方法。

10.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征是：所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7-8的方法。

技术总结
本发明是一种水下航行体栅格翼同步展开执行机构。本发明涉及栅格翼同步展开控制技术领域，针对存在结构复杂、响应速度慢、可靠性差等问题，难以满足高精度、高可靠性的试验要求。本发明通过防水电机滑块推杆、轨道圆盘、固定及锁定机构等构件，可以同时实现四个栅格翼的初始固定、同步快速展开及展开后的稳定锁定功能。防水电机的选用与精密的密封设计确保了机构的防水性能，满足了航行体试验的高标准需求。

技术研发人员：周强,姚熊亮,马贵辉,方明,姚譞,孙龙泉,李志鹏,卢佳兴,陈仲德,周子昂,赵斌
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5