[發(fā)明專利]可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置及具有該裝置的水下航行器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510874807.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-02
• 公開（公告）號(hào): CN105366021A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳原;張傳平;張榮敏;高軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)(威海)
• 主分類號(hào): B63H3/10
• 分類號(hào): B63H3/10
• 代理公司: 北京恩赫律師事務(wù)所 11469
• 代理人: 趙文成

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水下航行器領(lǐng)域，特別是指一種可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置及具有該裝置的水下航行器。

背景技術(shù)

目前水下航行器，尤其是無(wú)人航行器，多采用螺旋槳作為推進(jìn)裝置，單個(gè)的螺旋槳推進(jìn)器只能產(chǎn)生大小可變而方向固定的推進(jìn)力，而當(dāng)無(wú)人航行器需要進(jìn)行不同方向的導(dǎo)向操縱運(yùn)動(dòng)時(shí)，比如俯仰和偏轉(zhuǎn)，就需要安裝多個(gè)螺旋槳推進(jìn)器來產(chǎn)生多維方向的推進(jìn)力。多個(gè)螺旋槳的安裝形式，破壞了航行器的結(jié)構(gòu)連續(xù)性，降低了航行器的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，增大了航行器重量，同時(shí)也使航行器內(nèi)部的布置受到局限。

與一般推進(jìn)器不同，矢量推進(jìn)器除了能夠提供前進(jìn)推進(jìn)力外，還能根據(jù)航行器導(dǎo)向操縱任務(wù)需求產(chǎn)生其他多維方向上的推進(jìn)力，極大地提高了航向器的轉(zhuǎn)向能力和定位能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置及具有該裝置的水下航行器，本發(fā)明能夠提供多維度的推力，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置，包括靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)、旋轉(zhuǎn)盤、槳轂、槳葉、從動(dòng)支鏈、3個(gè)主動(dòng)支鏈和牽拉調(diào)距機(jī)構(gòu)，其中：

所述從動(dòng)支鏈包括推進(jìn)主軸，所述推進(jìn)主軸穿過所述靜平臺(tái)、動(dòng)平臺(tái)和旋轉(zhuǎn)盤的中心，所述推進(jìn)主軸的一端用于由主推電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一端連接所述槳轂；

所述3個(gè)主動(dòng)支鏈的一端連接所述靜平臺(tái)的邊緣，并用于由輔助電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另一端連接所述動(dòng)平臺(tái)的邊緣；所述從動(dòng)支鏈和某一主動(dòng)支鏈將所述動(dòng)平臺(tái)的自由度約束為沿所述推進(jìn)主軸軸向平移、繞所述推進(jìn)主軸徑向轉(zhuǎn)動(dòng)和切向轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述旋轉(zhuǎn)盤的中心與所述動(dòng)平臺(tái)的中心連接，并且所述旋轉(zhuǎn)盤與所述動(dòng)平臺(tái)形成繞所述推進(jìn)主軸軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副；

所述牽拉調(diào)距機(jī)構(gòu)包括槳中軸、槳偏軸、牽拉調(diào)距桿、聯(lián)動(dòng)挺桿和聯(lián)動(dòng)套筒；所述槳葉通過槳中軸連接在槳轂上，并且所述槳葉與所述槳轂形成繞所述槳中軸軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述槳偏軸設(shè)置在所述槳葉上，并與所述槳中軸平行；所述牽拉調(diào)距桿的一端通過第二小球鉸連接所述槳偏軸，并且所述牽拉調(diào)距桿與所述第二小球鉸形成球面副，所述第二小球鉸與所述槳偏軸形成圓柱副，所述牽拉調(diào)距桿的另一端鉸接在所述旋轉(zhuǎn)盤上；所述聯(lián)動(dòng)套筒的一端通過第一小球鉸連接在所述槳中軸上，并且所述聯(lián)動(dòng)套筒與所述第一小球鉸形成球面副，所述第一小球鉸與所述槳中軸形成圓柱副，所述聯(lián)動(dòng)挺桿的一端固定在所述旋轉(zhuǎn)盤上，另一端插在所述聯(lián)動(dòng)套筒內(nèi)部，形成圓柱副。

進(jìn)一步的，所述從動(dòng)支鏈還包括中心球鉸，所述中心球鉸套在所述推進(jìn)主軸上，并且所述中心球鉸與所述推進(jìn)主軸形成沿所述推進(jìn)主軸軸向平移和繞所述推進(jìn)主軸軸向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱副；所述中心球鉸與所述旋轉(zhuǎn)盤連接，并且所述中心球鉸與所述旋轉(zhuǎn)盤形成繞所述推進(jìn)主軸軸向、徑向和切向旋轉(zhuǎn)的球面副。

進(jìn)一步的，所述3個(gè)主動(dòng)支鏈為第一主動(dòng)支鏈、第二主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈，所述第一主動(dòng)支鏈、第二主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈的夾角為120°，所述第一主動(dòng)支鏈和第二主動(dòng)支鏈為RURRR支鏈或RUS支鏈，所述第三主動(dòng)支鏈為RRRRR支鏈或RRS支鏈。

進(jìn)一步的，所述RURRR支鏈包括主動(dòng)臂、萬(wàn)向節(jié)、從動(dòng)臂和連接頭，所述主動(dòng)臂的一端鉸接在所述靜平臺(tái)的邊緣，另一端與所述萬(wàn)向節(jié)的一端連接，所述萬(wàn)向節(jié)的另一端與所述從動(dòng)臂的一端連接，并且所述萬(wàn)向節(jié)與所述從動(dòng)臂形成繞所述從動(dòng)臂軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述從動(dòng)臂的另一端與所述連接頭的一端鉸接，所述連接頭的另一端與所述動(dòng)平臺(tái)的邊緣連接，并且所述動(dòng)平臺(tái)與所述連接頭形成繞所述連接頭軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。

進(jìn)一步的，所述RRRRR支鏈包括主動(dòng)臂、中間連接臂、從動(dòng)臂和連接頭，所述主動(dòng)臂的一端鉸接在所述靜平臺(tái)的邊緣，另一端與所述中間連接臂的一端鉸接，所述中間連接臂的另一端與所述從動(dòng)臂的一端連接，并且所述中間連接臂與所述從動(dòng)臂形成繞所述從動(dòng)臂軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述從動(dòng)臂的另一端與所述連接頭的一端鉸接，所述連接頭的另一端與所述動(dòng)平臺(tái)的邊緣連接，并且所述動(dòng)平臺(tái)與所述連接頭形成繞所述連接頭軸向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)副。

進(jìn)一步的，所述第一主動(dòng)支鏈、第二主動(dòng)支鏈和第三主動(dòng)支鏈均通過兩個(gè)互相嚙合的錐齒輪連接所述輔助電機(jī)。

進(jìn)一步的，所述槳葉數(shù)量為4個(gè)。

另一方面，提供一種水下航行器，包括上述任一的可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置，所述可調(diào)節(jié)螺距的矢量推進(jìn)裝置安裝在所述水下航行器的前端和/或后端。

本發(fā)明具有以下有益效果：