[發明專利]一種水下運載裝備的并聯式矢量推進器

有效

• 申請號: 201811330032.2
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109319068B
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 曾岑;臧強真;劉健;張貴偉;王勇;張鵬
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63H1/14;B63H23/24;B63H23/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種水下運載裝備的并聯式矢量推進器，屬于水下推進器領域，包括動平臺、靜平臺、螺旋槳、角接觸軸承；矢量推進器的并聯機構由動靜平臺之間的一條傳動支鏈和兩條運動支鏈組成，UPU傳動支鏈底端和頂端通過球籠式萬向節連接，傳動支鏈中間為可伸縮式扭矩傳動軸；UPR運動支鏈的底部十字軸萬向節與靜平臺連接，頂端轉動副與動平臺連接，RPU運動支鏈底端轉動副與靜平臺連接，頂端為十字軸萬向節與動平臺連接，兩條運動支鏈中間部分均為直線電機驅動軸；而且動靜平臺中心轉軸處設置有角接觸軸承。本發明可實現兩轉一移三自由度的空間運動，且具有整體體積小、剛度大、精度高、轉動工作空間大、機動性能高等優點，可廣泛應用于水下運載裝備推進系統。

技術領域

本發明涉及一種水下運載裝備的并聯式矢量推進器，屬于水下推進器領域。

背景技術

目前用于觀察、勘探、監測用的水下運載裝備主要包括水面無人艇、水中智能運載器和水下爬行機三種類型，由于水下環境的復雜多變性和任務要求的多樣化，使得我們對水下運載裝備的機動性和敏捷性有較高的要求。相比于傳統串聯式矢量推進器，并聯式矢量推進裝置由多條驅動支鏈共同操作動平臺運動，提高機械系統整體的承載能力，而且可以大幅地減小系統整體的運動負荷和慣性，在此背景之下，研究低速運動時具有高機動性能的并聯式矢量推進器對我們的水下運載裝備具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠保證水下運載裝備安全工作并且結構簡單可實現多自由度運動的并聯式矢量推進器。為達到上述目的，本發明設計一種基于UPR-UPU-RPU并聯機構的矢量推進器，該矢量推進器的并聯機構由動靜平臺之間的一條傳動支鏈和兩條運動支鏈組成，兩條運動支鏈中間部分均為直線電機驅動軸；而且動靜平臺中心轉軸處設置有角接觸軸承。采用本發明不僅可以滿足實現兩轉一移三自由度運動，而且具有結構緊湊、承載能力高、轉動工作空間大、機動性能高等優點。

為了滿足上述要求，本發明采用的技術方案如下：

一種水下運載裝備的并聯式矢量推進器，主要包括靜平臺1、動平臺2、螺旋槳3、UPU傳動支鏈4、UPR運動支鏈5、RPU運動支鏈6、角接觸軸承A16、角接觸軸承B17、動力輸入軸18。

所述的靜平臺1位于矢量推進器的底部，整體呈三角形狀，在滿足該機構布置條件下能夠極大的減小靜平臺體積。所述的動平臺2位于矢量推進器的頂部，整體呈三角形狀，其上嵌有角接觸軸承A16，該角接觸軸承A16用于螺旋槳軸19的限位和傳動，螺旋槳軸19上安裝螺旋槳3，且螺旋槳3的空間位姿與動平臺2運動同步，同樣受到靜平臺1上三根支鏈的協同運動的影響。所述的靜平臺1和動平臺2之間設有三根支鏈，分別為UPU傳動支鏈4、UPR運動支鏈5、RPU運動支鏈6。

所述的UPU傳動支鏈4用于將扭矩與轉速精準傳遞給末端的螺旋槳3，包括球籠式萬向節A13、扭矩傳動軸15和球籠式萬向節B14。所述的UPU傳動支鏈4頂端與動平臺2之間通過球籠式萬向節B14連接，UPU傳動支鏈4底端與靜平臺1之間通過角接觸軸承B17和球籠式萬向節A13實現連接，傳遞扭矩，中間為可伸縮式扭矩傳動軸15。所述的UPU傳動支鏈4通過球籠式萬向節A13與動力輸入軸18連接，能夠實現全方位的轉動和等速精準傳遞扭矩，該支鏈頂部的球籠式萬向節B14與穿過動平臺2的螺旋槳軸19連接，把傳動扭矩精準傳遞給螺旋槳。

所述的UPR運動支鏈5為主動運動支鏈，主要實現對末端動平臺2位姿的變換，包括十字軸萬向節A7、移動副A9和轉動副A8。所述的UPR運動支鏈5底端與靜平臺1之間通過十字軸萬向節A7實現連接，頂端與動平臺2之間通過轉動副A8連接，中間為移動副A9。能夠實現動平臺2一個自由度方向的轉動，動平臺2的俯仰和偏擺通過移動副A9、移動副B12和移動副15的協同工作來實現。