[發明專利]一種海洋無人航行器風帆推進裝置及收展機構

有效

• 申請號: 202010421527.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111674537B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 楊亞楠;王樹新;劉冰汐;劉崇義;張宏偉;王延輝;劉玉紅
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63H9/06
• 分類號: B63H9/06;B63B41/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

1.一種海洋無人航行器風帆推進裝置及收展機構，其特征在于，由聯動收展機構(1)、轉角調節機構(2)、風帆(3)、壓載龍骨四部分組成，用于調節風帆(3)轉帆角并實現風帆(3)與壓載龍骨在展開、收攏兩種狀態間的切換；

所述聯動收展機構(1)包括框架(8)、第一側支撐板(6a)、第二側支撐板(6b)、機構底座(15)、支撐桿(5)、轉臺基座(10)、液壓缸(26)、升降模塊(11)、直線導軌、導軌支柱(24)、導軌滑塊、龍骨連桿(13)、限位塊、龍骨鉸鏈、龍骨連接件(18)、轉臺鉸鏈和轉臺連桿(20)；

所述框架(8)、第一側支撐板(6a)、第二側支撐板(6b)、機構底座(15)和支撐桿(5)相互緊固連接組成聯動收展機構(1)的安裝基座；所述框架(8)安裝于機構底座(15)的一側，第一側支撐板(6a)和第二側支撐板(6b)相對稱的安裝于機構底座(15)的上，支撐桿(5)固定于第一側支撐板(6a)、第二側支撐板(6b)之間；

所述升降模塊(11)、直線導軌、導軌支柱(24)、導軌滑塊和液壓缸(26)構成聯動收展機構(1)的驅動單元，所述導軌支柱(24)、液壓缸(26)垂直固定于機構底座(15)的安裝平面上且相互平行；所述導軌支柱(24)的兩側平行安裝有所述直線導軌，所述直線導軌與所述導軌滑塊的一端滑動連接，導軌滑塊的另一端固接于升降模塊(11)的內壁，所述升降模塊(11)的頂部與液壓缸(26)推桿的末端通過桿端連接件(22)連接，升降模塊(11)能夠在液壓缸(26)的帶動下沿直線導軌進行往復直線運動；

所述龍骨連桿(13)、龍骨鉸鏈、龍骨連接件(18)和限位塊組成聯動收展機構(1)的龍骨收展單元，所述第一側支撐板(6a)和第二側支撐板(6b)的兩端與所述龍骨鉸鏈的一端連接，龍骨鉸鏈的另一端與所述龍骨連接件(18)連接，所述龍骨連桿(13)的兩端分別與升降模塊(11)和龍骨連接件(18)連接，所述龍骨連桿(13)的兩端安裝有關節軸承，所述關節軸承能夠繞升降模塊(11)和龍骨連接件(18)上安裝的懸臂銷軸轉動；所述限位塊安裝于龍骨鉸鏈下方，用于限制龍骨鉸鏈的開啟角度；

所述轉臺基座(10)、轉臺鉸鏈和轉臺連桿(20)組成聯動收展機構(1)的風帆收展單元；所述框架(8)的頂部與所述轉臺鉸鏈的一端連接，轉臺鉸鏈的另一端與轉臺基座(10)固定連接；所述轉臺連桿(20)的兩端分別與轉臺基座(10)和繞升降模塊(11)連接，所述轉臺連桿(20)的兩端安裝關節軸承，關節軸承能夠繞轉臺基座(10)和繞升降模塊(11)上安裝的懸臂銷軸轉動；

所述轉角調節機構(2)包括主回轉軸(33)、軸承座(32)、彈性聯軸器(30)、轉臺輸出軸(29)、轉臺、磁性聯軸器、電機組件和電機密封艙；所述電機密封艙和轉臺均固定于所述轉臺基座(10)上，所述電機組件安裝于電機密封艙內，轉臺上安裝有所述轉臺輸出軸(29)，轉臺輸出軸(29)通過所述彈性聯軸器(30)與軸承座(32)連接，所述軸承座(32)與所述主回轉軸(33)連接，主回轉軸(33)上端與風帆(3)緊固連接；所述電機組件產生的輸入轉矩傳遞至轉臺，轉臺用于完成輸入轉矩的轉換，并將輸出轉矩傳遞至風帆(3)以調控風帆(3)的轉帆角；

所述壓載龍骨由相互對稱的第一壓載龍骨(4a)和第二壓載龍骨(4b)構成；所述第一壓載龍骨(4a)和第二壓載龍骨(4b)均與龍骨連接件(18)緊固連接。

2.根據權利要求1所述一種海洋無人航行器風帆推進裝置及收展機構，其特征在于，所述風帆(3)的橫截面為月牙形，風帆(3)的寬度與航行器船體寬度相等；在展開狀態下，風帆(3)立于航行器上部，將風能轉化為推動航行器前進的驅動力；在收攏狀態下，風帆(3)收回至航行器中后部并與航行器表面平行，以縮小航行器受風面積，削減風力對航行器的擾動。

3.根據權利要求1所述一種海洋無人航行器風帆推進裝置及收展機構，其特征在于，升降模塊(11)、轉臺鉸鏈、轉臺連桿(20)、轉臺基座(10)構成曲柄滑塊機構，升降模塊(11)作為驅動滑塊帶動轉臺基座(10)繞轉臺鉸鏈的鉸鏈軸90°角旋轉。