[發明專利]一種二自由度壓電驅動深海推進系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202011626661.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112606981B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 陳迪;金家楣;王亮;劉瑞;趙恒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B63G8/08
• 分類號: B63G8/08;B63G8/00;B63C11/52;H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種二自由度壓電驅動深海推進系統及其工作方法，深海推進系統包括槳葉、二自由度轉子、超聲電機和預緊模塊。槳葉固定在二自由度轉子上，二自由度轉子內壁上設置有環形凸起來限制轉子的運行軌跡。兩個限位件上安裝有軸承，限位件軸端為半球體。支板上設置有螺紋孔，頂錐上設置有螺紋，支板和頂錐連接在一起。通過改變頂錐和支板的相對位置，來調整彈簧所提供的預壓力大小。所采用的驅動裝置為超聲電機，方板正面有四個驅動足，四個壓電陶瓷片粘貼在方板的背面。二自由度轉子在運行過程中緊貼在四個作動足上，利用作動足給二自由度轉子的摩擦力使轉子運動。

技術領域

本發明涉及超聲電機領域，尤其涉及一種二自由度壓電驅動深海推進系統及其工作方法。

背景技術

在過去的幾十年里，一系列的戰略和技術被用來研究海洋，其中無人潛航器作為現代海洋裝備的“新角色”，必將幫助我國水下科研、作戰體系取得跨越式發展，加快“海洋強國”的建設?，F有的深海推進機構都需要考慮封密性和結構強度，傳動機構復雜，不容易微型化。和傳統推進器相比較，壓電驅動的深海推進裝置優勢為：1.結構簡單便于小型化；2.全開放式結構（無需考慮封密和強度問題）；3.環境適應性強，電磁兼容性好；4.機動性強；5.體型小和劃槳推進使其反偵察能力更強。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種二自由度壓電驅動深海推進系統及其工作方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種二自由度壓電驅動深海推進系統，包括槳葉、二自由度轉子、超聲電機和預緊模塊；

所述槳葉包含槳葉本體、第一連接桿和第二連接桿，其中，所述第一連接桿的一端和所述槳葉根部同軸固連，所述第二連接桿的一端和所述槳葉根部固連且第二連接桿和所述第一連接桿相互垂直；

所述二自由度轉子包含第一半圓環軌道、第二半圓環軌道、第一曲面連接軌道和第二曲面連接軌道，其中，所述第一半圓環軌道、第二半圓環軌道均呈半圓環狀，其軸線垂直相交；第一半圓環軌道的兩端分別通過第一曲面連接軌道、第二曲面連接軌道和所述第二半圓環軌道的兩端對應平滑固連，形成接觸軌道；所述接觸軌道內壁的中部設有朝內的環形凸起；

所述槳葉的第一連接桿和所述第一半圓環軌道同軸、第二連接桿和所述第二半圓環軌道的同軸，且槳葉第一連接桿、第二連接桿的另一端均和所述接觸軌道的環形凸起固連；

所述超聲電機包括金屬基體、第一至第四壓電陶瓷片、以及第一至第四作動足，其中，所述金屬基體為正方形薄板；所述第一至第四壓電陶瓷片設置在所述金屬基體的下端面；所述第一至第四作動足設置在所述金屬基體的上端面；

所述金屬基體的下端面還設有結構相同的第一至第三錐形槽，所述第一至第三錐形槽均位于節點處，其中，第一、第二錐形槽分別位于金屬基體的兩個底角，第三錐形槽位于金屬基體中和第一、第二錐形槽連線平行的邊的中點處；

所述預緊模塊包含第一限位件、第二限位件、支板、底板、以及第一至第三調節單元；

所述第一限位件、第二限位件結構相同，均包含固定座、曲軸、漸變部、軸頸、軸承和接觸部，其中，所述漸變部呈圓臺狀；所述曲軸呈L形，一端和所述固定座垂直固連，另一端和所述漸變部面積較大的一端同軸固連；所述軸頸的一端和所述漸變部的另一端同軸固連；所述軸承設置在軸頸上，其內圈和軸頸同軸固連；所述接觸部呈半球狀，其端面和所述軸頸的另一端同軸固連；

所述第一至第三調節單元結構相同，均包含頂錐和彈簧，其中，所述頂錐包含錐頭、錐體和錐尾；所述椎體呈圓柱狀，其上設有外螺紋；所述錐頭呈圓柱狀，一端設有和所述第一錐形槽相匹配的圓錐，另一端和所述椎體的一端同軸固連；所述錐尾為光桿，其一端和所述椎體的另一端同軸固連；

所述支板上設有第一至第三螺紋通孔，所述第一至第三螺紋通孔和所述第一至第三錐形槽一一對應；