[發明專利]一種采用齒輪同步式箏形機構的模塊化擺線推進器

有效

• 申請號: 202110467312.3
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113277051B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 夏丹;楊光宗;朱陽洋;牛廣乾;周旭峰;王興松
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: B63H1/30
• 分類號: B63H1/30
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 王雪

本發明公開了一種采用齒輪同步式箏形機構的模塊化擺線推進器，包括齒輪同步式箏形機構、調節機構和驅動機構。每個箏形機構的一端鉸接在控制軸上，另一端通過一對齒輪連接葉片自轉軸，利用齒輪嚙合的同步運動，使得葉片圍繞基座公轉的同時，始終按照葉弦線方向垂直于葉片自轉軸與控制軸連線的規律自轉；由驅動機構實現的所有葉片的公轉運動，以及箏形機構實現的每個葉片的自轉運動，兩者共同作用產生了擺線推進力；進一步通過調節機構改變控制軸的徑向和周向平面位置，改變推進器的推力大小和方向。本發明能夠使葉片精確地按照擺線規律運動，提升推進性能的同時且具有模塊化的特征，能夠便捷地安裝到水下載體上。

技術領域

本發明涉及動力裝置技術領域，尤其涉及一種采用齒輪同步式箏形機構的模塊化擺線推進器。

背景技術

船舶工業是為水上交通運輸、海洋資源開發及國防建設提供技術裝備的綜合性和戰略性產業，是國家發展高端裝備制造業、實施海洋強國戰略的重要組成部分。推進器作為船舶的核心設備，提升推進器的性能對船舶工業的發展具有極大的促進作用。相比于普通螺旋槳，擺線推進器作為一種新型推進裝置，具有操縱性能好、響應速度快、機動性能佳、推進效率高且可在淺水中使用的優點，因此具有特殊的應用價值和發展潛力。尤其是擺線推進器的推力方向不受航速限制，可在平面范圍內任意調節，因此，采用擺線推進器的船舶具有更為靈活的操縱性和機動性，甚至能夠進行原地回轉。但是目前擺線推進器的結構設計并不成熟，常見的有凸輪式、齒輪式、六連桿式、曲柄滑塊式、舵機式、步進電機式等，其中凸輪式和齒輪式無法調整控制點的位置，這嚴重影響了擺線推進器的機動性能，六連桿式結構對每根連桿的長度有著嚴格要求，需要精確計算每根連桿的長度，曲柄滑塊式結構不能調整偏心距的大小，舵機式結構在控制方面難以實現對每個葉片的精確控制，步進電機式需要根據葉片的擺動規律編寫專門的葉片控制算法，且葉片數量增加時，需要控制的步進電機的數量也會增加。這些方案都難以充分發揮擺線推進器的優越性能。

因此，亟待設計一款結構簡單，能任意改變控制軸位置，并且能精確實現擺線推進器運動規律的結構。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的缺陷，提供一種采用齒輪同步式箏形機構的模塊化擺線推進器結構，以精確實現擺線推進器的運動機理。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案如下：

一種采用齒輪同步式箏形機構的模塊化擺線推進器，包括驅動機構、外殼、葉片，所述驅動機構設置在所述外殼內，所述葉片連接在驅動機構上，驅動機構可以帶動葉片圍繞旋轉中心公轉，其特征在于：還包括用于控制葉片自轉的齒輪同步式箏形機構和控制軸，所述齒輪同步式箏形機構包括第一齒輪、第二齒輪、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿和葉片連接軸，所述葉片連接軸的上端設有兩個光軸，葉片連接軸下端和葉片固定連接，所述第一連桿、第三連桿、第四連桿和第二連桿依次相互鉸接，第三連桿和第四連桿的鉸接點活動套設在所述控制軸上，所述第一齒輪和第二齒輪分別固定設置在第一連桿和第二連桿的端部，第一連桿和第二連桿的端部活動套設在所述光軸上，第一齒輪和第二齒輪之間互相嚙合，第一連桿和第二連桿的長度相同，第三連桿和第四連桿的長度相同，第一連桿、第二連桿、第三連桿和第四連桿形成一箏形形狀，控制軸的軸心到葉片連接軸軸心的連線與葉片的葉弦線相互垂直。

進一步的，所述驅動機構包括圓形的基座、基座蓋、主軸、第一電機、第三齒輪和第四齒輪，所述基座通過軸承與所述外殼相連接，所述基座蓋固定連接在基座上端，所述主軸穿過基座蓋的中心并固定連接在外殼上，所述第三齒輪固定連接在主軸上，所述第一電機固定設置在基座蓋上，所述第四齒輪與第一電機的輸出軸相連接，第三齒輪和第四齒輪之間相互嚙合，在基座的同一圓周上設置有若干安裝孔，所述葉片連接軸穿設在所述安裝孔中。