CN101513926B - 用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置 - Google Patents

用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置，包括推进机构、倾转驱动电机、倾转架和滑翔翼，所述滑翔翼一端固定于机身框架上，所述倾转架支承于滑翔翼另一端，所述倾转驱动电机的输出端与倾转架连接，推进机构装设于倾转架上。该用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置具有结构简单紧凑、制造成本和维护费用低、可重复利用、可实现快速转向和横向翻滚等复杂运动的优点。

Description

用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置
技术领域
本发明涉及水下推进器，尤其涉及用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置。
背景技术
水下推进器实际是一种遥控潜水器。现有水下推进器的推进方式有多种，如普通螺旋桨推进器、导管螺旋桨推进器、平旋推进器、槽道推进器和新兴的磁流体推进器等，种类较多。普通螺旋桨推进器结构简单且应用最广，推进效率较高，但是单一的普通螺旋桨推进器在水下较难控制被推进物体的行进方向和姿态；导管螺旋桨推进器是由美国的路德维克·科特在1924年发明的，它是在螺旋桨外面罩上一个专门设计的套筒或导管，当螺旋桨正转时，前部形成一个负压区，后面形成一个正压区，从而产生向前的推力，该推力包括螺旋桨自身旋转带来的推力和在导管上产生的推力，同时还加速了桨盘处的水流，使得推进效率提高，与相同效率的普通螺旋桨推进器相比，导管螺旋桨推进器的尺寸要小得多，这样有利于机器人的总体设计，便于操作；平旋推进器的主要工作部件是由一个圆盘上伸出的4-6个桨叶组成，桨叶轴线与圆盘相垂直，圆盘经过齿轮与推进轴连接，通过改变桨叶与圆盘的相对位置，就可以在与轴成直角的平面内产生任意方向的推力，不需要舵和转动轴，就具有优良的操纵性和机动性，但是由于几个桨叶不能同时处于有效推进状态，故效率比普通螺旋桨低很多。但是，现有水下推进器受推进技术的限制，还存在着姿态调整难度大、动作灵敏度不高、不能适应水下地形地貌的复杂变化等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、制造成本和维护费用低、可重复利用、可实现快速转向和横向翻滚等复杂运动的用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置，包括推进机构、倾转驱动电机、倾转架和滑翔翼，所述滑翔翼一端固定于机身框架上，所述倾转架支承于滑翔翼另一端，所述倾转驱动电机的输出端与倾转架连接，推进机构装设于倾转架上。
所述推进机构包括侧翼螺旋桨、侧翼螺旋桨传动机构和侧翼螺旋桨驱动电机，所述侧翼螺旋桨支承于倾转架上，所述侧翼螺旋桨驱动电机通过侧翼螺旋桨传动机构与侧翼螺旋桨相连。
所述侧翼螺旋桨驱动电机的输出轴与倾转架的旋转轴布置于同一轴线上，侧翼螺旋桨传动机构为锥齿轮传动副，侧翼螺旋桨的旋转轴与侧翼螺旋桨驱动电机的输出轴垂直布置。
与现有技术相比，本发明的优点在于：倾转旋翼矢量推进装置包括滑翔翼和推进机构，推进机构通过倾转控制机构装设于滑翔翼的端部，该倾转控制机构可以通过倾转驱动电机驱动倾转架带动推进机构旋转，从而改变推进机构产生的推进力方向，在多组倾转旋翼矢量推进装置的配合下，不仅可以使推进器实现前进、后退、垂直上升、垂直下降等简单运动，而且可以实现快速转向和横向翻滚等复杂运动。本发明的用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置还具有布置方式巧妙，结构简单紧凑，制造成本和维护费用低、可重复利用等特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是在水下推进器上安装两组倾转旋翼矢量推进装置的机构简图；
图3是在水下推进器上安装四组倾转旋翼矢量推进装置的机构简图。
图中各标号表示：
1、机身框架                            2、倾转旋翼矢量推进装置
21、滑翔翼                             22、推进机构
23、倾转驱动电机                       24、倾转架
221、侧翼螺旋桨                        222、侧翼螺旋桨传动机构
223、侧翼螺旋桨驱动电机
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置，包括滑翔翼21、推进机构22、倾转驱动电机23和倾转架24，滑翔翼21一端固定于机身框架1上，倾转架24通过轴承支承于滑翔翼21另一端，倾转驱动电机23的输出端通过齿轮副与倾转架24连接。该推进机构22包括侧翼螺旋桨221、侧翼螺旋桨传动机构222和侧翼螺旋桨驱动电机223，侧翼螺旋桨221通过轴承支承于倾转架24上，侧翼螺旋桨驱动电机223的输出端通过侧翼螺旋桨传动机构222与侧翼螺旋桨221的转轴相连。在倾转驱动电机23的驱动下倾转架24可带动推进机构22产生旋转，且旋转轴垂直于机身框架1布置。其中倾转驱动电机23和侧翼螺旋桨驱动电机223均装设于机身框架1上，并且均位于机身内部，均可受到机身框架1的保护，侧翼螺旋桨驱动电机223的输出轴与倾转架24的旋转轴布置于同一轴线上，侧翼螺旋桨221的转轴与侧翼螺旋桨驱动电机223的输出轴垂直布置，侧翼螺旋桨传动机构222为锥齿轮传动副，当倾转架24转动时，侧翼螺旋桨驱动电机223仍能够通过该锥齿轮传动副正常驱动侧翼螺旋桨221转动，使倾转架24的转动和侧翼螺旋桨221的转动互不干涉。通过倾转驱动电机23驱动倾转架24带动推进机构22旋转，从而改变推进机构22产生的推进力方向。将本发明的倾转旋翼矢量推进装置装设于水下推进器上时，可以根据需要在水下推进器上选择安装两组、四组或更多组倾转旋翼矢量推进装置，安装两组倾转旋翼矢量推进装置时，一般采用对称布置的方式，其结构如图1、图2所示；安装四组倾转旋翼矢量推进装置时，可以在水下推进器的同一周向位置上均匀布置四组倾转旋翼矢量推进装置，还可以按图3所示的布置方式，在水下推进器的两侧分别布置两组倾转旋翼矢量推进装置。在多组倾转旋翼矢量推进装置的配合下，推进器不仅可以实现前进、后退、垂直上升、垂直下降等简单运动，而且可以实现快速转向和横向翻滚等复杂运动。例如，将推进机构22调整到适当的方向，可以利用推进机构22产生的推进力辅助转向，使转向更灵活，回转半径更小，转向速度更快；当两组倾转旋翼矢量推进装置2中的推进机构22产生的推进力方向相反且均垂直于滑翔翼21所在平面时，可以使推进器产生绕机身纵轴线旋转的横向翻滚运动。

Claims (1)

1.一种用于水下推进器的倾转旋翼矢量推进装置，其特征在于：包括推进机构(22)、倾转驱动电机(23)、倾转架(24)和滑翔翼(21)，所述滑翔翼(21)一端固定于推进器的机身框架(1)上，倾转架(24)支承于滑翔翼(21)另一端，所述倾转驱动电机(23)的输出端与倾转架(24)连接，推进机构(22)装设于倾转架(24)上，所述推进机构(22)包括侧翼螺旋桨(221)、侧翼螺旋桨传动机构(222)和侧翼螺旋桨驱动电机(223)，所述侧翼螺旋桨(221)支承于倾转架(24)上，所述侧翼螺旋桨驱动电机(223)通过侧翼螺旋桨传动机构(222)与侧翼螺旋桨(221)相连，所述侧翼螺旋桨驱动电机(223)的输出轴与倾转架(24)的旋转轴布置于同一轴线上，侧翼螺旋桨传动机构(222)为锥齿轮传动副，侧翼螺旋桨(221)的旋转轴与侧翼螺旋桨驱动电机(223)的输出轴垂直布置。
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