CN106542070A - 潜艇螺旋桨3pss+s型并联摆旋增速驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种潜艇螺旋桨3PSS+S型并联摆旋增速驱动装置，其包括螺旋桨、3PSS+S型并联机构、增速机构、柔性旋转驱动器，3PSS+S型并联机构包括机座、动台、三个PSS型驱动分支和中间球分支，实现螺旋桨随中间球分支绕机座中心球副摆动；柔性旋转驱动器包括发动机、法兰盘和三个钢丝绳；发动机与机座固连，法兰盘与机座转动联接，发动机轴与法兰盘同轴键连接，钢丝绳穿过低速轴端的径向通孔与导轮滚动接触，钢丝绳两端与法兰盘径向对称连接，增速机构高速轴与球分支的中心孔转动联接，高速轴输出端与螺旋桨固连。本发明结构简单、紧凑，螺旋桨摆旋灵活，稳定性好，易控制，可驱动潜艇螺旋桨实现摆旋增速复合运动，无需摆舵操控系统。

Description

潜艇螺旋桨3PSS+S型并联摆旋增速驱动装置
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种潜艇螺旋桨并联摆旋增速驱动装置。
背景技术
螺旋浆运动驱动装置是潜艇、舰船航行的关键部件。通常船舶螺旋浆同轴安装在旋转轴一端，旋转轴由固定在船体下端回转支座支撑，旋转轴另一端与固定在船体上驱动装置联接。螺旋浆与摆舵机构控系统协调作用，推动船舶前行与换向。在该方面，国内外专家们已做了一些改进和研究，2015年公开号为CN104527962A的发明专利公开了一种可灵活转向的船舶驱动装置，其驱动组件包括转动杆、电机和螺旋桨，转动杆支撑在围杆上，转动杆整体处于船体外，转动杆下端延伸至船体下侧。2015年英国通用电气能源能量变换技术有限公司公开号为CN105083515A的发明专利公开了一种摆线型舰船推进系统，该系统包括叶片安装盘和多个推进器叶片，多个推进器叶片中的各个具有相应的主叶片轴线，并且叶片与推进器叶片中的其它每一个的任何绕轴线旋转无关地绕其主叶片轴线旋转。2014年德国非德烈斯哈芬股份公司公开号为CN104203747A的发明专利公开了一种船舶驱动装置，利用该支承系统紧固在船体上，其中，驱动机和传动装置借助连接法兰彼此连接并且布置在船体的内部，实施为转动支承部的第一支承位置相对于螺旋桨轴的旋转轴线的优化布置。2008年德国施奥泰尔有限公司公开号为CN101218148的发明专利公开了一种船舶动力装置和船舶驱动方法，在水下吊舱包括前部螺旋桨和后部螺旋桨以及在动力装置和螺旋桨之间的转矩传递装置。2008年南非迈克尔公开号为CN101137539的发明专利公开了一种船舶驱动器，用于船尾驱动，其包括一个能够连接于船尾的外部结构、支撑该外部结构的壳体，壳体内部的齿轮组和反向离合器，齿轮组包括副齿轮，能够围绕横向轴线旋转90度。2014年日本三菱重工业株式会社公开号为CN104114446A的发明专利公开了船舶的船舵装置及具备该船舵装置的船舶，具备固定于船尾的挂舵臂、支承为以转动基准线为轴旋转自如的船舵。
上述发明装置及思想各具特色。但通常现有的摆舵驱动机构与摆舵控系统仍十分复杂，并且在水中产生较大阻力，长期在海水中，容易因生锈导致失效；为了满足潜艇升降，还需要多摆舵驱动机构，其相应的多摆舵驱动机构与其控系统更加复杂。另外，如何在保证大质量发动机固定在船体前提下，只驱动轻质量螺旋浆轴灵活摆动和螺旋浆高速回转也是尚待解决的关键难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、整体稳定性好、振动小、无需摆舵驱动机构与摆舵控系统、能够提高螺旋浆转速、增加潜艇航速的潜艇螺旋桨3PSS+S型并联摆旋增速驱动装置。
本发明包括螺旋桨、3PSS+S型并联机构、增速机构、柔性旋转驱动器，并联机构可以实现螺旋桨随中间球分支绕机座中心球副的摆动，其中3PSS+S型并联机构包括机座、动台、三个结构相同的PSS(移动副-球副-球副)型驱动分支和中间球分支，所述机座呈圆柱空腔，其上端面设有中心凹球面通孔和三个圆周均布的孔，下端面设有中心通孔和三个圆周均布的与上述上端面三个孔同心的通孔，侧面设有三个圆周均布的轴向槽；所述动台设有垂直动台的中心大通孔和圆周均布的三个小通孔，三个PSS型驱动分支在机座与动台之间圆周均布；该PSS型驱动分支包括电动机、丝杠、丝母、连杆，电动机与机座下端固连，电动机轴穿过机座下端面的通孔与丝杆的一端同轴键连接，丝杆的上部与丝母螺旋副联接，丝母与机座内壁移动副联接，丝杆另一端插入机座上端的孔与机座转动副联接，连杆两端分别与丝母和动台球副联接；中间球分支一端设有凸球面体和过球心且与中间球分支同心的大、小通孔；机座上端的凹球面与中间球分支的凸球面球副联接，中间球分支下端与动台垂直同心固连；增速机构包括低速轴、三个相同的传动齿轮和高速轴；低速轴的开口端设有与其同心的内齿轮，低速轴的闭口端设有与其同心的中心孔和三个径向均布的通孔；高速轴上端、中部、下部和下端分别设有与其同轴的圆柱、大圆柱、齿轮和圆柱；高速轴下端圆柱与低速轴中心孔转动副联接，三个传动齿轮轴与动台的三个小通孔转动副联接，三个传动齿轮同时与高速轴齿轮和低速轴内齿轮共面啮合传动，高速轴中部圆柱穿过动台中心通孔与中间球分支大通孔转动副联接，高速轴上端圆柱穿过中间球分支小通孔与螺旋桨固连；柔性旋转驱动器包括发动机、法兰盘、导轮和三个钢丝绳，其中法兰盘中心设有大孔和小通孔，设在低速轴闭口端的每个径向通孔端的导轮与低速轴平行转动联接，三个钢丝绳分别滑动穿过低速轴的径向通孔与导轮滚动接触，钢丝绳两端与法兰盘径向对称柔性连接；发动机与机座固连，发动机轴与法兰盘中心通孔同轴键连接。
当三个PSS型驱动分支的电动机通过丝杠、丝母、连杆驱动动台摆动时，动台带动球分支和螺旋浆三自由度摆动，同时发动机通过柔性联轴器和增速机构驱动螺旋浆在中心球分支内高速回转。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单、紧凑，驱动螺旋桨作摆旋复合运动，可以实现潜艇升降，船舶换向，无需摆舵驱动机构与摆舵控系统。
2、增速机构提高螺旋浆转速，增加潜艇航速。并可用较低速发动机通过柔性联轴器驱动增速机构的输入低速轴。
3、重型旋转驱动器与船体固连，与并联摆桨机构的心轴柔性转动联接，整体稳定性好，振动小，易控制、安装与维修。
4、并联摆桨机构驱动分支的电动机与机座船体固连，其它和大部分件也都与机座船体联接，整体稳定性好，振动小，大大改善了电机安装与维修条件，避免电缆摆动，提高安全性。
附图说明：
图1本发明的主视剖视图。
图中：1-机座、2-动台、3-高速轴、4-螺旋桨、5-中间球分支、6-丝母、7-连杆、8-丝杠、9-电动机、10-小齿轮、11-低速轴、12-钢丝绳、13-导轮、14-法兰盘、15-发动机。
具体实施方式
在图1所示的潜艇螺旋浆3PSS+S型并联摆旋增速驱动装置示意图中，机座1呈圆柱空腔，其上端面设有中心凹球面通孔和三个圆周均布的孔，下端面设有中心通孔和三个圆周均布的与上述上端面三个孔同心的通孔，侧面设有三个圆周均布的轴向槽；动台2设有垂直动台的中心大通孔和圆周均布的三个小通孔，三个PSS型驱动分支在机座与动台之间圆周均布；PSS型驱动分支中的电动机9与机座下端固连，电动机轴穿过机座下端面的通孔与丝杆8的一端同轴键连接，丝杆的上部与丝母6螺旋副联接，丝母与机座内壁移动副联接，丝杆另一端插入机座上端的孔与机座转动副联接，连杆7的两端分别与丝母和动台球副联接；中间球分支5一端设有凸球面体和过球心且与中间球分支同心的大、小通孔；机座上端的凹球面与中间球分支的凸球面球副联接，中间球分支下端与动台垂直同心固连；增速机构中的低速轴11的开口端设有与其同心的内齿轮，低速轴的闭口端设有与其同心的中心孔和三个径向均布的通孔；高速轴3上端、中部、下部和下端分别设有与其同轴的圆柱、大圆柱、齿轮和圆柱；高速轴下端圆柱与低速轴中心孔转动副联接，三个传动齿轮轴与动台的三个小通孔转动副联接，三个传动齿轮同时与高速轴齿轮和低速轴内齿轮共面啮合传动，高速轴中部圆柱穿过动台中心通孔与中间球分支大通孔转动副联接，高速轴上端圆柱穿过中间球分支小通孔与螺旋桨4固连；柔性旋转驱动器中的法兰盘14中心设有大孔和小通孔，设在低速轴闭口端的每个径向通孔端的导轮13与低速轴平行转动联接，三个钢丝绳12分别滑动穿过低速轴的径向通孔与导轮滚动接触，钢丝绳两端与法兰盘径向对称柔性连接；发动机15与机座固连，发动机轴与法兰盘中心通孔同轴键连接。
当三个PSS型驱动分支的电动机通过丝杠、丝母、连杆驱动动台摆动时，动台带动球分支和螺旋浆三自由度摆动，同时发动机通过柔性联轴器和增速机构驱动螺旋浆在中心球分支内高速回转。

Claims (1)

1.一种潜艇螺旋浆3PSS+S型并联摆旋增速驱动装置，其包括包括螺旋桨、3PSS+S型并联机构、增速机构、柔性旋转驱动器，并联机构可以实现螺旋桨随中间球分支绕机座中心球副的摆动，其特征在于：所述3PSS+S型并联机构包括机座、动台、三个结构相同的PSS型驱动分支和中间球分支，所述机座呈圆柱空腔，其上端面设有中心凹球面通孔和三个圆周均布的孔，下端面设有中心通孔和三个圆周均布的与上述上端面三个孔同心的通孔，侧面设有三个圆周均布的轴向槽；所述动台设有垂直动台的中心大通孔和圆周均布的三个小通孔，三个PSS型驱动分支在机座与动台之间圆周均布；该PSS型驱动分支包括电动机、丝杠、丝母、连杆，电动机与机座下端固连，电动机轴穿过机座下端面的通孔与丝杆的一端同轴键连接，丝杆的上部与丝母螺旋副联接，丝母与机座内壁移动副联接，丝杆另一端插入机座上端的孔与机座转动副联接，连杆两端分别与丝母和动台球副联接；中间球分支一端设有凸球面体和过球心且与中间球分支同心的大、小通孔；机座上端的凹球面与中间球分支的凸球面球副联接，中间球分支下端与动台垂直同心固连；增速机构包括低速轴、三个相同的传动齿轮和高速轴；低速轴的开口端设有与其同心的内齿轮，低速轴的闭口端设有与其同心的中心孔和三个径向均布的通孔；高速轴上端、中部、下部和下端分别设有与其同轴的圆柱、大圆柱、齿轮和圆柱；高速轴下端圆柱与低速轴中心孔转动副联接，三个传动齿轮轴与动台的三个小通孔转动副联接，三个传动齿轮同时与高速轴齿轮和低速轴内齿轮共面啮合传动，高速轴中部圆柱穿过动台中心通孔与中间球分支大通孔转动副联接，高速轴上端圆柱穿过中间球分支小通孔与螺旋桨固连；柔性旋转驱动器包括发动机、法兰盘、导轮和三个钢丝绳，其中法兰盘中心设有大孔和小通孔，设在低速轴闭口端的每个径向通孔端的导轮与低速轴平行转动联接，三个钢丝绳分别滑动穿过低速轴的径向通孔与导轮滚动接触，钢丝绳两端与法兰盘径向对称柔性连接；发动机与机座固连，发动机轴与法兰盘中心通孔同轴键连接。
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