CN109956021A - 用于气力推进式船体的无线转向/制动装置 - Google Patents

用于气力推进式船体的无线转向/制动装置 Download PDF

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Abstract

一种用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,属于湿地、浅水以及冰雪地域的交通运载工具领域,包括转向/制动控制机构与转向/制动执行机构两部分,能够以手动转向模式或无线转向模式完成船体转向,并通过手动转向模式开关实现转向模式切换;无线转向模式时,转向角度及转向速度信号经处理后进行无线传输,左、右方向舵转向电机驱动左、右方向舵按照相同角度、相同方向转动;手动转向模式时,转向机带动转向拉线移动,转向拉线带动左、右方向舵照相同角度、相同方向转动,改变推进力方向后实现船体转向;制动时,左、右方向舵照相同角度、相反方向转动,增加空气阻力,实现船体制动;能够有效降低驾驶员的劳动强度,提高制动效果。

Description

用于气力推进式船体的无线转向/制动装置
技术领域
本发明属于湿地、浅水以及冰雪地域的交通运载工具领域中的转向,制动技术,涉及一种用于气力推进式船体的无线转向/制动装置。
背景技术
气力推进式船体是一种由发动机驱动螺旋桨向后产生一道气流来推进的平底船体,依靠位于螺旋桨后方的方向舵来控制方向,常被用于湿地,浅滩等水下螺旋桨不适用的场合,尤其在湿地勘查、保护执法、开发作业、灾害救援以及观光旅游等方面,具有其他交通运载工具不可比拟的特点。
目前,市场上的气力推进式船体进行转向时,首先由驾驶员操作方向盘带动转向拉线移动,与转向拉线连接的连杆机构带动螺旋桨后方的方向舵按照相同方向转动,从而改变气流方向即改变推进力方向后实现船体转向;气力推进式船体在行进过程中需要制动时,先将发动机熄火,船体在水阻及风阻的被动制动力作用下慢慢减速至停止。
上述气力推进式船体的转向、制动方式存在的不足主要是:转向时依靠“有线”连接的人工方式实现,自动化程度低,其推进式船体运行环境具有一定的局限性,尤其进行定点巡航的数据采集工况时,不仅增加了驾驶员劳动强度,而且机械连接部件的频繁、长期摩擦将会导致转向可靠性降低;制动时仅仅依靠水阻及风阻组成的被动制动力实现,其制动效果差,制动可靠性低,并且无法应对需要进行紧急制动的工况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,无线模式或者手动模式下均能够实现船体转向,无线模式下还可以提供主动制动力,增加制动效果及其可靠性。
本发明采用的技术方案是:所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置包括转向/制动控制机构与转向/制动执行机构两部分,转向/制动控制机构由方向盘、手动转向模式开关、制动模式开关、转向轴、回位弹簧、电磁离合器、转向机、电位计及转向轴无线发射控制器组成;转向/制动执行机构由转向拉线、右方向舵、右方向舵转轴、右方向舵转向轮、右方向舵减速机构、右方向舵转向电机、右方向舵无线接收控制器、左方向舵、左方向舵转轴、左方向舵转向轮、左方向舵减速机构、左方向舵转向电机及左方向舵无线接收控制器组成。
方向盘安装在转向轴的首端;手动转向模式开关及制动模式开关安装在方向盘的辐条上,并采用翘板式开关;气力推进式船体的默认转向模式为无线转向模式,当手动转向模式开关接通时,无线转向模式关闭并进入人工转向模式;沿转向轴的轴线方向套装回位弹簧,气力推进式船体直行过程中,回位弹簧不受力,处于自然状态,转向/制动操作过程中,回位弹簧受到转向轴的转矩作用,发生形变后处于压缩状态,转向/制动过程结束后,作用在回位弹簧上的转矩消失,回位弹簧由压缩状态恢复到自然状态,并带动转向轴及方向盘自动回正;沿转向轴的圆周方向安装电位计,电位计的电位信号与转向轴的转动速度与转动角度成正比例关系;转向轴无线发射控制器与电位计相连,采集电位计的电位信号并处理后发送信号;转向机安装在转向轴的末端;电位计与转向机之间安装电磁离合器,默认转向模式下电磁离合器不接合,当手动转向模式开关接通时,电磁离合器接合,进入手动转向模式。
转向拉线的首端安装在转向机,末端依次连接到右方向舵转向轮,左方向舵转向轮后安装在转向机,并留有余量;右方向舵转轴上固定安装右方向舵,右方向舵转向轮及右方向舵减速机构;右方向舵减速机构的输入端的与右方向舵转向电机相连,输出端与右方向舵转轴相连;右方向舵无线接收控制器安装在右方向舵转向电机上,接收转向轴无线发射控制器的信号,并驱动右方向舵转向电机转动;左方向舵转轴上固定安装左方向舵,左方向舵转向轮及左方向舵减速机构;左方向舵减速机构的输入端的与左方向舵转向电机相连,输出端与左方向舵转轴相连;左方向舵无线接收控制器安装在左方向舵转向电机上,接收转向轴无线发射控制器的信号,并驱动左方向舵转向电机转动。
本发明采用技术方案的工作原理是:所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置能够以手动转向模式或者无线转向模式完成船体转向,并通过手动转向模式开关实现转向模式切换;气力推进式船体的默认转向模式为无线模式,转向角度及转向速度信号经过处理后进行无线传输,左、右方向舵转向电机驱动左、右方向舵按照相同的角度、相同的方向转动,从而改变螺旋桨的气流方向即改变推进力方向后实现船体转向;手动转向模式时,转向机带动转向拉线移动,转向拉线的拉力通过左、右方向舵转向轮带动左、右方向舵照相同的角度、相同的方向转动,从而改变螺旋桨的气流方向即改变推进力方向后实现船体转向;考虑到手动转向模式下的机械特性,船体制动在无线转向模式下完成,与无线转向模式下的转向过程相同,左、右方向舵按照相同的角度、不同的方向转动,增加空气阻力,实现船体制动。
本发明提出的技术方案的有益效果是:第一,采用无线转向模式,能够有效降低驾驶员的劳动强度;第二,手动转向模式与无线转向模式兼容并可适时切换,能够增加转向可靠性;第三,无线转向模式可以切换为制动模式,不仅实现一机多用,还可以提高制动效果及其保障性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
图1是本发明的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置结构示意图;
图2是本发明的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,船体直行时方向舵位置示意图;
图3是本发明的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,船体右转时方向舵位置示意图;
图4是本发明的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,船体左转时方向舵位置示意图;
图5是本发明的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,船体制动时方向舵位置示意图;
图中,1为方向盘;2为手动转向模式开关;3为制动模式开关;4为转向拉线;5为右方向舵;6为右方向舵转轴;7为左方向舵;8为左方向舵转轴;9为左方向舵转向电机;10为左方向舵无线接收控制器;11为左方向舵减速机构;12为左方向舵转向轮;13为右方向舵减速机构;14为右方向舵转向轮;15为右方向舵转向电机;16为右方向舵无线接收控制器;17为转向轴无线发射控制器;18为电位计;19为转向机;20为电磁离合器;21为转向轴;22为回位弹簧。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述。
如图1所示,本发明所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置中,包括转向/制动控制机构与转向/制动执行机构两部分,转向/制动控制机构由方向盘1、手动转向模式开关2、制动模式开关3、转向轴21、回位弹簧22、电磁离合器20、转向机19、电位计18及转向轴无线发射控制器17组成;转向/制动执行机构由转向拉线4、右方向舵5、右方向舵转轴6、右方向舵转向轮14、右方向舵减速机构13、右方向舵转向电机15、右方向舵无线接收控制器16、左方向舵7、左方向舵转轴8、左方向舵转向轮12、左方向舵减速机构11、左方向舵转向电机9及左方向舵无线接收控制器10组成。
方向盘1安装在转向轴21的首端;手动转向模式开关2及制动模式开关3安装在方向盘1的辐条上,开关型式采用翘板式;气力推进式船体的默认转向模式为无线转向模式,当手动转向模式开关2接通时,无线转向模式关闭并进入手动转向模式;沿转向轴21的轴线方向套装回位弹簧22,气力推进式船体直行过程中,回位弹簧22不受力,处于自然状态,转向/制动操作过程中,回位弹簧22受到转向轴21的转矩作用,发生形变后处于压缩状态,转向/制动过程结束后,作用在回位弹簧22上的转矩消失,回位弹簧22由压缩状态恢复到自然状态,并带动转向轴21及方向盘1自动回正;沿转向轴21的圆周方向安装电位计18,电位计18的电位信号与转向轴21的转动速度与转动角度成正比例关系;转向轴无线发射控制器17与电位计18相连,采集电位计18的电位信号并处理后发送信号;转向机19安装在转向轴21的末端;电位计18与转向机19之间安装电磁离合器20,默认转向模式下电磁离合器20不接合,当手动转向模式2开关接通时,电磁离合器20接合,进入手动转向模式。
转向拉线4的首端安装在转向机19,末端依次连接到右方向舵转向轮14,左方向舵转向轮12后安装在转向机19,并留有余量;右方向舵转轴6上固定安装右方向舵5,右方向舵转向轮14及右方向舵减速机构13;右方向舵减速机构13的输入端的与右方向舵转向电机15相连,输出端与右方向舵转轴6相连;右方向舵无线接收控制器16安装在右方向舵转向电机15上,接收转向轴无线发射控制器17的信号,并驱动右方向舵转向电机15转动;左方向舵转轴8上固定减速机构11;左方向舵减速机构11的输入端的与左方向舵转向电机9相连,输出端与左方向舵转轴8相连;左方向舵无线接收控制器10安装在左方向舵转向电机9上,接收转向轴无线发射控制器17的信号,并驱动左方向舵转向电机9转动。
(1)转向模式。
a.无线转向模式。电磁离合器20不接合,驾驶员转动方向盘1带动转向轴21转动,回位弹簧22受力发生形变后处于压缩状态,电位计18根据转向轴21的转动角度输出电位信号,转向轴无线发射控制器17采集电位信号并进行处理后发出转向角度及转向速度信号,左方向舵无线接收控制器10及右方向舵无线接收控制器16接收转向轴无线发射控制器17发出的信号,完成信号处理后分别驱动左方向舵转向电机9,右方向舵转向电机15按照相同角度,相同方向转动,经过左方向舵减速机构11,右方向舵减速机构13减速增扭后带动左方向舵转轴8,右方向舵转轴6按照相同角度,相同方向转动,左方向舵7,右方向舵5随之转动改变气流方向即改变推进力方向后实现船体转向;
转向过程结束后,驾驶员松开方向盘1,回位弹簧22由压缩状态逐渐恢复自然状态,并带动转向轴21、方向盘1回位,按照上述无线转向模式进行信号传输后,左方向舵7,右方向舵5恢复初始状态。
b.手动转向模式。手动转向模式开关2接通,电磁离合器20接合,转向轴无线发射控制器17、左方向舵无线接收控制器10及右方向舵无线接收控制器16断电不工作,左方向舵转向电机9及右方向舵转向电机15自由旋转,驾驶员转动方向盘1带动转向轴21转动,回位弹簧22受力发生形变处于压缩状态,转向机19带动转向拉线4移动,转向拉线4带动左方向舵转轴8,右方向舵转轴6照相同角度,相同方向转动,左方向舵7,右方向舵5随之转动改变气流方向即改变推进力方向后实现船体转向;
转向过程结束后,驾驶员松开方向盘1,回位弹簧22由压缩状态逐渐恢复自然状态,并带动转向轴21、方向盘1回位,按照上述手动转向模式进行动作后,左方向舵7,右方向舵5恢复初始状态。
(2)制动模式。
制动模式开关3接通,进入制动模式,驾驶员转动方向盘1带动转向轴21转动,回位弹簧22受力发生形变进入压缩状态,电位计18根据转向轴21的转动角度输出电位信号,转向轴无线发射控制器17采集电位信号并进行处理后发出制动信号、转向角度信号及转向速度信号,左方向舵无线接收控制器10及右方向舵无线接收控制器16接收转向轴无线发射控制器17发出的信号,完成信号处理后分别驱动左方向舵转向电机9,右方向舵转向电机15按照相反方向转动,经过左方向舵减速机构11,右方向舵减速机构13减速增扭后带动左方向舵转轴8,右方向舵转轴6按照相同角度,相反方向转动,左方向舵7,右方向舵5随之转动,增加主动制动力即空气阻力后实现船体快速制动。
制动过程结束后,驾驶员松开方向盘1,回位弹簧22由压缩状态逐渐恢复自然状态,并带动转向轴21、方向盘1回位,按照上述制动模式进行动作后,左方向舵7,右方向舵5恢复初始状态。
如图2所示,本发明所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置中,船体直行时,过左方向舵转轴8轴线的左方向舵7纵切面及过右方向舵转轴6轴线的右方向舵5纵切面与船体前进速度V的方向平行。
如图3所示,本发明所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置中,船体由直行状态向右转向时,方向舵7及右方向舵5按顺时针方向转动,转动角度范围为60°。
如图4所示,本发明所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置中,船体由直行状态向左转向时,方向舵7及右方向舵5按逆时针方向转动,转动角度范围为60°。
如图5所示,本发明所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置中,船体由直行状态制动时,方向舵7按逆时针方向转动,转动角度范围为90°,右方向舵5按顺时针方向转动,转动角度范围为90°。
尽管以上结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但本发明不限于上述具体实施方式,上述具体实施方式仅仅是示意性的而不是限定性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下,可以做出多种类似的表示,这样的变换均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,包括转向/制动控制机构与转向/制动执行机构两部分,其特征在于所述转向/制动控制机构由方向盘(1)、手动转向模式开关(2)、制动模式开关(3)、转向轴(21)、回位弹簧(22)、电磁离合器(20)、转向机(19)、电位计(18)及转向轴无线发射控制器(17)组成;所述转向/制动执行机构由转向拉线(4)、右方向舵(5)、右方向舵转轴(6)、右方向舵转向轮(14)、右方向舵减速机构(13)、右方向舵转向电机(15)、右方向舵无线接收控制器(16)、左方向舵(7)、左方向舵转轴(8)、左方向舵转向轮(12)、左方向舵减速机构(11)、左方向舵转向电机(9)及左方向舵无线接收控制器(10)组成;所述手动转向模式开关(2)及制动模式开关(3)安装在所述方向盘(1)的辐条上;所述电位计(18)与所述转向机(19)之间安装所述电磁离合器(20)。
2.根据权利要求1所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,其特征在于沿所述转向轴(21)的轴线方向套装所述回位弹簧(22);沿所述转向轴(21)的圆周方向安装所述电位计(18)。
3.根据权利要求1所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,其特征在于船体由直行状态向右转向时,所述左方向舵(7)及所述右方向舵(5)按顺时针方向转动,转动角度范围为60°;船体由直行状态向左转向时,所述左方向舵(7)及所述右方向舵(5)按逆时针方向转动,转动角度范围为60°;船体由直行状态制动时,所述左方向舵(7)按逆时针方向转动,转动角度范围为90°,所述右方向舵(5)按顺时针方向转动,转动角度范围为90°。
4.根据权利要求1所述的用于气力推进式船体的无线转向/制动装置,其特征在于所述手动转向模式开关(2)及所述制动模式开关(3)的开关型式采用翘板式。
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