CN110466725A - 一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，由驱动机构和迎角控制机构组成。驱动机构的驱动电机的的齿轮与桨叶驱动盘的齿轮相啮合，使桨叶驱动盘带动桨叶转动，为摆线桨推进器提供动力。每一根桨叶轴可以在孔位中自由转动，通过滑杆与迎角控制枢纽连接在一起，用于控制桨叶在不同位置处的迎角。迎角控制机构中的控制轴，根据控制控制盘的旋转角度，改变桨叶迎角变化周期的相位角，进而改变桨叶的推力方向。控制盘轴线与控制轴之间的距离由轴向步进电机调整，实现最大迎角调节。有益效果：异形构件少、布局合理，具有结构简单可靠、维护方便的特点；本发明在工作过程中不存在摩擦副、传动环节少，具有机械损失小的特点。

Description

一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器

技术领域

本发明属于水面舰船和水下航行器的动力装置领域，涉及一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器。

背景技术

摆线桨推进器也称为直翼推进器、平旋推进器。它是一种装有垂直桨叶的圆盘式推进器，桨叶之间互相平行，并与圆盘的转轴平行。桨叶在绕圆盘转轴公转一周的过程中，也会绕自身转轴周期性地摆动，即在不同的位置有着不同的迎角，以使桨叶在不同的位置可以产生方向一致的推力。通过调节最大迎角的大小，可以改变推力的大小；通过调节迎角周期性变化的相位角，则可以改变推力的方向。因此，摆线桨推进器具有推力矢量灵活可调的特点，能够赋予水面舰艇或水下航行器更好的机动性。

由施科宜等人申请的中国专利CN101327839公开了一种以步进电机作为控制机构的直翼摆线推进器。在该发明中，由主电机通过连接轴驱动回转箱转动；回转箱内设有第一叶片控制电机、第二叶片控制电机，回转箱的下部有伸出的第一叶片和第二叶片；第一叶片控制电机独立控制第一叶片的摆动，第二叶片控制电机独立控制第二叶片的摆动。该发明的优点在于使用步进电机而非机械机构实现叶片摆动的精确和灵活控制、无论是最大迎角还是相位角均可调、且功率损耗小，但缺点在于需要编写专门的桨叶迎角控制算法、控制系统构成复杂、并且当叶片数量增加时、需要控制的步进电机的数量也随之增加、系统复杂度高。

由胡峪等人申请的中国专利CN101863306A、CN102267560B、CN102582830A和曾嘉楠等人申请的中国专利CN108438209A分别公开了一种全向矢量推力摆线螺旋桨、摆线桨偏心圆控制机构、一种摆线桨推进器和摆线桨偏心圆控制机构。这4个发明的共同点在于：1均利用偏心圆环来控制摆线桨桨叶迎角的变化；2所用偏心圆环都分为内外两圈，外圈可相对内圈转动；3外圈上铰接桨叶控制拉杆，且外圈随桨叶控制拉杆同步公转；4内圈的方位角可调。这类偏心圆环式摆线桨的优点在于用尽可能简单的机械机构实现了桨叶迎角的周期性变化，同时拉杆机构应用于空气中的摆线桨时具有机构小、重量轻的优点。但此类偏心圆环式摆线桨的缺点在于：1各个控制拉杆的延长线并不交于一点，因此各个桨叶的迎角变化规律并不完全相同，也即此类摆线桨的推力不严格稳定；2当摆线桨应用于水面或水下推进时，单个桨叶承受的力和力矩远大于空气中，拉杆机构很可能出现强度不足的问题。

桨叶的最大迎角是否可调是衡量摆线桨性能的一个重要因素，在桨叶几何参数和数量不变的情况下，摆线桨的推力大小取决于最大迎角和主轴转速两个参数。实际中，在不同的航速下，摆线桨推进器为了达到最优推进效率所需的最大迎角是不同的，因此，固定的最大迎角显然无法满足效率最优的需求。

曾嘉楠等人申请的中国专利CN108438209A中提出的偏心转动盘机构用于控制桨叶迎角的变化，当转动盘的方位角变化时，摆线桨的推力方向也相应改变，具有结构简单、响应迅速、传动效率高的优点。但该发明的缺点在于偏心距不可调、桨叶的最大迎角为固定值、应对不同工况的灵活性不够。

胡峪等人在其申请的中国专利CN102267560B和CN102582830A中公开了一种利用基于平行四边形的偏心圆环定位机构来调整方位角和最大迎角的方法，但该方法基于复合连杆实现，结构复杂，且专利中并未公布驱动这种偏心圆环定位机构的具体方法，使得这种机构的应用仍存在疑问。与此同时，这种定位机构也面临着应用于水中推进时强度不足、可靠性欠佳的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，克服控制方式复杂、推力大小不稳定、最大迎角不可调或者调节装置复杂且强度不足的问题，本发明提出一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，简单可靠、适应性强的摆线桨推进器，作为水面舰船和水下航行器的动力装置使用。

技术方案

一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于包括底座1、第一支撑柱20、控制盘支座21、第二支撑柱27、步进电机支座28、轴向步进电机33、驱动机构和迎角控制机构；底座1通过第一支撑柱20固定连接控制盘支座21，控制盘支座21通过第二支撑柱27固定连接步进电机支座28；驱动机构位于底座1，迎角控制机构位于控制盘支座21，驱动机构与迎角控制机构通过迎角控制枢纽17连接；所述驱动机构包括驱动电机4、驱动齿轮5、桨叶驱动盘6、驱动盘轴承8、桨叶10、桨叶轴11、轴端连接件15、滑杆16；桨叶驱动盘6通过下端的驱动盘轴承8与底座1形成转动连接，驱动电机4设于底座1一侧，与其轴连接的驱动齿轮5与桨叶驱动盘6圆周的齿轮形成啮合，驱动电机4的转动带动桨叶驱动盘6的转动；沿桨叶驱动盘6的圆周上，设有多个通孔，孔内设有桨叶轴上轴承13和桨叶轴下轴承14，桨叶轴11穿过通孔并通过桨叶轴轴向定位环12实现轴向固定，使得桨叶轴11通过桨叶轴上轴承13和桨叶轴下轴承14与桨叶驱动盘6形成转动连接；桨叶轴11的上端设有轴端连接件15，滑杆16与连接件15形成盲孔直角连接，滑杆16的另一端与迎角控制枢纽17内的直线轴承18形成轴向滑动连接；所述迎角控制机构包括控制盘23、控制轴24、步进电机29、控制盘转轴31和联轴器30；控制盘23通过控制盘轴承22安装在控制盘支座21上，与控制盘支座21相对自由转动；步进电机29位于步进电机支座28上，步进电机29的输出轴通过联轴器30与控制盘转轴31共轴连接；控制轴24设于控制盘23的偏轴部位的矩形安装槽内，其下端穿过所有迎角控制枢纽17上与直线轴承18呈直角的枢纽轴承19中，通过控制步进电机输出轴的转动角度，即控制了控制盘的旋转角度以及控制轴的位置，进而改变桨叶迎角变化周期的相位角以及变桨叶的推力方向；控制轴24的顶端设有控制轴齿条38，轴向步进电机33固定于控制盘23上，位于控制轴24一侧，轴向步进电机33的转轴连接齿轮34，齿轮34与控制轴齿条38啮合，控制调节控制轴24与控制盘轴线的距离，改变桨叶的最大迎角。

所述桨叶驱动盘6沿着自身轴向上分为三段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段、轴肩段和齿轮段；桨叶驱动盘6的安装段通过驱动盘轴承8安装在底座上，并相对底座自由转动；桨叶驱动盘安装段的外侧面与驱动盘轴承8的内侧面形成轴孔过盈配合；驱动盘轴承8的外侧面与底座1的内侧面形成轴孔过盈配合。

所述桨叶驱动盘6安装段的尾端面通过螺纹连接驱动盘压紧件7，压紧件7超出安装段半径的部分压紧在驱动盘轴承8的内环上；驱动盘轴承压紧件9通过螺纹连接底座1的上端面，驱动盘轴承压紧件9超出底座孔径的部分压紧在驱动盘轴承8的外环上。

所述控制盘23沿着轴向分为两段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段和轴肩段；安装段的外侧面与控制盘轴承22的内侧面形成轴孔过盈配合，轴肩段的端面与控制盘轴承22内环的上端面靠紧。

所述控制盘轴承22的外侧面与控制盘支座21的内侧面形成轴孔过盈配合，控制盘轴承22外环的下端面与控制盘支座21的孔肩靠紧。

所述滑杆16与连接件15的顶端的盲孔为过盈配合。

所述桨叶驱动盘6上的通孔的底端加工有定位孔肩，桨叶轴下轴承14抵在定位孔肩上，桨叶轴上轴承13、桨叶轴下轴承14分别与桨叶轴轴肩的上下端面靠紧，且桨叶轴上轴承13的上端面刚好与桨叶驱动盘6的上表面齐平。

所述桨叶轴上轴承13、桨叶轴下轴承14的外径均与各自安装位置处的孔径相等。

所述控制轴24上设有控制轴轴向限位25和控制轴末端限位26，控制轴轴向限位25位于控制轴中部，起到把控制轴定位在控制盘上的作用；控制轴末端限位26位于控制轴的下末端，起到限制迎角控制枢纽17相对控制轴24滑移的作用。

所述控制轴24上设有通孔，孔内设有控制轴直线轴承37，导杆35穿过通孔被固定于控制轴24运动方向两端的固定导杆支座36上。

有益效果

本发明提出的一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，由驱动机构和迎角控制机构组成。所述驱动机构主要包括底座、桨叶驱动盘、驱动盘轴承、驱动电机支座、驱动电机、驱动齿轮、桨叶、桨叶轴、轴端连接件、滑杆等。底座是整个滑杆式摆线桨推进器的装配基座。桨叶驱动盘通过驱动盘轴承安装在底座上，并可以相对底座自由转动，桨叶驱动盘的齿轮与驱动电机的齿轮相啮合，使桨叶驱动盘带动桨叶转动，为摆线桨推进器提供动力。每一根桨叶轴可以在孔位中自由转动，通过滑杆与迎角控制枢纽连接在一起，用于控制桨叶在不同位置处的迎角。

所述迎角控制机构主要包括控制盘、控制盘轴承、控制盘支座、控制轴、两个步进电机、联轴器等。控制盘通过控制盘轴承安装在控制盘支座上，并可以相对支座自由转动。位于控制盘轴线一定距离的位置上的控制轴，根据控制控制盘的旋转角度，改变桨叶迎角变化周期的相位角，进而改变桨叶的推力方向。控制盘轴线与控制轴之间的距离由轴向步进电机调整，实现最大迎角调节。

有益效果：实现了摆线桨转速、相位角和最大迎角的分离控制，其中相位角和最大迎角的控制均通过步进电机来实现，具有控制简单、响应迅速的特点；摆线桨不同桨叶的运动规律完全相同，整体推力平稳；本发明实现了最大迎角的可调节，通过合理调整最大迎角值和主轴转速值能够使推进器始终保持较高的推进效率，增强了摆线桨推进器适应不同工况的能力；本发明异形构件少、布局合理，具有结构简单可靠、维护方便的特点；本发明在工作过程中不存在摩擦副、传动环节少，具有机械损失小的特点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图

图2是驱动机构的结构示意图

图3是桨叶驱动盘的结构示意图

图4是桨叶驱动盘与驱动盘轴承的装配示意图

图5是底座的结构示意图

图6是驱动盘轴承与底座的装配示意图

图7是桨叶机构的示意图

图8是桨叶轴与桨叶驱动盘的装配示意图

图9是迎角控制枢纽的装配示意图

图10是迎角控制机构的结构示意图

图11是控制盘支座的结构示意图

图12是控制盘与控制杆径向位置控制机构的装配示意图

图13是控制盘的结构示意图

图14是控制杆径向位置控制机构的装配示意图

附图标记说明：1——底座，2——驱动电机支座，3——驱动电机安装法兰，4——驱动电机，5——驱动齿轮，6——桨叶驱动盘，7——驱动盘压紧件，8——驱动盘轴承，9——驱动盘轴承压紧件，10——桨叶，11——桨叶轴，12——桨叶轴轴向定位环，13——桨叶轴上轴承，14——桨叶轴下轴承，15——轴端连接件，16——滑杆，17——迎角控制枢纽，18——直线轴承，19——枢纽轴承，20——第一支撑柱，21——控制盘支座，22——控制盘轴承，23——控制盘，24——控制轴，25——控制轴轴向限位，26——控制轴末端限位，27——第二支撑柱，28——步进电机支座，29——步进电机，30——联轴器，31——控制盘转轴，32——轴向步进电机支座，33——轴向步进电机，34——齿轮，35——导杆，36——导杆支座，37——控制轴直线轴承，38——控制轴齿条

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

本设计采用以下方案：最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其主要由驱动机构和迎角控制机构组成。

所述驱动机构主要包括底座、桨叶驱动盘、驱动盘轴承、驱动电机支座、驱动电机、驱动齿轮、桨叶、桨叶轴、轴端连接件、滑杆等。所述底座是整个滑杆式摆线桨推进器的装配基座。所述桨叶驱动盘沿着自身轴向可分为三段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段、轴肩段和齿轮段。桨叶驱动盘的安装段通过驱动盘轴承安装在底座上，并可以相对底座自由转动。所述桨叶驱动盘齿轮段的外缘加工有一圈轮齿，轮齿与驱动齿轮相啮合。所述驱动齿轮安装在驱动电机的输出轴上，所述驱动电机安装在驱动电机支座上，所述驱动电机支座通过螺纹连接安装在底座上。所述驱动电机能够驱使桨叶驱动盘转动，为摆线桨推进器提供动力。桨叶驱动盘上均布着若干孔位，每个孔位都有一根桨叶轴穿过。每一根桨叶轴都通过轴承装配在孔位中，因此可以在孔位中自由转动。桨叶轴的下端固连桨叶、桨叶轴的上端固连轴端连接件。所述轴端连接件上开有两列等深度的盲孔，每个盲孔都可以插入一根滑杆并通过过盈配合夹紧滑杆；实际装配时，每一个轴端连接件上仅在两列上相同位置的两个盲孔中插入滑杆。每一个轴端连接件上的两根滑杆都将通过迎角控制枢纽与迎角控制机构中的控制轴连接在一起，用于控制桨叶在不同位置处的迎角。

所述迎角控制机构主要包括控制盘、控制盘轴承、控制盘支座、控制轴、步进电机支座、步进电机、步进电机支座、步进电机、齿轮、控制轴齿条、导杆等。所述控制盘支座是整个迎角控制机构的安装基座。所述控制盘通过控制盘轴承共轴安装在控制盘支座上，并可以相对支座自由转动。所述控制轴垂直安装在控制盘上，控制轴轴线距离控制盘轴线的距离可通过步进电机进行调节，且距离越大，桨叶的最大迎角也越大，同等转速下的推力也越大。当控制盘转动时，控制轴的周向位置随之改变，控制轴周向位置的改变引起迎角变化周期的相位角发生改变，进而改变推力的方向。所述控制盘转动的角度是由步进电机来控制的。所述步进电机安装在步进电机支座上，步进电机支座安装在控制盘支座正上方，且步进电机输出轴与控制盘轴线共线。步进电机输出轴通过联轴器与控制盘转轴共轴连接在一起，通过步进电机可控制控制盘的旋转角度。

所述迎角控制机构安装在底座上，并位于驱动机构的正上方。

具体实施例：

如附图1所示：底座1通过第一支撑柱20固定连接控制盘支座21，控制盘支座21通过第二支撑柱27固定连接步进电机支座28；驱动机构位于底座1，迎角控制机构位于控制盘支座21，驱动机构与迎角控制机构通过迎角控制枢纽17连接；所述驱动机构包括驱动电机4、驱动齿轮5、桨叶驱动盘6、驱动盘轴承8、桨叶10、桨叶轴11、轴端连接件15、滑杆16；桨叶驱动盘6通过下端的驱动盘轴承8与底座1形成转动连接，驱动电机4设于底座1一侧，与其轴连接的驱动齿轮5与桨叶驱动盘6圆周的齿轮形成啮合，驱动电机4的转动带动桨叶驱动盘6的转动；沿桨叶驱动盘6的圆周上，设有多个通孔，孔内设有桨叶轴上轴承13和桨叶轴下轴承14，桨叶轴11穿过通孔并通过桨叶轴轴向定位环12实现轴向固定，使得桨叶轴11通过桨叶轴上轴承13和桨叶轴下轴承14与桨叶驱动盘6形成转动连接；桨叶轴11的上端设有轴端连接件15，滑杆16与连接件15形成盲孔直角连接，滑杆16的另一端与迎角控制枢纽17内的直线轴承18形成轴向滑动连接；所述迎角控制机构包括控制盘23、控制轴24、步进电机29、控制盘转轴31和联轴器30；控制盘23通过控制盘轴承22安装在控制盘支座21上，与控制盘支座21相对自由转动；步进电机29位于步进电机支座28上，步进电机29的输出轴通过联轴器30与控制盘转轴31共轴连接；控制轴24设于控制盘23的偏轴部位的矩形安装槽内，其下端穿过所有迎角控制枢纽17上与直线轴承18呈直角的枢纽轴承19中，通过控制步进电机输出轴的转动角度，即控制了控制盘的旋转角度以及控制轴的位置，进而改变桨叶迎角变化周期的相位角以及变桨叶的推力方向；控制轴24的顶端设有控制轴齿条38，轴向步进电机33固定于控制盘23上，位于控制轴24一侧，轴向步进电机33的转轴连接齿轮34，齿轮34与控制轴齿条38啮合，控制调节控制轴24与控制盘轴线的距离，改变桨叶的最大迎角。

如图2所示，所述驱动机构包括底座1、驱动电机支座2、驱动电机安装法兰3、驱动电机4、驱动齿轮5、桨叶驱动盘6、驱动盘压紧件7、驱动盘轴承8、驱动盘轴承压紧件9、桨叶10、桨叶轴11、桨叶轴轴向定位环12、桨叶轴轴承13、桨叶轴轴承14、轴端连接件15、滑杆16。

如图3所示，所述桨叶驱动盘6沿着轴向可分为三段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段、轴肩段和齿轮段。

如图5所示，所述底座1为环形，其内环面的底端加工有定位孔肩。底座1是整个滑杆式摆线桨推进器的装配基座。

桨叶驱动盘6通过驱动盘轴承8安装在底座1上；桨叶驱动盘6、驱动盘轴承8、底座1三者共轴，因此桨叶驱动盘6可以相对底座1自由转动。如图4所示，桨叶驱动盘6和驱动盘轴承8的装配关系具体为：桨叶驱动盘安装段的外侧面与驱动盘轴承的内侧面形成轴孔过盈配合；此外，桨叶驱动盘安装段的尾端面通过螺纹连接安装有驱动盘压紧件7，压紧件7超出安装段半径的部分压紧在驱动盘轴承8的内环上，压紧件7与桨叶驱动盘轴肩段形成双向限位的效果，保证桨叶驱动盘6与驱动盘轴承8不会发生轴向相对滑动。如图6所示，驱动盘轴承8和底座1的装配关系具体为：驱动盘轴承的外侧面与底座的内侧面形成轴孔过盈配合；此外，底座的上端面通过螺纹连接安装有驱动盘轴承压紧件9，压紧件9超出底座孔径的部分压紧在驱动盘轴承8的外环上，驱动盘轴承压紧件9与底座的孔肩形成对驱动盘轴承8的双向限位效果，保证驱动盘轴承8不会滑出底座1。

所述桨叶驱动盘6齿轮段的外缘加工有一圈轮齿，轮齿与驱动齿轮5相啮合。所述驱动齿轮5安装在驱动电机4的输出轴上，所述驱动电机4通过驱动电机安装法兰3安装在驱动电机支座2上，所述驱动电机支座2通过螺纹连接安装在底座1上。驱动电机4用于驱使桨叶驱动盘6转动。

所述桨叶驱动盘6上均布着若干孔位，每个孔位都装配有一组桨叶机构。如图7所示，所述桨叶机构包括桨叶10、桨叶轴11、轴端连接件15和滑杆16，桨叶轴的下端固连桨叶、桨叶轴的上端固连轴端连接件。所述桨叶轴11的中段加工有轴肩。所述轴端连接件15上开有两列等深度的盲孔，所有盲孔的方向都与桨叶平面垂直；每个盲孔都可以插入一根滑杆16并通过过盈配合夹紧滑杆，实际装配时，每一个轴端连接件仅在两列盲孔中相同位置的两个盲孔内插入滑杆。

桨叶驱动盘6上的孔位与桨叶机构的具体装配方式如图8所示，孔位的底端加工有定位孔肩，装配时，首先在孔位底部装入桨叶轴轴承14，所述桨叶轴轴承14靠紧定位孔肩；然后依次装入桨叶轴11、桨叶轴轴承13，桨叶轴轴承13、桨叶轴轴承14分别与桨叶轴轴肩的上下端面靠紧，且桨叶轴轴承13的上端面刚好与桨叶驱动盘6的上表面齐平；桨叶驱动盘6的上表面通过螺纹连接安装有桨叶轴轴向固定环12，桨叶轴轴向固定环12将桨叶轴轴承13压紧在孔位中，从而将桨叶轴11也压紧在孔位中。进一步的，所述桨叶轴轴承13、桨叶轴轴承14的外径均与各自安装位置处的孔径相等。进一步的，通过以上装配方式，桨叶轴和整个桨叶机构都可以在孔位中自由转动。

如图9所示，所述桨叶机构上的滑杆16通过直线轴承18与迎角控制枢纽17相连、所述迎角控制枢纽17通过枢纽轴承19套在控制轴24上，因此，滑杆16可以相对迎角控制枢纽17滑动、而迎角控制枢纽17可以相对控制轴24转动。所述迎角控制枢纽17是连接驱动机构与迎角控制机构、并实现桨叶迎角控制的关键部件。

如图10所示，所述迎角控制机构包括控制盘支座21、控制盘轴承22、控制盘23、控制轴24、支撑柱27、步进电机支座28、步进电机29、联轴器30、控制盘转轴31、步进电机支座32、步进电机33，齿轮34、导杆35、导杆支座36、控制轴直线轴承37和控制轴齿条38。

如图11所示，所述控制盘支座21为环形，其内环面的一端加工有定位孔肩。控制盘支座21是整个迎角控制机构的装配基座。

控制盘23通过控制盘轴承22安装在控制盘支座21上；控制盘23、控制盘轴承22、控制盘支座21三者共轴，因此控制盘23可以相对控制盘支座21自由转动。所述控制盘23沿着轴向可分为两段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段、轴肩段。所述控制盘23和控制盘轴承22的装配关系具体为：控制盘安装段的外侧面与控制盘轴承的内侧面形成轴孔过盈配合，控制盘轴肩段的端面与控制盘轴承内环的上端面靠紧，保证控制盘不会从控制盘轴承的内孔中向下滑落。控制盘轴承22和控制盘支座21的装配关系具体为：控制盘轴承的外侧面与控制盘支座的内侧面形成轴孔过盈配合，控制盘轴承外环的下端面与控制盘支座的孔肩靠紧，保证控制盘轴承不会从控制盘支座的内孔中向下滑落。

如图10所示，所述控制盘23的轴线上安装有控制盘转轴31。控制盘23的转动是由步进电机29来控制的。所述步进电机29安装在步进电机支座28上，步进电机支座28通过支撑柱27安装在控制盘支座21正上方，且步进电机输出轴与控制盘轴线共线。步进电机输出轴通过联轴器30与控制盘转轴31共轴连接在一起。步进电机29在控制控制盘23转动的同时，也起到将控制盘23和控制盘轴承22压在控制盘支座21上的作用，保证控制盘和控制盘轴承均不会向上滑出控制盘支座。

如图10、12所示，所述控制轴24、步进电机33，齿轮34、导杆支座36、控制轴齿条38等是安装在控制盘23上的。控制轴24、导杆支座36、控制轴齿条38等构成控制杆径向位置控制机构。

如图13所示，所述控制盘23上加工有固定步进电机支座32的螺纹孔以及安装控制杆径向位置控制机构的安装槽，所述安装槽内加工有固定导杆支座36用的螺纹孔。

如图14所示，所述控制杆径向位置控制机构由控制轴24、导杆35、导杆支座36、控制轴直线轴承37以及控制轴齿条38组成，其特征在于所述控制轴24能够沿着导杆35自由滑动。所述控制轴齿条38安装在控制杆24顶部的凹槽中，安装方向与导杆方向一致。

如图12所示，所述控制杆径向位置控制机构通过导杆支座36安装在控制盘23的安装槽中，所述步进电机33通过步进电机支座32安装在控制盘23的上端面上。所述步进电机33的输出轴上安装有齿轮34，所述齿轮34与控制杆齿条38啮合。该啮合的作用在于，步进电机33能够控制控制杆24在导杆35上的滑动。

总体来说，所述迎角控制机构的特征在于，步进电机29能够改变控制轴23的偏转位置，步进电机33能够改变控制轴23的径向位置——也即控制轴轴线到控制盘轴线的距离。

更进一步的，如图1所示，整个迎角控制机构通过支撑柱20安装在底座上，并位于驱动机构的正上方，控制盘支座21与底座1共轴线。

更进一步的，如图2、9所示，迎角控制机构的控制轴24通过迎角控制枢纽17与各组桨叶机构的滑杆16连接在一起。在一组桨叶机构随桨叶驱动盘6转动的过程中，桨叶10的平面始终保持与桨叶轴11到控制轴24的水平连线相垂直，并以此来控制桨叶的迎角变化。

更进一步的，控制轴24的偏转位置可通过步进电机29来进行调整，控制轴偏转位置的变化将引起桨叶迎角变化周期的相位角改变，进而改变摆线桨推进器推力的方向。

更进一步的，控制轴24的径向位置可通过步进电机33来进行调整，控制轴径向位置的变化将改变桨叶的最大迎角，进而在不调整摆线桨推进器转速的情况下改变推力的大小。

Claims (10)

1.一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于包括底座(1)、第一支撑柱(20)、控制盘支座(21)、第二支撑柱(27)、步进电机支座(28)、轴向步进电机(33)、驱动机构和迎角控制机构；底座(1)通过第一支撑柱(20)固定连接控制盘支座(21)，控制盘支座(21)通过第二支撑柱(27)固定连接步进电机支座(28)；驱动机构位于底座(1)，迎角控制机构位于控制盘支座(21)，驱动机构与迎角控制机构通过迎角控制枢纽(17)连接；所述驱动机构包括驱动电机(4)、驱动齿轮(5)、桨叶驱动盘(6)、驱动盘轴承(8)、桨叶(10)、桨叶轴(11)、轴端连接件(15)、滑杆(16)；桨叶驱动盘(6)通过下端的驱动盘轴承(8)与底座(1)形成转动连接，驱动电机(4)设于底座(1)一侧，与其轴连接的驱动齿轮(5)与桨叶驱动盘(6)圆周的齿轮形成啮合，驱动电机(4)的转动带动桨叶驱动盘(6)的转动；沿桨叶驱动盘(6)的圆周上，设有多个通孔，孔内设有桨叶轴上轴承(13)和桨叶轴下轴承(14)，桨叶轴(11)穿过通孔并通过桨叶轴轴向定位环(12)实现轴向固定，使得桨叶轴(11)通过桨叶轴上轴承(13)和桨叶轴下轴承(14)与桨叶驱动盘(6)形成转动连接；桨叶轴(11)的上端设有轴端连接件(15)，滑杆(16)与连接件(15)形成盲孔直角连接，滑杆(16)的另一端与迎角控制枢纽(17)内的直线轴承(18)形成轴向滑动连接；所述迎角控制机构包括控制盘(23)、控制轴(24)、步进电机(29)、控制盘转轴(31)和联轴器(30)；控制盘(23)通过控制盘轴承(22)安装在控制盘支座(21)上，与控制盘支座(21)相对自由转动；步进电机(29)位于步进电机支座(28)上，步进电机(29)的输出轴通过联轴器(30)与控制盘转轴(31)共轴连接；控制轴(24)设于控制盘(23)的偏轴部位的矩形安装槽内，其下端穿过所有迎角控制枢纽(17)上与直线轴承(18)呈直角的枢纽轴承(19)中，通过控制步进电机输出轴的转动角度，即控制了控制盘的旋转角度以及控制轴的位置，进而改变桨叶迎角变化周期的相位角以及变桨叶的推力方向；控制轴(24)的顶端设有控制轴齿条38，轴向步进电机(33)固定于控制盘(23)上，位于控制轴(24)一侧，轴向步进电机(33)的转轴连接齿轮34，齿轮34与控制轴齿条38啮合，控制调节控制轴(24)与控制盘轴线的距离，改变桨叶的最大迎角。

2.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述桨叶驱动盘(6)沿着自身轴向上分为三段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段、轴肩段和齿轮段；桨叶驱动盘(6)的安装段通过驱动盘轴承(8)安装在底座上，并相对底座自由转动；桨叶驱动盘安装段的外侧面与驱动盘轴承(8)的内侧面形成轴孔过盈配合；驱动盘轴承(8)的外侧面与底座(1)的内侧面形成轴孔过盈配合。

3.根据权利要求1或2所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述桨叶驱动盘(6)安装段的尾端面通过螺纹连接驱动盘压紧件(7)，压紧件(7)超出安装段半径的部分压紧在驱动盘轴承(8)的内环上；驱动盘轴承压紧件(9)通过螺纹连接底座(1)的上端面，驱动盘轴承压紧件(9)超出底座孔径的部分压紧在驱动盘轴承(8)的外环上。

4.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述控制盘(23)沿着轴向分为两段，按照半径从小到大的顺序分别为安装段和轴肩段；安装段的外侧面与控制盘轴承(22)的内侧面形成轴孔过盈配合，轴肩段的端面与控制盘轴承(22)内环的上端面靠紧。

5.根据权利要求1或4所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述控制盘轴承(22)的外侧面与控制盘支座(21)的内侧面形成轴孔过盈配合，控制盘轴承(22)外环的下端面与控制盘支座(21)的孔肩靠紧。

6.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述滑杆(16)与连接件(15)的顶端的盲孔为过盈配合。

7.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述桨叶驱动盘(6)上的通孔的底端加工有定位孔肩，桨叶轴下轴承(14)抵在定位孔肩上，桨叶轴上轴承(13)、桨叶轴下轴承(14)分别与桨叶轴轴肩的上下端面靠紧，且桨叶轴上轴承(13)的上端面刚好与桨叶驱动盘(6)的上表面齐平。

8.根据权利要求1或7所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述桨叶轴上轴承(13)、桨叶轴下轴承(14)的外径均与各自安装位置处的孔径相等。

9.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述控制轴(24)上设有控制轴轴向限位(25)和控制轴末端限位(26)，控制轴轴向限位(25)位于控制轴中部，起到把控制轴定位在控制盘上的作用；控制轴末端限位(26)位于控制轴的下末端，起到限制迎角控制枢纽(17)相对控制轴(24)滑移的作用。

10.根据权利要求1所述最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，其特征在于：所述控制轴(24)上设有通孔，孔内设有控制轴直线轴承(37)，导杆(35)穿过通孔被固定于控制轴(24)运动方向两端的固定导杆支座(36)上。