CN110789272B - 水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆 - Google Patents

Abstract

本发明适用于行走机械技术领域，提供了一种水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆，所述水陆两栖复合车轮包括包括轮毂、轮边减速器、制动器、主轮胎、充气管、半轴、中央充放气系统及连接机构；还包括固定设置在所述轮毂外侧并且可充气、抽气的定蹼明轮叶轮辅助轮胎，所述辅助轮胎由弹性橡胶制成，所述辅助轮胎的中心轴与所述主轮胎的中心轴重合，当所述辅助轮胎充气充满时与所述主轮胎相对平行，当所述辅助轮胎抽气抽空时收缩进所述轮毂。本发明提供的水陆两栖复合车轮结构简单、重量轻，便于维护，且能有效避免水草缠绕，环境适应性强、具备高推进效率，满足车辆在水面和陆上一体化复合推进的特殊要求。

Description

水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆

技术领域

本发明属于行走机械技术技术领域，尤其涉及水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆。

背景技术

两栖机动车辆既具备陆地汽车行驶能力、又具备水上船舶航行功能，除此之外，两栖车辆还能在水、陆交界处有其独特的通过性，既快速转换进行出入水的登陆能力。正是由于两栖车辆的这种特殊性能，使其能够在陆地、海洋、陆海交界处、沼泽等各种特殊的地理环境下，承担陆地车辆所难以胜任的高机动作战与运输任务，在军事、民用等领域都有着非常广泛的应用。

然而，现有技术中各国的高速两栖机动车辆，其水上推进与陆地推进功能均分别用二套装置实现，一般由车轮与螺旋桨或喷水车轮组成，但是水陆分用二套推进装置造成推进机构复杂、运营和维护不便的问题。

此外，国内外还在仿生行走机构方向进行了研究，主要集中在仿生腿式行走机构与轮桨一体式推进机构上，虽然取得了一定的研究成果，但仍存在不足之处，主要有：1)总体行走或推进的速度还不是很高，有的结构仍较复杂，在水草遍布的沼泽与水域，容易被水草缠绕牵绊，机动性与环境适应性不强；2)由于机械结构比较复杂，维修和养护工作量大，其可靠性不理想，不能够投入产业化生产；而且制作成本非常昂贵，不利于市场推广。

针对上述不足，本发明提供一种结构简单、重量轻，便于维护，且能有效避免水草缠绕，环境适应性强、高推进效率的水陆一体两栖型复合车轮。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆，以解决现有技术中推进机构复杂、机动性与环境适应性不强、维修和养护工作量大，不能够投入产业化生产及制作成本非常昂贵的问题。

本发明提供了水陆两栖复合车轮，所述水陆两栖复合车轮包括轮毂、轮边减速器、制动器、主轮胎、充气管、半轴、中央充放气系统及连接机构；还包括固定设置在所述轮毂外侧并且可充气、抽气的定蹼明轮叶轮辅助轮胎，所述辅助轮胎由弹性橡胶制成，所述辅助轮胎的中心轴与所述主轮胎的中心轴重合，当所述辅助轮胎充气充满时与所述主轮胎相对平行，当所述辅助轮胎抽气抽空时收缩进所述轮毂。

本发明提供的水陆两栖复合车轮结构简单、重量轻，便于维护，且能有效避免水草缠绕，环境适应性强、具备高推进效率，满足车辆在水面和陆上一体化复合推进的特殊要求。

在其中一个实施例中，所述辅助轮胎还包括内轮、数个叶轮及气门嘴，所述叶轮包括近心辐条和远心辐条。

在其中一个实施例中，所述中央充放气系统具备充气与抽气功能，包括气源、电控气阀组、旋转密封气室、车轮阀、闭锁阀组、电子控制装置和控制端。

在其中一个实施例中，所述闭锁阀组包括单向充气闭锁阀、双向闭锁控制阀；

所述中央充放气系统的主气路通过所述单向充气闭锁阀对所述主轮胎单向充气，所述中央充放气系统的主气路通过所述双向闭锁控制阀对所述辅助轮胎进行充气和抽气；

所述充气管包括主轮胎充气端与辅助轮胎充气端，所述主轮胎充气端与所述单向充气闭锁阀连接、所述辅助轮胎充气端与所述双向闭锁控制阀连接，所述主轮胎充气端还与主轮胎的气门嘴相连、所述辅助轮胎充气端还与辅助轮胎的气门嘴相连。

在其中一个实施例中，所述控制端与所述双向闭锁控制阀电连接，并通过控制所述双向闭锁控制阀以控制中央充放气系统对所述辅助轮胎的充气和抽气。

在其中一个实施例中，所述轮边减速器、制动器设置在所述轮毂内部；所述连接机构包括上横臂、下横臂与转向拉杆。

本发明还提供一种水陆两栖车辆，包括车辆本体，还包括如上所述的水陆两栖复合车轮。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明水陆两栖复合车轮实施例中的辅助轮胎充气状态示意图；

图2是本发明水陆两栖复合车轮实施例中的辅助轮胎抽气完成状态示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

针对水陆两栖车辆在水面和陆上一体化复合推进的特殊要求，本发明开展两栖型水陆两用复合仿生推进器概念方案研究，以水上推进性能研究为重点，突破近自由面仿生叶片非定常绕流的数值模拟技术，建立两栖型推进器水动力学模型，进行水动力学仿真，对结构参数进行优化，为水陆一体两栖型复合推进器的研发奠定技术基础。

本发明实施例提供了水陆两栖复合车轮及水陆两栖车辆，以解决现有技术中推进机构复杂、机动性与环境适应性不强、维修和养护工作量大，不能够投入产业化生产及制作成本非常昂贵的问题。为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本发明提供了水陆两栖复合车轮，所述水陆两栖复合车轮包括轮毂、轮边减速器、制动器、主轮胎、充气管、半轴、中央充放气系统及连接机构；还包括固定设置在所述轮毂外侧并且可充气、抽气的定蹼明轮叶轮辅助轮胎，所述辅助轮胎由弹性橡胶制成，所述辅助轮胎的中心轴与所述主轮胎的中心轴重合，当所述辅助轮胎充气充满时与所述主轮胎相对平行，当所述辅助轮胎抽气抽空时收缩进所述轮毂。

所述辅助轮胎的充放气状态在具体实施时，如图1、图2所示，图1是水陆两栖复合车轮实施例中的辅助轮胎充气状态示意图，图1a中11是辅助轮胎充气端、12是主轮胎充气端、13指示出辅助轮胎叶轮处于充气状态，图1b是辅助轮胎充气状态的斜视图。图2是本发明水陆两栖复合车轮实施例中的辅助轮胎抽气完成状态示意图，图2a中14指示出辅助轮胎处于抽气完成、收缩进所述轮毂的状态，图2b是辅助轮胎收缩进轮毂的斜视图。

该定蹼明轮叶轮辅助轮胎为一个可收缩的叶轮状轮胎，每个叶轮形状与蜥蜴高速奔跑时的腿部形相似，其充气后刚度较大，变形较小，可作推力蹼。又由于它是高压气胎，有一定的韧性与变形能力，表面光滑，当遇到水草缠绕时，能有效避免水草缠绕，环境适应性强；且橡胶质量轻；行驶至陆地时，可通过中央充放气，把气胎里面的空气抽干净，使它收缩回轮胎中心,这不仅能减小风阻，还能减小车辆宽度，不影响其通过性。

本发明提供的水陆两栖复合车轮结构简单、重量轻，便于维护，且能有效避免水草缠绕，环境适应性强、具备高推进效率，满足车辆在水面和陆上一体化复合推进的特殊要求。

在其中一个实施例中，所述辅助轮胎还包括内轮、数个叶轮及气门嘴，所述叶轮包括近心辐条和远心辐条。

在其中一个实施例中，所述中央充放气系统具备充气与抽气功能，包括气源、电控气阀组、旋转密封气室、车轮阀、闭锁阀组、电子控制装置和控制端。本发明的中央充放气系统管路通过轮毂中心穿至车轮外侧，与辅助轮胎气门嘴连接，实现充放气功能，改变轮胎气压，实现轮胎着地面积的功能目的。

具体实施时，所述气源为系统提供干燥、清洁的压缩空气。电控气阀组在电子控制装置的控制下开启相应电磁阀,实现充、放或测压的功能。车轮阀是一个多功能阀,能在不同气压的控制下将轮胎与主管路连通,实现充气或测压功能；或者将轮胎直接引至大气,实现轮边放气；当控制气压为大气时,车轮阀将轮胎气压封闭,实现保压功能。闭锁阀是一个手动开关,当系统失效时由人工将轮胎与主管路阻断,使轮胎保压。同时闭锁阀上还有气门嘴,可通过该气门嘴人工为轮胎充气。控制面板提供自动和手动两种操作方式,当电子控制装置失效时仍可以用手动操作模式操作系统,提高系统的可靠性。

在所述系统没有工作时,即处于保压状态。此时,气源和主管路之间的气路是截断的,主管路通过电控气阀组中的常开电磁阀接大气。车轮阀则处于关闭状态,将轮胎内的气体与大气和主管路都隔开。这样,旋转密封气室就通过主管路与大气相通而不受压,从而减轻了密封圈的磨损,延长了密封圈的使用寿命。

在所述系统测压时,电控气阀组中的常开电磁阀关闭,充气电磁阀和车轮电磁阀在电子控制装置的控制下开启,使高压气体进入主管路,经旋转密封气室传输至车轮阀,使车轮阀开启,将主管路与轮胎连通,随后充气电磁阀关闭。由于主管路与轮胎已经连通,经过一段时间后主管路和轮胎内的气压达到平衡,此时主管路中的气压与轮胎气压相等。电子控制单元就可以通过传感器测量轮胎的气压了。

在所述系统充气时,常开电磁阀关闭,充气电磁阀和车轮电磁阀开启,气源气体进入主管路,经旋转密封气室传输到车轮阀。车轮阀在高压信号的控制下将主管路与轮胎连通,实现对轮胎充气；放气时,常开电磁阀关闭,放气电磁阀开启,气源气体通过调压阀产生低压并进入主管路,经旋转密封气室传输到车轮阀。车轮阀在低压信号的控制下将轮胎与大气连通,实现放气。

进一步地，所述闭锁阀组包括单向充气闭锁阀、双向闭锁控制阀。所述中央充放气系统的主气路通过所述单向充气闭锁阀对所述主轮胎单向充气，所述中央充放气系统的主气路通过所述双向闭锁控制阀对所述辅助轮胎进行充气和抽气。所述充气管包括主轮胎充气端与辅助轮胎充气端，所述主轮胎充气端与所述单向充气闭锁阀连接、所述辅助轮胎充气端与所述双向闭锁控制阀连接，所述主轮胎充气端还与主轮胎的气门嘴相连、所述辅助轮胎充气端还与辅助轮胎的气门嘴相连。

进一步地，所述控制端与所述双向闭锁控制阀电连接，并通过控制所述双向闭锁控制阀以控制中央充放气系统对所述辅助轮胎的充气和抽气。

进一步地，所述轮边减速器、制动器设置在所述轮毂内部；所述连接机构包括上横臂、下横臂与转向拉杆等连接部分。

本发明在现有成熟的中央充放气技术基础上，创新性地提出了在车轮外侧增加一组可充放气的收放式定蹼明轮叶轮式水陆两用复合推进辅助轮胎的仿生结构方案，解决了水陆两用复合推进器的结构复杂，重量较大的问题，结构方案简单，重量轻、便于维护；并且本发明提供的辅助轮胎充气后刚度较大，不易变形，作为推力蹼其刚度有保证。当遇到水草缠绕时，表面光滑，又由于它是气胎，又有一定的变形能力，能有效避免水草缠绕，环境适应性强；当两栖车辆行驶至陆地时，通过本发明的定蹼明轮叶轮辅助轮胎，可通过中央充放气，把气胎里面的空气抽干净，使它收缩回轮胎中心，达到不仅能减小风阻，还能减小车辆宽度，不影响其通过性的效果。

进一步地，本发明还提供一种水陆两栖车辆，包括车辆本体，还包括如上所述的水陆两栖复合车轮。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水陆两栖复合车轮，其特征在于，包括轮毂、轮边减速器、制动器、主轮胎、充气管、半轴、中央充放气系统及连接机构；还包括固定设置在所述轮毂外侧并且可充气、抽气的定蹼明轮叶轮辅助轮胎，所述辅助轮胎由弹性橡胶制成，所述辅助轮胎的中心轴与所述主轮胎的中心轴重合，所述辅助轮胎为可收缩的叶轮状轮胎且表面光滑，包括内轮、数个叶轮及气门嘴，所述叶轮包括近心辐条和远心辐条，当所述辅助轮胎充气充满时与所述主轮胎相对平行，当所述辅助轮胎抽气抽空时收缩进所述轮毂。

2.如权利要求1所述的水陆两栖复合车轮，其特征在于，所述中央充放气系统具备充气与抽气功能，包括气源、电控气阀组、旋转密封气室、车轮阀、闭锁阀组、电子控制装置和控制端。

3.如权利要求2所述的水陆两栖复合车轮，其特征在于，所述闭锁阀组包括单向充气闭锁阀、双向闭锁控制阀；

所述中央充放气系统的主气路通过所述单向充气闭锁阀对所述主轮胎单向充气，所述中央充放气系统的主气路通过所述双向闭锁控制阀对所述辅助轮胎进行充气和抽气；

所述充气管包括主轮胎充气端与辅助轮胎充气端，所述主轮胎充气端与所述单向充气闭锁阀连接、所述辅助轮胎充气端与所述双向闭锁控制阀连接，所述主轮胎充气端还与主轮胎的气门嘴相连、所述辅助轮胎充气端还与辅助轮胎的气门嘴相连。

4.如权利要求3所述的水陆两栖复合车轮，其特征在于，所述控制端与所述双向闭锁控制阀电连接，并通过控制所述双向闭锁控制阀以控制中央充放气系统对所述辅助轮胎的充气和抽气。

5.如权利要求1所述的水陆两栖复合车轮，其特征在于，所述轮边减速器、制动器设置在所述轮毂内部；所述连接机构包括上横臂、下横臂与转向拉杆。

6.一种水陆两栖车辆，包括车辆本体，其特征在于，所述水陆两栖车辆还包括如权利要求1至5任一项所述的水陆两栖复合车轮。

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