CN111674537A - 一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，包括联动收展机构、转角调节机构、风帆、压载龙骨四部分，用于调节风帆转帆角并实现风帆与压载龙骨在展开、收拢两种状态间的切换。在展开状态下，风帆沿Z轴立于航行器上部并可绕Z轴旋转，两侧压载龙骨合拢于船体下方；在收拢状态下，联动收展机构与转角调节机构收回至航行器内部，风帆收回至航行器中后部并与航行器上表面平行，压载龙骨分置于航行器两侧并与XY平面平行。本发明装置实现将风能转化为海洋无人航行器前行推进力，同时在航行过程中可防止航行器横倾角过大与倾覆；在海洋气象条件不适于使用风帆时，本发明的风帆收展机构可实现风帆收拢，对风帆加以保护。

Description

一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构

技术领域

本发明属于新型海洋无人航行器技术领域，具体涉及一种供海洋无人航行器搭载使用的风帆推进装置及收展机构。

背景技术

随着人类探索、认知海洋的步伐由近海向远海发展，无人化、智能化观探测技术成为当前海洋工程技术领域的研究热点，同时远海观探测任务对海洋无人航行器的续航能力、自持力提出了更高的要求。当前，海洋无人航行器通常由自身携带的电池与燃料满足航行器推进、用电的能源需求。自身能源载量有限使海洋无人航行器的续航能力、自持力受到极大制约，同时限制了无人航行器在远海的长期、大范围使用。

海洋自然环境中蕴藏着巨大的能量，利用海洋能成为破解无人航行器能源受限问题的新途径。在众多形式的海洋能源中，风能是人类航海史中使用时间最长、最广泛的海洋能，迄今已有两千多年，相比其它形式海洋能，航行器使用风能的推进效能最优。近年来，海洋无人航行器的风帆推进技术已成为研究热点，在风帆的物理尺寸、布局位置、结构外形等方面产出了大量研究成果。然而，海洋气象条件多变不定，受无人航行器风帆自身轻量化、结构强度有限的影响，风帆在海洋强风条件下时常出现折断、破损等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种供海洋无人航行器搭载使用的风帆推进装置及收展机构。在适于采用风帆推进的海洋气象条件下，本发明的风帆推进装置实现风能转化为无人航行器前行推进力，同时压载龙骨防止航行器横倾角过大与倾覆；在海洋气象条件不适于使用风帆时，本发明的风帆收展机构可实现风帆收拢，对风帆加以保护。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，由联动收展机构、转角调节机构、风帆、压载龙骨四部分组成，用于调节风帆转帆角并实现风帆与压载龙骨在展开、收拢两种状态间的切换；

所述联动收展机构包括框架、第一侧支撑板、第二侧支撑板、机构底座、支撑杆、转台基座、液压缸、升降模块、直线导轨、导轨支柱、导轨滑块、龙骨连杆、限位块、龙骨铰链、龙骨连接件、转台铰链和转台连杆；

所述框架、第一侧支撑板、第二侧支撑板、机构底座和支撑杆相互紧固连接组成联动收展机构的安装基座；所述框架安装于机构底座的一侧，第一侧支撑板和第二侧支撑板相对称的安装于机构底座的上，支撑杆固定于第一侧支撑板、第二侧支撑板之间；

所述升降模块、直线导轨、导轨支柱、导轨滑块和液压缸构成联动收展机构的驱动单元，所述导轨支柱、液压缸垂直固定于机构底座的安装平面上且相互平行；所述导轨支柱的两侧平行安装有所述直线导轨，所述直线导轨与所述导轨滑块的一端滑动连接，导轨滑块的另一端固接于升降模块的内壁，所述升降模块的顶部与液压缸推杆的末端通过杆端连接件连接，升降模块能够在液压缸的带动下沿直线导轨进行往复直线运动；

所述龙骨连杆、龙骨铰链、龙骨连接件和限位块组成联动收展机构的龙骨收展单元，所述第一侧支撑板和第二侧支撑板的两端与所述龙骨铰链的一端连接，龙骨铰链的另一端与所述龙骨连接件连接，所述龙骨连杆的两端分别与升降模块和龙骨连接件连接，所述龙骨连杆的两端安装有关节轴承，所述关节轴承能够绕升降模块和龙骨连接件上安装的悬臂销轴转动；所述限位块安装于龙骨铰链下方，用于限制龙骨铰链的开启角度；

所述转台基座、转台铰链和转台连杆组成联动收展机构的风帆收展单元；所述机构支架的顶部于所述转台铰链的一端连接，转台铰链的另一端与转台基座固定连接；所述转台连杆的两端分别与转台基座和绕升降模块连接，所述转台连杆的两端安装关节轴承，关节轴承能够绕转台基座和绕升降模块上安装的悬臂销轴转动；

所述转角调节机构包括主回转轴、轴承座、弹性联轴器、转台输出轴、转台、磁性联轴器、电机组件和电机密封舱；所述电机密封舱和转台均固定于所述转台基座上，所述电机组件安装于电机密封舱内，转台上安装有所述转台输出轴，转台输出轴通过所述弹性联轴器与轴承座连接，所述轴承座与所述主回转轴连接，主回转轴上端与风帆紧固连接；所述电机组件产生的输入转矩传递至转台，转台用于完成输入转矩的转换，并将输出转矩传递至风帆以调控风帆的转帆角；

所述压载龙骨由相互对称的第一压载龙骨和第二压载龙骨构成；所述第一压载龙骨和第二压载龙骨均与龙骨连接件紧固连接。

进一步的，所述风帆的横截面为月牙形，风帆的宽度与航行器船体宽度相等；在展开状态下，风帆立于航行器上部，将风能转化为推动航行器前进的驱动力；在收拢状态下，风帆收回至航行器中后部并与航行器表面平行，以缩小航行器受风面积，削减风力对航行器的扰动。

进一步的，升降模块、转台铰链、转台连杆、转台基座构成曲柄滑块机构，升降模块作为驱动滑块带动转台基座绕转台铰链的铰链轴90°角旋转。

进一步的，所述升降模块、龙骨连杆、龙骨铰链、龙骨连接件构成曲柄滑块机构，升降模块作为驱动滑块带动龙骨连接件绕龙骨铰链的铰链轴90°角旋转。

进一步的，所述导轨滑块具备间隙调整补偿功能，通过增加滑块的位置自由度以补偿直线导轨安装平面的尺寸误差，防止升降模块在运动中卡死。

进一步的，在展开状态下，风帆、转角调节机构、联动收展机构、压载龙骨沿轴方向由上至下依次布置于航行器中部，其中风帆能够绕轴旋转，第一压载龙骨和第二压载龙骨合拢于船体下方；在收拢状态下，联动收展机构与转角调节机构收回至航行器内部，风帆收回至航行器中后部并与航行器上表面平行，第一压载龙骨和第二压载龙骨分置于航行器两侧。

进一步的，所述转台由蜗轮和蜗杆组成，所述蜗轮与转台输出轴相连并绕轴方向旋转，所述蜗杆与转台输入轴相连并绕轴方向旋转；所述转台具备自锁能力，防止转矩输出端在外力作用下受迫转动。

进一步的，所述电机组件由驱动电机和编码器组成。

进一步的，所述磁性联轴器由外转子、隔离套、内转子组成。

进一步的，所述电机密封舱由密封舱前盖、密封舱连接板和密封舱壳组成，密封舱前盖固定在转台基座上，依次与密封舱连接板、密封舱壳紧固连接。

风帆与压载龙骨由展开状态向收拢状态切换时，液压缸推杆驱动升降模块向下运动，固定于升降模块上的悬臂销轴在向下运动过程中通过龙骨连杆带动龙骨连接件绕龙骨铰链的铰链轴旋转，合拢于航行器下方的龙骨分别向两侧张开至与XY平面平行；同时，固定于升降模块上的另一组悬臂销轴在向下运动过程中通过转台连杆带动转台基座、转角调节机构绕转台铰链的铰链轴旋转，沿Z轴立于航行器上方的风帆向航行器后部合拢于航行器上表面。

风帆与压载龙骨由收拢状态向展开状态切换时，液压缸推杆驱动升降模块向上运动，固定于升降模块上的悬臂销轴在向上运动过程中通过龙骨连杆带动龙骨连接件绕龙骨铰链的铰链轴旋转，张开于航行器两侧的龙骨合拢至航行器下方；同时，固定于升降模块上的另一组悬臂销轴在向上运动过程中通过转台连杆带动转台基座、转角调节机构绕转台铰链的铰链轴旋转，合拢于航行器上表面的风帆向航行器上方展开至与Z轴方向平行。

风帆处于展开状态，转角调节机构工作时，电机组件产生绕X轴转矩，该转矩依次通过磁性联轴器内转子、外转子、转台输入轴传递至转台，转台将绕X轴转矩转换为绕Z轴方向转矩，转矩再依次通过转台输出轴、弹性联轴器、主回轴传递至风帆，风帆在扭矩作用下转动，以实现调节转帆角。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明装置采用联动机构方式，由单一驱动元件同时实现多机构多自由度的运动，减少了驱动源数量；机构设计紧凑，降低了在航行器中的占用空间。

2.本发明针对不同海况与海洋气象条件，可实现风帆、龙骨的展开与合拢，增强风帆航行器在恶劣海况下的生存能力。

3.本发明的风帆可收回至航行器中后部并与航行器表面平行，在恶劣海况与气象条件下，缩小了航行器受风面积，削减了风力对航行器的扰动。

4.本发明的压载龙骨由相互对称的两部分组成，龙骨并拢后可构成NACA翼型横截面，减小在水线下的阻力；压载龙骨末端安装有压载重块，可降低航行器重心高度，提升航行器在风帆推进航行过程中的抗倾覆能力。

5.本发明的转角调节机构，采用机械式多圈绝对式编码器检测方式，提升了转帆角的调控精度。

6.本发明将转帆驱动电机安装于防水密封舱内，通过磁性联轴器实现转矩的无接触传递。磁性联轴器方案转轴启动转矩小、摩擦阻力低、转矩传递效率高、风帆的转向响应快。由磁耦合联轴器实现干、湿环境下的扭矩无接触传递，增强了转动轴的防水隔离可靠性。

7.本发明风帆支撑轴承座使用的深沟球轴承采用陶瓷材质球轴承支撑并转动，轴承可长时间在海水中浸泡使用，耐腐蚀。相比采用普通钢质球轴承，可避免因轴承锈蚀导致的阻力增加现象。

8.本发明联动机构所用导轨与滑块采用滑动配合，导轨与滑块间采用自润滑工程塑料作为滑动膜，具有耐海水腐蚀、摩擦阻力小、免润滑、磨耗低、寿命长的特点。

9.本发明采用液压缸作为联动收展机构的驱动源，液压缸输出驱动力大，可实现重型风帆的收展。

10.本发明的转角调节机构通过支撑轴承座约束了风帆沿X、Y、Z轴向的移动以及绕X、Y轴的转动，转台只承受风力作用下绕Z轴的风扭矩，同时转台蜗轮蜗杆传动具备自锁功能，可防止风帆在风扭矩作用下的受迫转动。

11.本发明的联动收展机构由液压缸提供沿Z轴方向驱动力，升降模块沿与液压缸平行的导轨运动，升降模块受到的其余方向外力由导轨支柱抵消，此结构可保护液压缸免受Z轴方向以外的外力作用。

附图说明

图1a和图1b分别是本发明的航行器在展开状态下和在收拢状态下的状态示意图；

图2a和图2b是本发明联动收展机构在不同视角下的结构示意图；

图3是本发明联动收展机构原理图；

图4是本发明转角调节机构结构图；

图5a和图5b分别是本发明风帆与龙骨横截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1a和图1b所示，本发明提出了一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其主要包括：联动收展机构1、转角调节机构2、风帆3、压载龙骨四部分，用于调节风帆3转帆角并实现风帆3与压载龙骨4在展开、收拢两种状态间的切换。在展开状态下，如图1a所示，风帆3、转角调节机构2、联动收展机构1、压载龙骨4a、4b沿Z轴方向由上至下依次布置于航行器中部，其中风帆3可绕Z轴旋转，压载龙骨4a、4b合拢于船体下方；在收拢状态下，如图1b所示，联动收展机构1与转角调节机构2收回至航行器内部，风帆3收回至航行器中后部并与航行器上表面平行，压载龙骨4a、4b分置于航行器两侧并与XY平面平行。

联动收展机构1包括框架8、侧支撑板6a、侧支撑板6b、机构底座15、支撑杆5、转台基座10、液压缸26、升降模块11、直线导轨23a、直线导轨23b、导轨支柱24、导轨滑块25a、导轨滑块25b、龙骨连杆13、限位块7a限位块7b、龙骨铰链17a、龙骨铰链17b、龙骨连接件18、转台连杆20、转台铰链9a和转台铰链9b，如图2a至图3所示。

框架8、侧支撑板6a、侧支撑板6b、机构底座15、支撑杆5相互紧固连接，组成联动收展机构1的安装基座。支撑杆5固定于侧支撑板6a和侧支撑板6b之间，增强结构刚度防止侧支撑板6a、侧支撑板6b的形变。

升降模块11、直线导轨、导轨支柱24、导轨滑块、液压缸26构成联动收展机构1的驱动单元，液压缸26用于输出驱动力，直线导轨实现运动导向。导轨支柱24、液压缸26轴线与Z轴平行，并沿X轴方向固定于机构底座15的安装平面上。直线导轨23a、直线导轨23b沿导轨支柱24轴线方向平行安装于导轨支柱24两侧，导轨滑块25a、导轨滑块25b固连在升降模块11内壁两侧，升降模块11顶部与液压缸26推杆的末端由杆端连接件22连接，升降模块11在液压缸26的带动下沿直线导轨进行往复直线运动，设计运动行程155mm。导轨滑块25a、25b与直线导轨23a、23b间为相对滑动摩擦，滑动膜材料采用自润滑工程塑料，导轨滑块25a、25b具备间隙调整补偿功能，通过增加滑块25a的位置自由度以补偿导轨23a、23b安装平面的尺寸误差，防止升降模块11在运动中卡死。

龙骨连杆13、龙骨铰链17a、龙骨铰链17b、龙骨连接件18、关节轴承12a、关节轴承12b、限位块7a、限位块7b组成联动收展机构1的龙骨收展单元，单元内各器件均对称布置于航行器中轴线两侧。龙骨铰链17a、17b一侧沿X轴方向固定在侧支撑板6a、6b两端，另一侧与龙骨连接件18固定连接。龙骨连杆13两端安装关节轴承12a、12b，关节轴承12a可绕升降模块11上安装的悬臂销轴14a转动，关节轴承12b可绕龙骨连接件18上的悬臂销轴14b转动。限位块7a、7b安装于龙骨铰链17a、17b下方，用于限制龙骨铰链17a、17b的开启角度。升降模块11、龙骨连杆13、龙骨铰链、龙骨连接件18构成曲柄滑块机构，升降模块11作为驱动滑块带动龙骨连接件18绕龙骨铰链的铰链轴90°角旋转。

转台铰链9a、转台铰链9b、转台基座10、转台连杆20、关节轴承19a、关节轴承19b组成联动收展机构1的风帆收展单元。转台铰链9a、9b一侧沿Y轴方向固定在机构支架8顶部，另一侧与转台基座10固定连接。转台连杆20两端安装关节轴承19a、19b，关节轴承19a可绕转台基座10上安装的悬臂销轴21a转动，关节轴承19b可绕升降模块11上安装的悬臂销轴21b转动。升降模块11、转台铰链、转台连杆20、转台基座10构成曲柄滑块机构，升降模块11作为驱动滑块带动转台基座10绕转台铰链的铰链轴90°角旋转。

转角调节机构2包括：主回转轴33、轴承座32、弹性联轴器30、转台输出轴29、转台、磁性联轴器、电机组件，电机密封舱，如图4所示。电机组件产生绕X轴输入转矩并通过电机驱动单元传递至转台，转台将绕X轴转矩转换为绕Z轴方向，最后通过风帆回转单元将转矩传递至风帆3，以调控风帆3的转帆角。

磁性联轴器、电机连接轴、电机组件、电机密封舱构成转角调节机构2的电机驱动单元。电机密封舱由密封舱前盖37a、密封舱连接板37b和密封舱壳37c组成；密封舱前盖37a固定在转台基座10上，依次与密封舱连接板37b、密封舱壳37c紧固连接，隔离套34b固定在密封舱前盖37a前端，各接触面间配有橡胶密封圈，组成防水耐压舱。电机组件位于防水耐压舱内，安装在密封舱连接板37b端面，电机组件由驱动电机36a和编码器36b组成。编码器36b为机械式多圈绝对式编码器，可通过读取电机36a的转动圈数推算出风帆3的转帆角。

磁性联轴器由外转子34a、隔离套34b、内转子34c组成。内转子34c位于防水耐压舱内部并与电机连接轴35紧固连接，随驱动电机36a一同转动；外转子34a位于防水耐压舱外，与转台输入轴27相连；隔离套34b位于内外转子之间，采用非磁性材质，将外转子34a与内转子34c隔开；外转子34a与内转子34c通过磁耦合作用实现非接触式的扭矩传递，将耐压舱内电机组件产生的扭矩传递至耐压舱外的转台输出轴29，同时保持防水耐压舱的密封性。

转台固定在转台基座10底座上，将绕X轴的输入转矩转换为绕Z轴方向的输出转矩。转台由蜗轮28a和蜗杆28b组成，蜗轮28a与转台输出轴29相连并绕Z轴方向旋转，蜗杆28b与转台输入轴27相连并绕X轴方向旋转。转台减速比为90:1，传动效率为80％，将360r/min的电机输入转速减至40r/min的输出转速，并将1.5Nm的额定转矩增至108Nm。转台具备自锁能力，防止转矩输出端在外力作用下受迫转动。

轴承16a、b、主回转轴33、轴承座32、止推环31、弹性联轴器30、转台输出轴29构成转角调节机构2的风帆回转单元。主回转轴33安装于轴承座32中，主回转轴33上端与风帆3紧固连接；轴承座32固定在转台基座10上部，轴承16a、b为一组嵌在轴承座32两端的深沟球轴承，轴承16a、b用于支撑主回转轴33绕Z轴方向的转动；止推环31安装于主回转轴33下部沟槽内中并与轴承16b内圈接触，实现对主回转轴33沿Z轴方向的限位；弹性联轴器30分别与主回转轴33下端、转台输出轴29紧固相连，将转帆扭矩由转台传递至主回转轴33。

风帆3为刚性硬帆，横截面为月牙形，风帆3的宽度与航行器船体宽度相等，如图5a所示。在展开状态下，风帆3沿Z轴立于航行器上部，将风能转化为推动航行器前进的驱动力，如图1a所示。在收拢状态下，风帆3收回至航行器中后部并与航行器表面平行，以缩小航行器受风面积，削减风力对航行器的扰动，如图1b所示。

压载龙骨由相互对称的两部分压载龙骨4a、压载龙骨4b组成，压载龙骨4a、压载龙骨4b根部与龙骨连接件18紧固连接，如图2a和图2b所示。压载龙骨4a、4b并拢后可构成NACA翼型横截面，如图5b所示。当航行器受侧向风力作用产生横倾角时，压载龙骨4a、4b可产生反向抗横倾力矩；压载龙骨4a、4b末端安装有压载重块41a、压载重块41b，可降低航行器重心高度，提升航行器风帆推进航行过程的抗倾覆能力。

具体的，本发明一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构工作过程为：

风帆3与压载龙骨由展开状态向收拢状态切换时，液压缸26推杆驱动升降模块11向下运动，固定于升降模块11上的悬臂销轴14a在向下运动过程中通过龙骨连杆13带动龙骨连接件18绕龙骨铰链的铰链轴旋转，合拢于航行器下方的压载龙骨4a、压载龙骨4b分别向两侧张开至与XY平面平行；同时，固定于升降模块11上的悬臂销轴21b在向下运动过程中通过转台连杆20带动转台基座10、转角调节机构2绕转台铰链的铰链轴旋转，沿Z轴立于航行器上方的风帆3向航行器后部合拢于航行器上表面。

风帆3与压载龙骨由收拢状态向展开状态切换时，液压缸26推杆驱动升降模块11向上运动，固定于升降模块11上的悬臂销轴14a在向上运动过程中通过龙骨连杆13带动龙骨连接件18绕龙骨铰链的铰链轴旋转，张开于航行器两侧的压载龙骨4a、压载龙骨4b合拢至航行器下方；同时，固定于升降模块11上的悬臂销轴21b在向上运动过程中通过转台连杆20带动转台基座10、转角调节机构2绕转台铰链的铰链轴旋转，合拢于航行器上表面的风帆3向航行器上方展开至与Z轴方向平行。

风帆3处于展开状态，转角调节机构2工作时，电机组件产生绕X轴转矩，该转矩依次通过磁性联轴器内转子34c、外转子34a、转台输入轴27传递至转台，转台将绕X轴转矩转换为绕Z轴方向转矩，转矩再依次通过转台输出轴29、弹性联轴器30、主回轴33传递至风帆3，风帆3在扭矩作用下转动，以实现调节转帆角。

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，由联动收展机构(1)、转角调节机构(2)、风帆(3)、压载龙骨四部分组成，用于调节风帆(3)转帆角并实现风帆(3)与压载龙骨在展开、收拢两种状态间的切换；

所述联动收展机构(1)包括框架(8)、第一侧支撑板(6a)、第二侧支撑板(6b)、机构底座(15)、支撑杆(5)、转台基座(10)、液压缸(26)、升降模块(11)、直线导轨、导轨支柱(24)、导轨滑块、龙骨连杆(13)、限位块、龙骨铰链、龙骨连接件(18)、转台铰链和转台连杆(20)；

所述框架(8)、第一侧支撑板(6a)、第二侧支撑板(6b)、机构底座(15)和支撑杆(5)相互紧固连接组成联动收展机构(1)的安装基座；所述框架(8)安装于机构底座(15)的一侧，第一侧支撑板(6a)和第二侧支撑板(6b)相对称的安装于机构底座(15)的上，支撑杆(5)固定于第一侧支撑板(6a)、第二侧支撑板(6b)之间；

所述升降模块(11)、直线导轨、导轨支柱(24)、导轨滑块和液压缸(26)构成联动收展机构(1)的驱动单元，所述导轨支柱(24)、液压缸(26)垂直固定于机构底座(15)的安装平面上且相互平行；所述导轨支柱(24)的两侧平行安装有所述直线导轨，所述直线导轨与所述导轨滑块的一端滑动连接，导轨滑块的另一端固接于升降模块(11)的内壁，所述升降模块(11)的顶部与液压缸(26)推杆的末端通过杆端连接件(22)连接，升降模块(1)能够在液压缸(26)的带动下沿直线导轨进行往复直线运动；

所述龙骨连杆(13)、龙骨铰链、龙骨连接件(18)和限位块组成联动收展机构(1)的龙骨收展单元，所述第一侧支撑板(6a)和第二侧支撑板(6b)的两端与所述龙骨铰链的一端连接，龙骨铰链的另一端与所述龙骨连接件(18)连接，所述龙骨连杆(13)的两端分别与升降模块(11)和龙骨连接件(18)连接，所述龙骨连杆(13)的两端安装有关节轴承，所述关节轴承能够绕升降模块(11)和龙骨连接件(18)上安装的悬臂销轴转动；所述限位块安装于龙骨铰链下方，用于限制龙骨铰链的开启角度；

所述转台基座(10)、转台铰链和转台连杆(20)组成联动收展机构(1)的风帆收展单元；所述机构支架(8)的顶部于所述转台铰链的一端连接，转台铰链的另一端与转台基座(10)固定连接；所述转台连杆(20)的两端分别与转台基座(10)和绕升降模块(11)连接，所述转台连杆(20)的两端安装关节轴承，关节轴承能够绕转台基座(10)和绕升降模块(11)上安装的悬臂销轴转动；

所述转角调节机构(2)包括主回转轴(33)、轴承座(32)、弹性联轴器(30)、转台输出轴(29)、转台、磁性联轴器、电机组件和电机密封舱；所述电机密封舱和转台均固定于所述转台基座(10)上，所述电机组件安装于电机密封舱内，转台上安装有所述转台输出轴(29)，转台输出轴(29)通过所述弹性联轴器(30)与轴承座(32)连接，所述轴承座(32)与所述主回转轴(33)连接，主回转轴(33)上端与风帆(3)紧固连接；所述电机组件产生的输入转矩传递至转台，转台用于完成输入转矩的转换，并将输出转矩传递至风帆(3)以调控风帆(3)的转帆角；

所述压载龙骨由相互对称的第一压载龙骨(4a)和第二压载龙骨(4b)构成；所述第一压载龙骨(4a)和第二压载龙骨(4b)均与龙骨连接件(18)紧固连接。

2.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述风帆(3)的横截面为月牙形，风帆(3)的宽度与航行器船体宽度相等；在展开状态下，风帆(3)立于航行器上部，将风能转化为推动航行器前进的驱动力；在收拢状态下，风帆(3)收回至航行器中后部并与航行器表面平行，以缩小航行器受风面积，削减风力对航行器的扰动。

3.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，升降模块(11)、转台铰链、转台连杆(20)、转台基座(10)构成曲柄滑块机构，升降模块(11)作为驱动滑块带动转台基座(10)绕转台铰链的铰链轴90°角旋转。

4.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述升降模块(11)、龙骨连杆(13)、龙骨铰链、龙骨连接件(18)构成曲柄滑块机构，升降模块(11)作为驱动滑块带动龙骨连接件(18)绕龙骨铰链的铰链轴90°角旋转。

5.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述导轨滑块具备间隙调整补偿功能，通过增加滑块的位置自由度以补偿直线导轨安装平面的尺寸误差，防止升降模块(11)在运动中卡死。

6.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，在展开状态下，风帆(3)、转角调节机构(2)、联动收展机构(1)、压载龙骨沿Z轴方向由上至下依次布置于航行器中部，其中风帆(3)能够绕Z轴旋转，第一压载龙骨(4a)和第二压载龙骨(4b)合拢于船体下方；在收拢状态下，联动收展机构(1)与转角调节机构(2)收回至航行器内部，风帆(3)收回至航行器中后部并与航行器上表面平行，第一压载龙骨(4a)和第二压载龙骨(4b)分置于航行器两侧。

7.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述转台由蜗轮(28a)和蜗杆(28b)组成，所述蜗轮(28a)与转台输出轴(29)相连并绕Z轴方向旋转，所述蜗杆(28b)与转台输入轴(27)相连并绕X轴方向旋转；所述转台具备自锁能力，防止转矩输出端在外力作用下受迫转动。

8.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述电机组件由驱动电机(36a)和编码器(36b)组成。

9.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述磁性联轴器由外转子(34a)、隔离套(34b)、内转子(34c)组成。

10.根据权利要求1所述一种海洋无人航行器风帆推进装置及收展机构，其特征在于，所述电机密封舱由密封舱前盖(37a)、密封舱连接板(37b)和密封舱壳(37c)组成，密封舱前盖(37a)固定在转台基座(10)上，依次与密封舱连接板(37b)、密封舱壳(37c)紧固连接。

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