CN113022830B - 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构 - Google Patents

一种摆线推进器的叶片摆动控制机构 Download PDF

Info

Publication number
CN113022830B
CN113022830B CN202110369701.2A CN202110369701A CN113022830B CN 113022830 B CN113022830 B CN 113022830B CN 202110369701 A CN202110369701 A CN 202110369701A CN 113022830 B CN113022830 B CN 113022830B
Authority
CN
China
Prior art keywords
connecting rod
link
rod
shaft
iii
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202110369701.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113022830A (zh
Inventor
张志君
朱宝康
朱明昊
邹节志
刘集善
侯振华
许堂虹
王皋
李天歌
张士强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202110369701.2A priority Critical patent/CN113022830B/zh
Publication of CN113022830A publication Critical patent/CN113022830A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113022830B publication Critical patent/CN113022830B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B63H1/10Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H23/00Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
    • B63H23/02Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing
    • B63H23/04Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with mechanical gearing the main transmitting element, e.g. shaft, being substantially vertical

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)

Abstract

一种摆线推进器叶片控制机构属船舶机械推进装置技术领域,本发明依靠多连杆机构对叶片摆动规律进行控制,其中多连杆机构可拆分为一个曲柄摇杆机构以及一个将所述曲柄摇杆机构的连杆作为主动杆的双摇杆机构,所述双摇杆机构的主动杆与从动连杆始终相互交叉;根据叶片数量、回转箱半径以及所需叶片摆动规律合理设置各杆和轴的长度及空间分布;本发明通过多连杆机构实现将偏心控制杆相对回转箱回转轴的转动转化为可以提供高效推力、具有特定规律的叶片摆动,使装备该叶片控制机构的摆线推进器可以提供任意方向以及较大变化范围的推力,具有灵活、高效、易于操纵的特点。

Description

一种摆线推进器的叶片摆动控制机构
技术领域
本发明属于船舶机械推进装置技术领域,具体涉及一种摆线推进器叶片摆动控制机构。
背景技术
摆线推进器是一种回转轴与船舶前进方向垂直的水下推进器,可通过改变其内部偏心控制点的位置实现推进器推力大小及方向的变化。相比其他船舶推进器,摆线推进器具有高度的灵活性及较高的推进效率特点,在一些大型船舶及其他海洋工程装备中广泛应用。
除德国福伊特集团生产的摆线推进器外,目前国内外自主设计的摆线推进器多采用液压装置或连杆滑块机构控制叶片摆动规律,在叶片随回转箱公转的同时,通过液压装置控制叶片实现按一定规律自转,从而获得特定航行方向上的推力;或采用滑块与连杆相配合的方式,使叶片按一定规律摆动,获得特定航行方向上的推力。但上述两种方式均存在不足,液压控制式精度低、响应慢、维修困难,而连杆滑块式则存在磨损严重、使用寿命短等问题。
发明内容
为了克服上述两种技术中存在的问题及不足,与德国福伊特公司设计的摆线推进器叶片控制机构有明显区分,本发明提供了一种可以实现高效率、高灵活性以及高精度叶片运动规律的叶片摆动控制机构。
本发明所述的叶片摆动控制机构包括回转箱、偏心控制杆、控制叶片摆动的多连杆机构、叶片、叶片轴,以及保证叶片轴和连杆轴同速的同步连杆机构,每一组叶片摆动控制机构控制一个叶片运动,推进器内叶片摆动控制机构数量由叶片数量决定;其中,所述回转箱1由箱体11和顶盖12组成,箱体11呈圆柱形,内部中空;箱体11内底盘外缘开有阶梯孔111,其数量与叶片数量一致,底盘径向上开有圆槽I 112和圆槽II 113,当叶片数量不多于4时,圆槽I 112和圆槽II 113的数量均和叶片数量一致,当叶片数量大于4时,圆槽I 112和圆槽II 113的数量设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;箱体11外壳顶部开有螺纹孔I 114;顶盖12最外侧开有螺纹孔II 124,向内设有圆槽III121,其数量与叶片数量一致,当叶片数量大于4时,顶盖12径向上开有圆槽IV 122和圆槽V123,圆槽IV 122和圆槽V 123的数量设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;顶盖12中心处开有大圆孔I 125,其半径大于偏心控制杆2活动半径与偏心控制杆2半径之和;箱体11与顶盖12依靠螺栓7连接组成回转箱1,回转箱1安装在船体上并通过外部驱动机构不断转动。
所述偏心控制杆2上端穿过回转箱1顶盖12上的大圆孔I 125与回转箱1外的偏心控制机构连接,获得相对回转箱1的不同偏心位置,从而控制叶片摆动规律以获得不同方向和大小的航行推力,偏心控制杆2竖直安装在回转箱1内部,其下端与回转箱1底盘留有一定空隙。
所述多连杆机构中的连杆I 31一端设有套环311,一端设向下设有圆柱销I 312,套环高度略大于连杆I 31、长连杆II 32厚度之和;所述偏心控制杆2底端设有凸块21,用于支撑靠近底端的连杆I 31的套环311,其余连杆I 31各依靠本身套环311支撑在下方连杆I31套环311上,偏心控制杆2长度略大于所有连杆I 31之套环311高度之和。
在本发明的一些实例中,所述多连杆机构中的长连杆II 32两端开有销孔I 322和销孔II 323,靠近中间部位向下或向上设有支撑轴I 321,支撑轴I 321长度取决于长连杆II 32位于回转箱1的高度;长连杆II 32紧贴于连杆I 31正下方,通过连杆I 31的圆柱销I312与长连杆II32的销孔II323相配合;所述支撑轴I 321通过轴承与回转箱1底盘上的圆槽I 112或回转箱1顶盖12上的圆槽IV122连接。
所述多连杆机构中的短连杆III33一端向下设有圆柱销II 331,一端开有销孔III332,其中圆柱销II 331略长于长连杆II 32与从动杆IV34厚度之和;短连杆III33位于长连杆II 32正上方,两者之间存在略大于一个连杆厚度的间隙,通过圆柱销II 331与销孔I 322相配合;短连杆III33带有销孔一端指向长连杆II 32靠近回转箱1回转轴一侧。
所述多连杆机构中从动杆IV34一端向上设有圆柱销III342,一端向下或向上设有支撑轴II 341,其中支撑II 341长度取决于从动杆IV34位于回转箱1的高度;从动杆IV34位于长连杆II 32与短连杆III33之间,通过圆柱销III342与短连杆III33的销孔III332相配合,其正下方的投影与长连杆II 32形成交叉;所述支撑轴II 341通过轴承与回转箱1底盘上的圆槽II 113或回转箱1顶盖12上的圆槽V123连接。
所述同步连杆机构包括短连杆V 41、短连杆VI42,长连杆VII51、长连杆VIII52以及可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II、可拆卸圆柱销III、可拆卸圆柱销IV,其中短连杆V41、短连杆VI42两端及中间部位开有圆孔II 411、圆孔III421以及销孔IV412、销孔V413、销孔VI422、销孔VII423,长连杆VII51、长连杆VIII52两端开有凹槽以及销孔VIII511、销孔IX512、销孔X521、销孔XI522,将短连杆V41两端分别伸入长连杆VII51、长连杆VIII52后端的凹槽内,并分别将销孔IV412、销孔V413与销孔X521、销孔VIII511的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II将对应销孔连接;同样的,将短连杆VI42两端分别伸入长连杆VII51、长连杆VIII52前端的凹槽内,并分别将销孔VI422、销孔VII423与销孔XI522、销孔IX512的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销IV、可拆卸圆柱销III将对应销孔连接,此时短连杆V41、短连杆VI42与长连杆VII51、长连杆VIII52形成平行四连杆机构,即所述同步连杆机构;所述短连杆V41通过其中间圆孔II 411与所述支撑轴II 341固接,其径向方向与从动杆IV34径向方向相同或成一定夹角,所述短杆42通过其中间圆孔III421与叶片轴61固接;其中,当支撑轴I 321与支撑轴II341向下伸入回转箱1底盘时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱1底盘上方,当支撑轴I 321与支撑轴II341向上伸入回转箱1顶盖时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱1之顶盖12下方。
所述叶片轴61与叶片62固接,叶片轴61穿过回转箱1底盘的阶梯孔111并通过轴承和密封圈与之连接,同时穿过回转箱1顶盖12的圆槽III121并通过轴承与之连接,叶片轴61穿过短连杆VI42中间孔III421并与之固接;所述叶片62弦线与短连杆VI42径向对称面平行或成一定夹角。
所述支撑轴I 321、支撑轴II 341以及叶片轴61轴线位于过圆心的径向切面上。
在本发明的另一些实例中,所述长连杆II 32以支撑轴I 321为界可拆分为前后两支长度不同、一端设有支撑轴、一端设有销孔的长连杆IIA、长连杆IIB,并在回转箱底盘或顶盖12上增设用于安装多出支撑轴的圆槽,两连杆销孔分别与连杆I 31的圆柱销I 312以及连杆III 33的圆柱销II 331相配合,两连杆支撑轴分别向下伸入回转箱1底盘对应的圆槽中或向上伸入顶盖12对应的圆槽中,两连杆支撑轴均位于支撑轴II 341以及叶片轴61轴线所在的过圆心的径向切面上,通过联轴器或齿轮组或同步带或链条保持同速转动,两连杆始终平行或成一定夹角。
本发明提供了一种多连杆的控制摆线推进器叶片摆动的机构,可根据不同的叶片摆动规律设计各连杆长度,连杆长度易于获取,并实现了偏心率较大变化后仍能较好地实现所需叶片摆动规律。该机构与其他类型摆线推进器叶片控制一样,通过控制偏心控制杆的位置,可以产生垂直于旋转平面内任意方向、不同大小的推力,具有高度的灵活特性;此外,该机构可以通过优化设计各连杆长度获取更加优异叶片摆动规律,进而获取更加优异的推进性能。
本发明的工作过程如下:
本发明以不拆分的长连杆II 32、短连杆V41与从动杆IV34径向方向相同以及叶片62的弦线与短连杆VI42径向对称面平行的实例进行说明。
当外部驱动装置带动回转箱1转动时,支撑轴I 321、支撑轴II341、叶片轴61及叶片62均随回转箱1绕其轴心转动,当偏心控制杆2处于圆心位置时,连杆I 31、长连杆II32后半部分、支撑轴I 321与偏心控制杆2的连线形成稳定三角形,此时回转箱内各连杆及轴相对回转箱保持静止状态,即叶片62仅存在绕回转箱1轴线的公转,自身不存在摆动或自转,此时叶片弦线与水流流向相切,此时类似于螺旋桨的零滑脱状态,推进器几乎不获取推进力。
当外部驱动装置带动回转箱1转动时,支撑轴I 321、支撑轴II 341、叶片轴61及叶片62均随回转箱1绕其轴心转动,当偏心控制杆2处于某一偏心位置时,其绝对空间位置不随回转箱1转动而改变,连杆I 31、长连杆II32后半部分、支撑轴I 321与圆心连线、偏心控制杆2与圆心连线形成一个曲柄摇杆机构,其中偏心控制杆2与圆心连线作为机架,支撑轴I321与圆心连线作为曲柄,长连杆II32后半部分作为连杆,连杆I 31作为摇杆,此时曲柄绕圆心作整周转动,连杆和摇杆随曲柄做相应运动,使得长连杆II 32绕其支撑轴I 321轴线持续摆动,其摆动角度变化规律近似于正弦曲线;长连杆II 32的摆动继续带动短连杆III33、从动杆IV34的摆动以及支撑轴II 341的转动,支撑轴II 341的转动角度变化规律仍近似于正弦曲线,但在长连杆II 32摆动角度变化规律的基础上得到进一步修正,使其更加逼近于摆线推进器理论的叶片摆动规律;进一步的,由同步连杆机构将支撑轴I 321的转动传递到叶片轴61和叶片62上,实现了摆线推进器叶片62随回转箱公转的同时,按一定规律摆动,叶片弦线始终与水流成一定夹角,即存在攻角,获得优异的水动力性能;当偏心控制杆偏心距离或偏心方向改变时,叶片摆动规律随之改变,获得不同方向和大小的推力。
附图说明
图1为叶片摆动控制机构的多连杆示意图
图2为回转箱箱体示意图
图3为回转箱顶盖示意图
图4为连杆I示意图
图5为长连杆II示意图
图6为短连杆III图
图7为从动杆IV示意图
图8为同步连杆机构爆炸图
图9为备选的长连杆II示意图
图10为回转箱外部示意图
图11为回转箱内部示意图
图12为回转箱不同转动角度下多连杆机构姿态示意图
图13为不同偏心距离下叶片摆动规律示意图
图14为六叶片摆线推进器的摆动控制机构安装顺序表
其中:1.回转箱 11.箱体 111.阶梯孔 112.圆槽I 113.圆槽II 114.螺纹孔I 12.顶盖 121.圆槽III 122.圆槽IV 123.圆槽V 124.螺纹孔II 125.大圆孔I 2.偏心控制杆21.凸块 31.连杆I 311.套环 312.圆柱销I 32.长连杆II 321.支撑轴I 322.销孔I 323.销孔II 32A.连杆II(A) 32B.连杆II(B) 321A.支撑轴I(A) 321B.支撑轴I(B) 33.短连杆III 331.圆柱销II 332.销孔III 34.从动杆IV 341.支撑轴II 342.圆柱销III 41.短连杆V 411.圆孔II 412.销孔IV 413.销孔V 42.短连杆VI 421.圆孔III 422.销孔VI 423.销孔VII 51.长连杆VII 511.销孔VIII 512.销孔IX 52.长连杆VIII 521.销孔X 522.销孔XI61.叶片轴 62.叶片 7.螺栓 8.可拆卸圆柱销
具体实施方式
如图1至图3、图10至图11所示,本发明所述的叶片摆动控制机构包括回转箱、偏心控制杆、控制叶片摆动的多连杆机构、叶片、叶片轴,以及保证叶片轴和连杆轴同速的同步连杆机构,每一组叶片摆动控制机构控制一个叶片运动,推进器内叶片摆动控制机构数量由叶片数量决定;其中,所述回转箱1由箱体11和顶盖12组成,箱体11呈圆柱形,内部中空;箱体11内底盘外缘开有阶梯孔111,其数量与叶片数量一致,底盘径向上开有圆槽I 112和圆槽II 113,当叶片数量不多于4时,圆槽I 112和圆槽II 113的数量均和叶片数量一致,当叶片数量大于4时,圆槽I 112和圆槽II 113的数量常设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;箱体11外壳顶部开有螺纹孔I 114;顶盖12最外侧开有螺纹孔II 124,向内设有圆槽III121,其数量与叶片数量一致,当叶片数量大于4时,顶盖12径向上开有圆槽IV 122和圆槽V 123,圆槽IV 122和圆槽V 123的数量常设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;顶盖12中心处开有大圆孔I 125,其半径大于偏心控制杆2活动半径与偏心控制杆2半径之和;箱体11与顶盖12依靠螺栓7连接组成回转箱1,回转箱1安装在船体上并通过外部驱动机构不断转动。
如图1、图10所示,所述偏心控制杆2上端穿过回转箱1顶盖12上的大圆孔I 125与回转箱1外的偏心控制机构连接,获得相对回转箱1的不同偏心位置,从而控制叶片摆动规律以获得不同方向和大小的航行推力,偏心控制杆2竖直安装在回转箱1内部,其下端与回转箱1底盘留有一定空隙。
如图1、图4所示,所述多连杆机构中的连杆I 31一端设有套环311,一端设向下设有圆柱销I 312,套环高度略大于连杆I 31、长连杆II 32厚度之和;所述偏心控制杆底端设有凸块21,用于支撑靠近底端的连杆I 31的套环311,其余连杆I 31各依靠本身套环311支撑在下方连杆I 31套环311上,偏心控制杆长度略大于所有连杆I 31的套环311高度之和。
如图1、图5所示,在本发明的一些实例中,所述杆机构中的长连杆II 32两端开有销孔I 322和销孔II323,靠近中间部位向下或向上设有支撑轴I 321,支撑轴I 321长度取决于长连杆II 32位于回转箱1的高度;长连杆II32紧贴于连杆I 31正下方,通过连杆I 31的圆柱销I 312与长连杆II 32的销孔II 323相配合;所述支撑轴I 321通过轴承与回转箱1底盘上的圆槽I 112或回转箱1顶盖12上的圆槽IV122连接。
如图1、图6所示,所述多连杆机构中的短连杆III33一端向下设有圆柱销II 331,一端开有销孔III332,其中圆柱销II331略长于长连杆II 32与从动杆IV34厚度之和;短连杆III33位于长连杆II32正上方,两者之间存在略大于一个连杆厚度的间隙,通过圆柱销II331与销孔I 322相配合;短连杆III33带有销孔一端指向长连杆II 32靠近回转箱1回转轴一侧。
如图1、图7所示,所述多连杆机构中从动杆IV34一端向上设有圆柱销III342,一端向下或向上设有支撑轴II 341,其中支撑轴II 341长度取决于从动杆IV34位于回转箱1的高度;从动杆IV34位于长连杆II 32与短连杆III33之间,通过圆柱销III342与短连杆III33的销孔III332相配合,其正下方的投影与长连杆II 32形成交叉;所述支撑轴II 341通过轴承与回转箱1底盘上的圆槽II113或回转箱1顶盖12上的圆槽V123连接。
如图1、图8所示,所述同步连杆机构包括短连杆V41、短连杆VI42,长连杆VII51、长连杆VIII52以及可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II、可拆卸圆柱销III、可拆卸圆柱销IV,其中短连杆V41、短连杆VI42两端及中间部位开有圆孔II411、圆孔III421以及销孔IV412、销孔V413、销孔VI422、销孔VII423,长连杆VII51、长连杆VIII52两端开有凹槽以及销孔VIII511、销孔IX512、销孔X 521、销孔XI522,将短连杆V41两端分别伸入长连杆VII51、长连杆VIII52后端的凹槽内,并分别将销孔IV412、销孔V413与销孔x521、销孔VIII511的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II将对应销孔连接;同样的,将短连杆VI42两端分别伸入长连杆VII51、长连杆VIII52前端的凹槽内,并分别将销孔VI422、销孔VII423与销孔XI522、销孔IX512的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销IV、可拆卸圆柱销III将对应销孔连接,此时短连杆V41、短连杆VI42与长连杆VII51、长连杆VIII52形成平行四连杆机构,即所述同步连杆机构;所述短连杆V41通过其中间圆孔II411与所述支撑轴II341固接,其径向方向与从动杆IV34径向方向相同或成一定夹角,所述短杆42通过其中间圆孔III421与叶片轴61固接;其中,当支撑轴I 321与支撑轴II 341向下伸入回转箱1底盘时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱1底盘上方,当支撑轴I 321与支撑轴II 341向上伸入回转箱1顶盖时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱1之顶盖12下方。
所述同步连杆机构的设置可解决所述多连杆机构杆长过大的问题。
如图1、图10所示,所述叶片轴61与叶片62固接,叶片轴61穿过回转箱1底盘的阶梯孔111并通过轴承和密封圈与之连接,同时穿过回转箱1顶盖12的圆槽III121并通过轴承与之连接,叶片轴61穿过短连杆VI42中间孔III421并与之固接;所述叶片62弦线与短连杆VI42径向对称面平行或成一定夹角。
如图1所示,所述支撑轴I 321、支撑轴II 341以及叶片轴61轴线位于过圆心的径向切面上。
如图9所示,在本发明的另一些实例中,备选方案将所述长连杆II 32以支撑轴I321为界可拆分为前后两支长度不同、一端设有支撑轴、一端设有销孔的长连杆II A、长连杆II B,并在回转箱底盘或顶盖12上增设用于安装多出支撑轴的圆槽,两连杆销孔分别与连杆I 31的圆柱销I 312以及连杆III33的圆柱销II 331相配合,两连杆支撑轴向下深入回转箱(1)底盘对应的圆槽中或向上深入顶盖(12)对应的圆槽中,两连杆支撑轴均位于支撑轴II 341以及叶片轴61轴线所在的过圆心的径向切面上,通过联轴器或齿轮组或同步带或链条保持同速转动,两连杆始终平行或成一定夹角。
本发明以不拆分的长连杆II 32、短连杆V41与从动杆IV34径向方向相同以及叶片62的弦线与短连杆VI42径向对称面平行的六叶片摆线推进器作为实例做进一步说明。
如图1、图11所示,当外部驱动装置带动回转箱1转动时,支撑轴I 321、支撑轴II341、叶片轴61及叶片62均随回转箱1绕其轴心转动,当偏心控制杆2处于圆心位置时,连杆I31、长连杆II 32后半部分、支撑轴I 321与偏心控制杆2的连线形成稳定三角形,此时回转箱内各连杆及轴相对回转箱保持静止状态,即叶片62仅存在绕回转箱1轴线的公转,自身不存在摆动或自转,此时叶片弦线与水流流向相切,此时类似于螺旋桨的零滑脱状态,推进器几乎不获取推进力。
如图1、图1至图13所示,当外部驱动装置带动回转箱1转动时,支撑轴I 321、支撑轴II 341、叶片轴61及叶片62均随回转箱1绕其轴心转动,当偏心控制杆2处于某一偏心位置时,其绝对空间位置不随回转箱1转动而改变,连杆I 31、长连杆II 32后半部分、支撑轴I321与圆心连线、偏心控制杆2与圆心连线形成一个曲柄摇杆机构,其中偏心控制杆2与圆心连线作为机架,支撑轴I 321与圆心连线作为曲柄,长连杆II 32后半部分作为连杆,连杆I31作为摇杆,此时曲柄绕圆心作整周转动,连杆和摇杆随曲柄做相应运动,使得长连杆II32绕其支撑轴I 321轴线持续摆动,其摆动角度变化规律近似于正弦曲线;长连杆II 32的摆动继续带动短连杆III33、从动杆IV34的摆动以及支撑轴II 341的转动,支撑轴II 341的转动角度变化规律仍近似于正弦曲线,但在长连杆II32摆动角度变化规律的基础上得到进一步修正,其规律如图13所示,其中β为叶片摆动规律,θ为支撑轴I321与圆心连线跟圆心与偏心控制杆2连线的夹角;进一步的,由同步连杆机构将支撑轴I 321的转动传递到叶片轴61和叶片62上,实现了摆线推进器叶片62随回转箱公转的同时,按一定规律摆动,叶片弦线始终与水流成一定夹角,即存在攻角,获得优异的水动力性能;当偏心控制杆偏心距离或偏心方向改变时,叶片摆动规律随之改变,获得不同方向和大小的推力。
如图12至图13所示,当偏心控制杆2绝对位置不变,回转箱逆时针转动时,各连杆姿态不断变化,叶片62与回转箱6叶片所在处切线夹角不断变化;当偏心距离改变时,其叶片角度的幅值和产生最大幅值的回转角也会随之改变,其中E1的偏心距离最大,E3的最小;当偏心方向改变时,该规律会发生相位的相应移动,以获得新的攻角和推力方向。
如图11、图14所示,在回转箱半径一定的情况下,随着叶片的增多,其控制机构之间可能会产生干涉,为了避免干涉应对多叶片推进器的连杆机构进行合理布置,本发明就六叶片摆线推进器的空间布置进行举例说明:将每个叶片及其控制机构划分为一组并进行编号,并将安装在偏心控制杆最底部的叶片组编号为BlAde1,按叶片在推进器转动方向上的分布依次编号为BlAde2-BlAde6,将叶片组依次从下向上安装,则安装的叶片组先后顺序为BlAde1、BlAde6、BlAde4、BlAde2、BIAde3、BlAde5,各组支撑轴方向详见图14。

Claims (2)

1.一种摆线推进器的叶片摆动控制机构,其特征在于包括回转箱、偏心控制杆、控制叶片摆动的多连杆机构、叶片、叶片轴,以及保证叶片轴和连杆轴同速的同步连杆机构,每一组叶片摆动机构控制一个叶片运动,推进器内叶片摆动机构数量由叶片数量决定;其中,所述回转箱(1)由箱体(11)和顶盖(12)组成,箱体(11)呈圆柱形,内部中空;箱体(11)内底盘外缘开有阶梯孔(111),其数量与叶片数量一致,底盘径向上开有圆槽I(112)和圆槽II(113),当叶片数量不多于4时,圆槽I(112)和圆槽II(113)的数量均和叶片数量一致,当叶片数量大于4时,圆槽I(112)和圆槽II(113)的数量设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;箱体(11)外壳顶部开有螺纹孔I(114);顶盖(12)最外侧开有螺纹孔II(124),向内设有圆槽III(121),其数量与叶片数量一致,当叶片数量大于4时,顶盖(12)径向上开有圆槽IV(122)和圆槽V(123),圆槽IV(122)和圆槽V(123)的数量设为叶片数量的一半,其空间分布应保证连杆和轴在运动中互不干涉;顶盖(12)中心处开有大圆孔I(125),其半径大于偏心控制杆(2)活动半径与偏心控制杆(2)半径之和;箱体(11)与顶盖(12)依靠螺栓(7)连接组成回转箱(1),回转箱(1)安装在船体上并通过外部驱动机构不断转动;所述偏心控制杆(2)上端穿过回转箱(1)顶盖(12)上的大圆孔I(125)与回转箱(1)外的偏心控制机构连接,获得相对回转箱(1)的不同偏心位置,从而控制叶片摆动规律以获得不同方向和大小的航行推力,偏心控制杆(2)竖直安装在回转箱(1)内部,其下端与回转箱(1)底盘留有一定空隙;所述多连杆机构中的连杆I(31)一端设有套环(311),一端设向下设有圆柱销I(312),套环高度略大于连杆I(31)、长连杆II(32)厚度之和;所述偏心控制杆(2)底端设有凸块(21),用于支撑靠近底端的连杆I(31)的套环(311),其余连杆I(31)各依靠本身套环(311)支撑在下方连杆I(31)套环(311)上,偏心控制杆(2)长度略大于所有连杆I(31)的套环(311)高度之和;所述多连杆机构中的长连杆II(32)两端开有销孔I(322)和销孔II(323),靠近中间部位向下或向上设有支撑轴I(321),支撑轴I(321)长度取决于长连杆II(32)位于回转箱(1)的高度;长连杆II(32)紧贴于连杆I(31)正下方,通过连杆I(31)的圆柱销I(312)与长连杆II(32)的销孔II(323)相配合;所述支撑轴I(321)通过轴承与回转箱(1)底盘上的圆槽I(112)或顶盖(12)上的圆槽IV(122)连接;所述多连杆机构中的短连杆III(33)一端向下设有圆柱销II(331),一端开有销孔III(332),其中圆柱销II(331)略长于长连杆II(32)与从动杆IV(34)厚度之和;短连杆III(33)位于长连杆II(32)正上方,两者之间存在略大于一个连杆厚度的间隙,通过圆柱销II(331)与销孔I(322)相配合;短连杆III(33)带有销孔端指向长连杆II(32)靠近回转箱(1)回转轴一侧;所述多连杆机构中从动杆IV(34)一端向上设有圆柱销III(342),一端向下或向上设有支撑轴II(341),其中支撑轴II(341)长度取决于从动杆IV(34)位于回转箱(1)的高度;从动杆IV(34)位于长连杆II(32)与短连杆III(33)之间,通过圆柱销III(342)与短连杆III(33)的销孔III(332)相配合,其正下方的投影与长连杆II(32)形成交叉;所述支撑轴II(341)通过轴承与回转箱(1)底盘上的圆槽II(113)或顶盖(12)上的圆槽V(123)连接;所述同步连杆机构包括短连杆V(41)、短连杆VI(42),长连杆VII(51)、长连杆VIII(52)以及可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II、可拆卸圆柱销III、可拆卸圆柱销IV,其中短连杆V(41)、短连杆VI(42)两端及中间部位开有圆孔II(411)、圆孔III(421)以及销孔IV(412)、销孔V(413)、销孔VI(422)、销孔VII(423),长连杆VII(51)、长连杆VIII(52)两端开有凹槽以及销孔VIII(511)、销孔IX(512)、销孔X(521)、销孔XI(522),将短连杆V(41)两端分别伸入长连杆VII(51)、长连杆VIII(52)后端的凹槽内,并分别将销孔IV(412)、销孔V(413)与销孔X(521)、销孔VIII(511)的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销I、可拆卸圆柱销II将对应销孔连接;同样的,将短连杆VI(42)两端分别伸入长连杆VII(51)、长连杆VIII(52)前端的凹槽内,并分别将销孔VI(422)、销孔VII(423)与销孔XI(522)、销孔IX(512)的轴线相重合,通过可拆卸圆柱销IV、可拆卸圆柱销III将对应销孔连接,此时短连杆V(41)、短连杆VI(42)与长连杆VII(51)、长连杆VIII(52)形成平行四连杆机构,即所述同步连杆机构;所述短连杆V(41)通过其中间圆孔II(411)与所述支撑轴II(341)固接,其径向方向与从动杆IV(34)径向方向相同或成一定夹角,所述短连杆VI(42)通过其中间圆孔III(421)与叶片轴(61)固接;其中,当支撑轴I(321)与支撑轴II(341)向下伸入回转箱(1)底盘时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱(1)底盘上方,当支撑轴I(321)与支撑轴II(341)向上伸入回转箱(1)顶盖时,所述同步连杆机构紧贴于回转箱(1)之顶盖(12)下方;所述叶片轴(61)与叶片(62)固接,叶片轴(61)穿过回转箱(1)底盘的阶梯孔(111)并通过轴承和密封圈与之连接,同时穿过回转箱(1)顶盖(12)的圆槽III(121)并通过轴承与之连接,叶片轴(61)穿过短连杆VI(42)中间圆 孔III(421)并与之固接;所述叶片(62)弦线与短连杆VI(42)径向对称面平行或成一定夹角;所述支撑轴I(321)、支撑轴II(341)以及叶片轴(61)轴线位于过圆心的径向切面上。
2.按权利要求1所述的摆线推进器的叶片摆动控制机构,其特征在于所述长连杆II(32)以支撑轴I(321)为界拆分为前后两支长度不同、一端设有支撑轴、一端设有销孔的长连杆II A、长连杆II B,并在回转箱底盘或顶盖(12)上增设用于安装多出支撑轴的圆槽,两连杆销孔分别与连杆I(31)的圆柱销I(312)以及短 连杆III(33)的圆柱销II(331)相配合,两连杆支撑轴向下深入回转箱(1)底盘对应的圆槽中或向上深入顶盖(12)对应的圆槽中,两连杆支撑轴均位于支撑轴II(341)以及叶片轴(61)轴线所在的过圆心的径向切面上,通过联轴器或齿轮组或同步带或链条保持同速转动,两连杆始终平行或成一定夹角。
CN202110369701.2A 2021-03-26 2021-03-26 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构 Expired - Fee Related CN113022830B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110369701.2A CN113022830B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110369701.2A CN113022830B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113022830A CN113022830A (zh) 2021-06-25
CN113022830B true CN113022830B (zh) 2022-02-25

Family

ID=76453846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110369701.2A Expired - Fee Related CN113022830B (zh) 2021-03-26 2021-03-26 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113022830B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19637786C1 (de) * 1996-09-17 1998-02-26 Voith Hydro Gmbh Schiffstechni Zykloidalpropeller
AT196733B (de) * 1956-01-11 1958-03-25 Ernst Schneider Steuervorrichtung für die Flügel von Zykloidenpropellern
DE4337761C2 (de) * 1993-11-05 1995-09-21 Voith Gmbh J M Rotierendes Maschinenteil, insbesondere Rotor eines Zykloidal-Schiffspropellers
DE19811251C1 (de) * 1998-03-14 1999-07-29 Voith Hydro Gmbh & Co Kg Zykloidalpropeller
CN104071320B (zh) * 2014-07-03 2016-08-17 哈尔滨工程大学 转动导杆偏心圆盘式摆线推进器机构
CN105799894B (zh) * 2016-03-22 2017-10-27 浙江机电职业技术学院 带放大机构的摆动导杆式摆线推进器
CN205418039U (zh) * 2016-03-22 2016-08-03 浙江机电职业技术学院 多连杆滑块式摆线推进器

Also Published As

Publication number Publication date
CN113022830A (zh) 2021-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR850000935B1 (ko) 풍동 터어빈 날개피치 조절 시스템
US4247251A (en) Cycloidal fluid flow engine
US9115697B2 (en) Fluid interacting device
US9366231B2 (en) Fluid apparatus with pitch adjustable vanes
CN105383655A (zh) 曲柄滑块式叶片摆动机构以及包括该机构的直翼推进器
CN103921927B (zh) 曲柄滑块液压传动式摆线推进器机构
WO2018111059A1 (ru) Крыльчатый движитель и механизм изменения шага лопастей циклоидного пропеллераю
CN101234669B (zh) 扭矩平衡集成式水下推进装置
US20210163109A1 (en) Vertical axis fluid energy conversion device
CN100534858C (zh) 双叶片推进器
CN1069872C (zh) 具有连续自定向叶片的船用竖轴横流推进器
CN113022830B (zh) 一种摆线推进器的叶片摆动控制机构
US10988236B2 (en) Pipe props rotary wing
CN113665810B (zh) 一种转动圆盘式摆线桨偏心机构
CN112550646B (zh) 一种采用控制轴平面位置解耦机构的多叶片摆线推进器
CN105799894A (zh) 带放大机构的摆动导杆式摆线推进器
CN216035040U (zh) 一种同轴差速回转的凸轮正交齿轮式变距桨
CN109466748A (zh) 直升机主桨变距用倾斜器及直升机
US12071931B2 (en) Universal propeller, operating method and favoured use
CN103107681B (zh) 凸轮式直翼悬浮磁涡流联轴器
CN110242578B (zh) 轴流泵叶片角度调节装置及轴流泵
CN210618440U (zh) 智能化推进、定位和减摇的船舶动力系统
JPS58224889A (ja) 可変ピツチ型軸流式流体機械の変節装置
KR102032054B1 (ko) 비대칭 가변 각도 날개를 구비한 선박 프로펠러 추진 향상 장치
CN205738027U (zh) 带放大机构的摆动导杆式摆线推进器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220225

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee