CN113306717B - 一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，涉及两栖飞机水舵技术领域；为了解决骨架变形问题；具体包括与驾驶舱内方向盘连接且转动连接于飞机的机壳上的转向输入轴、用于转向的舵板结构和用于转动舵板结构的舵板转向轴，所述舵板结构包括骨架和蒙皮，所述蒙皮分别焊接于骨架的两侧。本发明通过设置防变形组件，防变形组件以相互通过同步钢带啮合的咬合带轮一和咬合带轮二进行传动限制，一方面，能加强舵板转向轴与骨架之间连接的稳固性，另一方面，骨架的两端力臂较大，其也能抵消一部分作用力，防止变形，若极限状态骨架还是发生了变形，此时同步钢带会受力折断，仅依靠此情形，即可对骨架的变形情况进行判定。

Description

一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵

技术领域

本发明涉及两栖飞机水舵技术领域，尤其涉及一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵。

背景技术

水陆两栖飞机能同时兼顾在陆路和水陆的起降功能，在农业、消防等领域都已经被广泛应用，为了便于飞机在水中转向，需要在飞机的后端底部安装水舵。

经检索，中国专利公开号为CN109720569A的专利，公开了一种大型水陆两栖飞机水舵，包括舵面组件、转轴组件、支座组件，所述舵面组件设置在转轴组件上，转轴组件通过支座设置在机身上。其中，所述舵面组件包括骨架和蒙皮，所述骨架为整体铸件结构，蒙皮布置于骨架两侧。

上述专利存在以下不足：由于飞机在转向时，完全依靠舵板与水之间的相对作用力完成，使得舵板在转向时受力较大，上述专利无法对舵板进行防变形或者具有自检测变形的功能，还有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，包括与驾驶舱内方向盘连接且转动连接于飞机的机壳上的转向输入轴、用于转向的舵板结构和用于转动舵板结构的舵板转向轴，所述舵板结构包括骨架和蒙皮，所述蒙皮分别焊接于骨架的两侧，所述骨架的顶部与底部均设置有一组防变形组件，所述防变形组件包括两个咬合带轮一和一个咬合带轮二，两个所述咬合带轮一分别焊接于骨架的两侧，所述咬合带轮二通过键连接于舵板转向轴的外壁上，两个所述咬合带轮一与咬合带轮二通过同步钢带同步配合。

优选地：所述舵板转向轴与骨架采用插接间隙配合，且所述舵板转向轴位于骨架的中线处，所述舵板转向轴的外壁设置有肋牙，骨架的内壁开设有收缩槽，且所述收缩槽与肋牙贴合处的内壁开设有与肋牙配合啮合的齿槽一，且所述收缩槽位于舵板转向轴两侧的内壁均固定安装有沉头螺栓。

进一步地：所述大型水陆两栖飞机的快速行进水舵还包括用于对舵板结构收纳的旋转收纳机构，所述旋转收纳机构包括矩形架和两个弧形滑架，两个所述弧形滑架对称的固定于机壳上，所述矩形架与舵板转向轴转动连接，所述矩形架的对称两侧外壁均转动连接有两个导向滚轮，所述弧形滑架通过其内设置的弧形槽与导向滚轮滚动连接。

在前述方案的基础上：所述弧形槽为四分之一圆弧形状，且在圆弧的两端均沿其切线方向延长，延长长度为两个滚轮的中心距与两个半径之和。

在前述方案中更佳的方案是：所述矩形架的一侧外壁焊接有侧耳，侧耳的内壁转动连接有液压杆，液压杆的另一侧通过铰链活动连接于机壳上。

作为本发明进一步的方案：所述舵板转向轴的外壁焊接有卷筒，卷筒的对称两侧外壁均通过线性弹力绳连接有电子拉力计，电子拉力计的另一端通过线性弹力绳连接于矩形架的内侧壁上。

同时，所述机壳的底部内壁通过螺栓固定有电推杆，电推杆的伸缩端通过螺栓固定有仓门，仓门滑动连接于机壳的内壁上。

作为本发明的一种优选的：所述弧形滑架的一侧内壁通过螺栓固定有按压式触控开关，按压式触控开关与电推杆控制连接。

同时，所述转向输入轴与舵板转向轴通过万向连接机构连接，所述万向连接机构包括套轴和花键扭矩轴，所述套轴通过其内设置的齿槽二与花键扭矩轴传动配合，且所述套轴与花键扭矩轴为间隙配合。

作为本发明的一种更优的方案：所述套轴的另一侧外壁焊接有母耳一，母耳一的内侧壁转动连接有公耳二，公耳二焊接于转向输入轴的外壁上，所述花键扭矩轴的另一侧外壁焊接有公耳一，公耳一的外侧壁转动连接有母耳二，母耳二焊接于舵板转向轴的外壁上。

本发明的有益效果为：

1.该大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，首先将舵板转向轴与骨架采用插接固定，且在配合处设置有肋牙和齿槽一，沉头螺栓转动，可使得收缩槽宽度方向收缩，将舵板转向轴抱紧，抱紧的同事舵板结构与齿槽一啮合，可有效的防止骨架与舵板转向轴之间发生相对转动，在提高装置可靠性的同时，对于易损件骨架的拆卸和维护也较为便捷。

2.该大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，中的舵板转向轴位于骨架的中心处，其在转向受到水的流动阻力时，倾斜角度一致，受力的合力大小方向均相同，从而相互抵消，使得舵板转向轴不受扭矩载荷，能提高舵板转向轴的总体载荷，提高了其寿命。

3.该大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，通过设置防变形组件，防变形组件以相互通过同步钢带啮合的咬合带轮一和咬合带轮二进行传动限制，一方面，能加强舵板转向轴与骨架之间连接的稳固性，另一方面，骨架的两端力臂较大，其也能抵消一部分作用力，防止变形，若极限状态骨架还是发生了变形，此时同步钢带会受力折断，仅依靠此情形，即可对骨架的变形情况进行判定。

4.该大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，当液压杆收缩时，其能拉动矩形架，在滚轮与弧形槽的限位作用下，整个舵板转向轴与舵板结构会整体呈上升旋转式收纳，使得在非水路行进时，舵板结构不会撞风，且旋转为九十度，可有效的降低收纳空间的纵向跨度，降低飞机的风阻系数。

5.该大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，通过设置公耳二与母耳一、公耳一与母耳二两组十字节，配合转向输入轴与花键扭矩轴的传动配合，且套轴与花键扭矩轴的间隙配合能保证相对轴向滑动，这样即使舵板转向轴在收纳前后，角度进行了九十度的改变，公耳二与母耳一、公耳一与母耳二的转动配合套轴与花键扭矩轴的滑动也能保持可靠的扭矩传动，从而保证装置的工作可靠性。

附图说明

图1为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的结整体构示意图；

图2为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的舵板结构示意图；

图3为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的防变形组件结构示意图；

图4为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的A的放大结构示意图；

图5为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的旋转收纳机构结构示意图；

图6为本发明提出的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵的万向连接机构结构示意图。

图中：1-机壳、2-转向输入轴、3-万向连接机构、4-旋转收纳机构、5-舵板结构、6-仓门、7-电推杆、8-舵板转向轴、9-防变形组件、10-骨架、11-蒙皮、12-咬合带轮一、13-同步钢带、14-咬合带轮二、15-肋牙、16-收缩槽、17-齿槽一、18-沉头螺栓、19-卷筒、20-线性弹力绳、21-电子拉力计、22-矩形架、23-侧耳、24-液压杆、25-弧形槽、26-按压式触控开关、27-弧形滑架、28-母耳一、29-套轴、30-齿槽二、31-公耳一、32-母耳二、33-花键扭矩轴、34-公耳二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

实施例1：

一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，如图1-3所示，包括与驾驶舱内方向盘连接且转动连接于飞机的机壳1上的转向输入轴2、用于转向的舵板结构5和用于转动舵板结构5的舵板转向轴8，所述舵板结构5包括骨架10和蒙皮11，所述蒙皮11分别焊接于骨架10的两侧，所述骨架10的顶部与底部均设置有一组防变形组件9，所述防变形组件9包括两个咬合带轮一12和一个咬合带轮二14，两个所述咬合带轮一12分别焊接于骨架10的两侧，所述咬合带轮二14通过键连接于舵板转向轴8的外壁上，两个所述咬合带轮一12与咬合带轮二14通过同步钢带13同步配合。

为了解决舵板转向轴8与骨架10的稳定性问题；如图3、4所示，所述舵板转向轴8与骨架10采用插接间隙配合，且所述舵板转向轴8位于骨架10的中线处，所述舵板转向轴8的外壁设置有肋牙15，骨架10的内壁开设有收缩槽16，且所述收缩槽16与肋牙15贴合处的内壁开设有与肋牙15配合啮合的齿槽一17，且所述收缩槽16位于舵板转向轴8两侧的内壁均固定安装有沉头螺栓18。

本实施例在使用时,首先，整个舵板结构5采用骨架10与蒙皮11的配合，然后将舵 板转向轴8插接于骨架10内，随后锁紧沉头螺栓18即可完成舵板转向轴8与骨架10的固定， 此时转动舵板转向轴8即可对舵板结构5整体转动，完成转向，本装置，首先将舵板转向轴8 与骨架10采用插接固定，且在配合处设置有肋牙15和齿槽一17，沉头螺栓18转动，可使得收 缩槽16宽度方向收缩，将舵板转向轴8抱紧，抱紧的同事舵板结构5与齿槽一17啮合，可有效 的防止骨架10与舵板转向轴8之间发生相对转动，在提高装置可靠性的同时，对于易损件骨 架10的拆卸和维护也较为便捷，另外，本装置中的舵板转向轴8位于骨架10的中心处，其在 转向受到水的流动阻力时，倾斜角度一致，受力的合力大小方向均相同，从而相互抵消，使 得舵板转向轴8不受扭矩载荷，根据轴类零部件的抗弯扭合成强度公式：

可知，此种设置，能提高舵板转向轴8的总体载荷，提高了其寿命，并且， 本装置通过设置防变形组件9，防变形组件9以相互通过同步钢带13啮合的咬合带轮一12和 咬合带轮二14进行传动限制，一方面，能加强舵板转向轴8与骨架10之间连接的稳固性，另 一方面，骨架10的两端力臂较大，其也能抵消一部分作用力，防止变形，若极限状态骨架10 还是发生了变形，此时同步钢带13会受力折断，仅依靠此情形，即可对骨架10的变形情况进 行判定。

实施例2：

一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，如图5所示，为了解决收纳问题；本实施例在实施例1的基础上作出以下改进：所述大型水陆两栖飞机的快速行进水舵还包括用于对舵板结构5收纳的旋转收纳机构4，所述旋转收纳机构4包括矩形架22和两个弧形滑架27，两个所述弧形滑架27对称的固定于机壳1上，所述矩形架22与舵板转向轴8转动连接，所述矩形架22的对称两侧外壁均转动连接有两个导向滚轮，所述弧形滑架27通过其内设置的弧形槽25与导向滚轮滚动连接。

为了解决九十度旋转收纳问题，如图5所示，所述弧形槽25为四分之一圆弧形状，且在圆弧的两端均沿其切线方向延长，延长长度为两个滚轮的中心距与两个半径之和。

为了解决驱动问题，如图5所示，所述矩形架22的一侧外壁焊接有侧耳23，侧耳23的内壁转动连接有液压杆24，液压杆24的另一侧通过铰链活动连接于机壳1上。

为了解决转角反馈问题，如图5所示，所述舵板转向轴8的外壁焊接有卷筒19，卷筒19的对称两侧外壁均通过线性弹力绳20连接有电子拉力计21，电子拉力计21的另一端通过线性弹力绳20连接于矩形架22的内侧壁上。

为了解决容纳空间的封闭问题，如图1、5所示，所述机壳1的底部内壁通过螺栓固定有电推杆7，电推杆7的伸缩端通过螺栓固定有仓门6，仓门6滑动连接于机壳1的内壁上，所述弧形滑架27的一侧内壁通过螺栓固定有按压式触控开关26，按压式触控开关26与电推杆7控制连接。

本实施例在使用时,当液压杆24收缩时，其能拉动矩形架22，在滚轮与弧形槽25的限位作用下，整个舵板转向轴8与舵板结构5会整体呈上升旋转式收纳，使得在非水路行进时，舵板结构5不会撞风，且旋转为九十度，可有效的降低收纳空间的纵向跨度，降低飞机的风阻系数，并且，当舵板结构5完全收纳时，滚轮压破按压式触控开关26，使得按压式触控开关26闭合，产生电信号来控制电推杆7伸出，将仓门6顶出，进行容纳空间的相对封闭。

实施例3：

一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，如图6所示，为了解决收纳问题；本实施例在实施例2的基础上做出以下改进，所述转向输入轴2与舵板转向轴8通过万向连接机构3连接，所述万向连接机构3包括套轴29和花键扭矩轴33，所述套轴29通过其内设置的齿槽二30与花键扭矩轴33传动配合，且所述套轴29与花键扭矩轴33为间隙配合，所述套轴29的另一侧外壁焊接有母耳一28，母耳一28的内侧壁转动连接有公耳二34，公耳二34焊接于转向输入轴2的外壁上，所述花键扭矩轴33的另一侧外壁焊接有公耳一31，公耳一31的外侧壁转动连接有母耳二32，母耳二32焊接于舵板转向轴8的外壁上。

本实施例在使用时，由于实施例2中需要对舵板结构5进行收纳，收纳时，舵板转向轴8与转向输入轴2的位置发生相对改变，传统的联轴器法兰等连接件，已经不满足使用情况，本实施例中，通过设置公耳二34与母耳一28、公耳一31与母耳二32两组十字节，配合转向输入轴29与花键扭矩轴33的传动配合，且套轴29与花键扭矩轴33的间隙配合能保证相对轴向滑动，这样即使舵板转向轴8在收纳前后，角度进行了九十度的改变，公耳二34与母耳一28、公耳一31与母耳二32的转动配合套轴29与花键扭矩轴33的滑动也能保持可靠的扭矩传动，从而保证装置的工作可靠性。

工作原理：水路行进时，控制液压杆24伸出，其带动矩形架22沿着弧形槽25的方向进行九十度旋转伸出，且在滚轮离开按压式触控开关26时，其电信号消失，电推杆7带动仓门6收缩，直至液压杆24完全伸出，此时整个舵板结构5竖直的伸入水下，需要转向时，通过方向盘转动转向输入轴2，其带动转向输入轴29转动，从而带动花键扭矩轴33转动，使得舵板转向轴8带动骨架10转动，完成转向，并且舵板转向轴8转动时，其通过卷筒19对两侧的线性弹力绳20进行收缩，使得弹力绳收卷形变，根据电子拉力计21的拉力值，配合线性弹力绳20的弹性模量，即可对转动角度进行精确感知。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，包括与驾驶舱内方向盘连接且转动连接于飞机的机壳（1）上的转向输入轴（2）、用于转向的舵板结构（5）和用于转动舵板结构（5）的舵板转向轴（8），其特征在于，所述舵板结构（5）包括骨架（10）和蒙皮（11），所述蒙皮（11）分别焊接于骨架（10）的两侧，所述骨架（10）的顶部与底部均设置有一组防变形组件（9），所述防变形组件（9）包括两个咬合带轮一（12）和一个咬合带轮二（14），两个所述咬合带轮一（12）分别焊接于骨架（10）的两侧，所述咬合带轮二（14）通过键连接于舵板转向轴（8）的外壁上，两个所述咬合带轮一（12）与咬合带轮二（14）通过同步钢带（13）同步配合。

2.根据权利要求1所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述舵板转向轴（8）与骨架（10）采用插接间隙配合，且所述舵板转向轴（8）位于骨架（10）的中线处，所述舵板转向轴（8）的外壁设置有肋牙（15），骨架（10）的内壁开设有收缩槽（16），且所述收缩槽（16）与肋牙（15）贴合处的内壁开设有与肋牙（15）配合啮合的齿槽一（17），且所述收缩槽（16）位于舵板转向轴（8）两侧的内壁均固定安装有沉头螺栓（18）。

3.根据权利要求1所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述大型水陆两栖飞机的快速行进水舵还包括用于对舵板结构（5）收纳的旋转收纳机构（4），所述旋转收纳机构（4）包括矩形架（22）和两个弧形滑架（27），两个所述弧形滑架（27）对称的固定于机壳（1）上，所述矩形架（22）与舵板转向轴（8）转动连接，所述矩形架（22）的对称两侧外壁均转动连接有两个导向滚轮，所述弧形滑架（27）通过其内设置的弧形槽（25）与导向滚轮滚动连接。

4.根据权利要求3所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述弧形槽（25）为四分之一圆弧形状，且在圆弧的两端均沿其切线方向延长，延长长度为两个滚轮的中心距与两个半径之和。

5.根据权利要求4所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述矩形架（22）的一侧外壁焊接有侧耳（23），侧耳（23）的内壁转动连接有液压杆（24），液压杆（24）的另一侧通过铰链活动连接于机壳（1）上。

6.根据权利要求5所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述舵板转向轴（8）的外壁焊接有卷筒（19），卷筒（19）的对称两侧外壁均通过线性弹力绳（20）连接有电子拉力计（21），电子拉力计（21）的另一端通过线性弹力绳（20）连接于矩形架（22）的内侧壁上。

7.根据权利要求6所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述机壳（1）的底部内壁通过螺栓固定有电推杆（7），电推杆（7）的伸缩端通过螺栓固定有仓门（6），仓门（6）滑动连接于机壳（1）的内壁上。

8.根据权利要求7所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述弧形滑架（27）的一侧内壁通过螺栓固定有按压式触控开关（26），按压式触控开关（26）与电推杆（7）控制连接。

9.根据权利要求1所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述转向输入轴（2）与舵板转向轴（8）通过万向连接机构（3）连接，所述万向连接机构（3）包括套轴（29）和花键扭矩轴（33），所述套轴（29）通过其内设置的齿槽二（30）与花键扭矩轴（33）传动配合，且所述套轴（29）与花键扭矩轴（33）为间隙配合。

10.根据权利要求9所述的一种大型水陆两栖飞机的快速行进水舵，其特征在于，所述套轴（29）的另一侧外壁焊接有母耳一（28），母耳一（28）的内侧壁转动连接有公耳二（34），公耳二（34）焊接于转向输入轴（2）的外壁上，所述花键扭矩轴（33）的另一侧外壁焊接有公耳一（31），公耳一（31）的外侧壁转动连接有母耳二（32），母耳二（32）焊接于舵板转向轴（8）的外壁上。

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