CN115503917A - 舰船多摆桨驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种舰船多摆桨驱动装置，其包括机座、发动机、曲柄滑块机构以及四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构，机座与船体固连，且发动机对称设于机座中近距立板的外侧，曲柄滑块机构设于近距立板的内侧，且发动机的输出轴与曲柄滑块机构中曲柄的一端连接，四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构对称设于机座中远距立板中间处以及后端的两侧，发动机通过曲柄和连杆带动滑块沿导杆移动，滑块通过两侧的推拉杆带动两侧摇臂对称摆转，每个摇臂通过前、后横杆驱动内、外摆桨模仿鱼进行柔性摆动，继而驱动轮船前行。本发明采用多个摆桨在机体上对称布置，且通过曲柄滑块机构和双摆桨机构驱动摆桨摆动，具有机构简单、驱动力大、连续驱动性好等优点。

Description

舰船多摆桨驱动装置
技术领域
本发明属于舰船技术领域，特别涉及一种舰船多摆桨驱动装置。
背景技术
螺旋桨驱动是船舶前行的主要驱动方式，因驱动马力大，得到广泛应用。但螺旋桨驱动也有以下不足：(1)螺旋桨曲面复杂制造难度大，螺旋桨制造材料昂贵；(2)高速回转的螺旋桨与水流的相互作用会产生很高噪声，螺旋桨曲面与水流除产生推力外，还会产生涡流、湍流导致的阻力，因此功耗大；(3)螺旋桨等效绞肉机，海洋生物被大型舰船螺旋桨绞死的事件屡见不鲜；(4)螺旋桨转速增加到某一数值，螺旋桨叶吸水方向水流压力降到海水的饱和蒸汽压力，一部分海水被汽化成为水蒸气，并在桨叶的吸水面上产生空泡效应，这不仅会使水流发生畸变，使桨叶产生空转，降低桨叶的推进效能，还可能导致强冲击波的出现，引起桨叶表层的腐蚀；(5)驱动潜艇的螺旋桨与水的涡流、湍流振动波易被声呐捕获，潜艇容易被发现。
多年来人们一直关注仿生鱼驱动方法，寻找替代螺旋桨驱动的更好的方法。近年来，仿生学、机器人学、流体力学和新型材料的进步促进了仿生机器鱼技术的发展。国内对仿生机器鱼的研究起步虽然比较晚，1999年，北航大学研制了仿生机器鳗鱼，后续研制了机器鱼。中国专利202022844708公开一种偏心轮仿生鱼尾驱动结构，可完全实现鱼尾式摆动；中国专利202022844708公开一种偏心轮仿生鱼尾驱动结构，采用U字形的杠杆，U字形杠杆的前端由随动框架两侧的驱动轴驱动，中部与支架的两侧都有铰接点，解决了机器鱼摆动式推进的问题；中国专利CN2784307公开一种摆动式柔性关节的仿生机器鱼，利用气体驱动和直流伺服电机实现机器鱼尾鳍关节的连续摆动和尾柄柔性关节运动.但上述现有仿生鱼机构驱动结构比较复杂、桨叶数少、驱动力需要增强、连续驱动性有待完善，单桨叶的摆动带动船体也做相应的逆摆动，船体行进阻力大。因此，有必要设计一种结构简单、噪音低、驱动力大、阻力小、船体不随鱼尾摆动、不伤害水生物的多摆桨驱动装置。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种舰船多摆桨驱动装置，发动机通过曲柄和连杆带动滑块沿导杆移动，滑块通过两侧的推拉杆带动两侧摇臂对称摆转，每个摇臂通过前、后横杆驱动内、外摆桨模仿鱼进行柔性摆动，继而驱动轮船前行，具有机构设计巧妙，在前进过程中能够柔性摆动且不易伤害水生物等优点。
本发明采用的技术方案是一种舰船多摆桨驱动装置，其包括机座、发动机、曲柄滑块机构以及四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构，所述机座与船体固连，且所述发动机对称设于所述机座中近距立板的外侧；所述曲柄滑块机构设于所述近距立板的内侧，且所述曲柄滑块机构包括两个曲柄、连杆、两个导杆和滑块，所述两个曲柄对称设于所述近距立板的内侧，且所述发动机的输出轴穿过所述近距立板上的近距立板横向通孔与所述曲柄的第一端键连接，所述两个导杆对称设于横向立板上，且所述导杆的第一端固定设于所述横向立板的横向立板纵向通孔中，所述滑块设于所述机座中远距立板的内侧，且所述导杆的第二端滑动设于所述滑块前端的滑块通孔中，所述连杆设于所述两个曲柄之间，且所述两个曲柄的第二端通过转轴与所述连杆的第一端联接，所述连杆的第二端通过转轴与所述滑块的前端联接；所述四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构对称设于所述机座中远距立板中间处以及后端的两侧，且所述双摆桨机构包括推拉杆、摇臂、前横杆、后横杆、外摆桨和内摆桨，所述推拉杆的第一端与所述滑块中的滑块凸耳第一转动副联接，所述摇臂呈T形机构状，且所述推拉杆的第二端与所述摇臂中长臂的第一端第二转动副联接，所述前横杆、后横杆、外摆桨以及内摆桨均设于所述机座的下方，且所述摇臂中短臂的第一端与所述前横杆的中间处第三转动副联接，所述摇臂中短臂的第二端与所述后横杆的中间处第四转动副联接，且所述摇臂中短臂的中间处通过销轴与所述远距立板上的远距立板竖直通孔第五转动副联接，所述内摆桨和外摆桨为由刚性部与柔性部构成的扁鱼形体结构状，所述前横杆的第一端与所述外摆桨上的前立轴第六转动副联接，且所述前横杆的第二端与所述内摆桨上的前立轴第七转动副联接，所述后横杆的第一端与所述外摆桨上的后立轴第八转动副联接，且所述后横杆的第二端与所述内摆桨上的后立轴第九转动副联接。
进一步地，所述机座包括两个纵向对称设置的近距立板、横向立板以及远距立板，所述近距立板设于所述船体的前端，所述远距立板设于所述船体的后端，且所述近距立板与所述远距立板之间设有所述横向立板，所述近距立板上设有近距立板横向通孔，且所述横向立板上设有横向立板纵向通孔，所述远距立板的中间处以及后端设有远距立板竖直通孔，所述远距立板竖直通孔轴线分别垂直于所述近距立板横向通孔轴线以及所述横向立板纵向通孔轴线，且所述近距立板横向通孔轴线垂直于所述横向立板纵向通孔轴线。
优选地，所述滑块的前端和后端的两侧均对称设有滑块凸耳，且所述滑块前端的滑块凸耳上设有滑块通孔。
进一步地，所述内摆桨和外摆桨中刚性部的前端和后端分别设有前立轴和后立轴，且所述前立轴和后立轴均与所述柔性部共面。
优选地，所述第三转动副轴线到所述第五转动副轴线间的垂直距离与所述第四转动副轴线到所述第五转动副轴线间的垂直距离相等，所述第三转动副轴线到所述第四转动副轴线间的垂直距离与所述第六转动副轴线到所述第八转动副轴线间的垂直距离以及所述第七转动副轴线到所述第九转动副轴线间的垂直距离均相等，所述第三转动副轴线到所述第六转动副轴线间的垂直距离、所述第三转动副轴线到所述第八转动副轴线间的垂直距离、所述第四转动副轴线到所述第七转动副轴线间的垂直距离以及所述第四转动副轴线到所述第九转动副轴线间的垂直距离均相等。
本发明的特点和有益效果是：
1、本发明提供的一种舰船多摆桨驱动装置，发动机通过曲柄和连杆带动滑块沿导杆移动，滑块通过两侧的推拉杆带动两侧摇臂对称摆转，每个摇臂通过前、后横杆驱动内、外摆桨模仿鱼进行柔性摆动，继而驱动轮船前行，具有机构简单、制造容易、功耗少、噪声低等优点。
2、本发明提供的一种舰船多摆桨驱动装置，机体两侧对称设置有发动机，机体可以平衡发动机驱动力矩，同时双发动机的驱动力矩不会引起船体两侧倾斜。
3、本发明提供的一种舰船多摆桨驱动装置，摆桨为由刚性部和柔性部构成的扁鱼形体，其摆桨曲面简单，易加工制造，且在摆桨摆动过程中，摆桨与水流的相互作用噪声低，不会生涡流和湍流导致的阻力，功耗小，同时摆桨用软体橡胶防腐材料制造，耐腐蚀性强，且在船体前进时不易伤害水生物。
4、本发明提供的一种舰船多摆桨驱动装置，采用多个摆桨，在船体前进过程中，驱动力大、连续驱动性好，且多摆桨对称摆动，船体不易摆动，船体行进阻力小。
附图说明
图1是本发明舰船多摆桨驱动装置的主视图；
图2是本发明舰船多摆桨驱动装置的俯视图。
主要附图标记：
1-机座；101-近距立板；102-横向立板；103-远距立板；2-发动机；3-曲柄；4-连杆；5-导杆；6-滑块；7-推拉杆；8-摇臂；9-前横杆；10-后横杆；11-外摆桨；1101-刚性部；1102-柔性部；12-内摆桨；13-船体。
具体实施方式
为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
本发明提供一种舰船多摆桨驱动装置，如图1和图2所示，包括机座1、发动机2、曲柄滑块机构以及四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构，机座1与船体13固连，且机座1包括两个纵向对称设置的近距立板101、横向立板102以及远距立板103，近距立板101设于船体13的前端，远距立板103设于船体13的后端，且近距立板101与远距立板103之间设有横向立板102，近距立板101上设有近距立板横向通孔，且横向立板102上设有横向立板纵向通孔，远距立板103的中间处以及后端设有远距立板竖直通孔，远距立板竖直通孔轴线分别垂直于近距立板横向通孔轴线以及横向立板纵向通孔轴线，且近距立板横向通孔轴线垂直于横向立板纵向通孔轴线。
发动机2对称设于机座1中近距立板101的外侧，曲柄滑块机构设于近距立板101的内侧，且曲柄滑块机构包括两个曲柄3、连杆4、两个导杆5和滑块6，两个曲柄3对称设于近距立板101的内侧，且发动机2的输出轴穿过近距立板101上的近距立板横向通孔与曲柄3的第一端键连接，两个导杆5对称设于横向立板102上，且导杆5的第一端固定设于横向立板102的横向立板纵向通孔中，滑块6设于远距立板103的内侧，且滑块6的前端和后端的两侧均对称设有滑块凸耳601，且滑块前端的滑块凸耳601上设有滑块通孔，导杆5的第二端滑动设于滑块6前端的滑块通孔中，连杆4设于两个曲柄3之间，且两个曲柄3的第二端通过转轴与连杆4的第一端联接，连杆4的第二端通过转轴与滑块6的前端联接。
四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构对称设于机座1中远距立板103中间处以及后端的两侧，且双摆桨机构包括推拉杆7、摇臂8、前横杆9、后横杆10、外摆桨11和内摆桨12，推拉杆7的第一端与滑块6中的滑块凸耳601第一转动副联接，摇臂8呈T形机构状，且推拉杆7的第二端与摇臂8中长臂的第一端第二转动副联接，前横杆9、后横杆10、外摆桨11以及内摆桨12均设于机座1的下方，且摇臂8中短臂的第一端与前横杆9的中间处第三转动副联接，摇臂8中短臂的第二端与后横杆10的中间处第四转动副联接，且摇臂8中短臂的中间处通过销轴与远距立板103上的远距立板竖直通孔第五转动副联接，内摆桨12和外摆桨11为由刚性部1101与柔性部1102构成的扁鱼形体结构状，前横杆9的第一端与外摆桨11上的前立轴第六转动副联接，且前横杆9的第二端与内摆桨12上的前立轴第七转动副联接，后横杆10的第一端与外摆桨11上的后立轴第八转动副联接，且后横杆10的第二端与内摆桨12上的后立轴第九转动副联接。
在一种优选方式中，内摆桨12和外摆桨11中刚性部1101的前端和后端分别设有前立轴和后立轴，且前立轴和后立轴均与柔性部1102共面。
在一种优选方式中，第三转动副轴线到第五转动副轴线间的垂直距离与第四转动副轴线到第五转动副轴线间的垂直距离相等，第三转动副轴线到第四转动副轴线间的垂直距离与第六转动副轴线到第八转动副轴线间的垂直距离以及第七转动副轴线到第九转动副轴线间的垂直距离均相等，第三转动副轴线到第六转动副轴线间的垂直距离、第三转动副轴线到第八转动副轴线间的垂直距离、第四转动副轴线到第七转动副轴线间的垂直距离以及第四转动副轴线到第九转动副轴线间的垂直距离均相等。
本发明的舰船多摆桨驱动装置工作过程如下：
如图1和图2所示，发动机2驱动曲柄3相对机座1做回转运动，曲柄3带动连杆4驱动滑块6沿导杆5相对机座1往复移动，滑块6带动推拉杆7驱动摇臂8相对机座1摆动，每个摇臂8带动前横杆9和后横杆10驱动外摆桨11和内摆桨12摆动，八个摆桨同时模仿鱼柔性对称摆动，进而驱动船体13前行。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种舰船多摆桨驱动装置，其特征在于，其包括机座、发动机、曲柄滑块机构以及四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构，
所述机座与船体固连，且所述发动机对称设于所述机座中近距立板的外侧；
所述曲柄滑块机构设于所述近距立板的内侧，且所述曲柄滑块机构包括两个曲柄、连杆、两个导杆和滑块，所述两个曲柄对称设于所述近距立板的内侧，且所述发动机的输出轴穿过所述近距立板上的近距立板横向通孔与所述曲柄的第一端键连接，所述两个导杆对称设于横向立板上，且所述导杆的第一端固定设于所述横向立板的横向立板纵向通孔中，所述滑块设于所述机座中远距立板的内侧，且所述导杆的第二端滑动设于所述滑块前端的滑块通孔中，所述连杆设于所述两个曲柄之间，且所述两个曲柄的第二端通过转轴与所述连杆的第一端联接，所述连杆的第二端通过转轴与所述滑块的前端联接；
所述四个结构相同的平行四连杆双摆桨机构对称设于所述机座中远距立板中间处以及后端的两侧，且所述双摆桨机构包括推拉杆、摇臂、前横杆、后横杆、外摆桨和内摆桨，所述推拉杆的第一端与所述滑块中的滑块凸耳第一转动副联接，所述摇臂呈T形机构状，且所述推拉杆的第二端与所述摇臂中长臂的第一端第二转动副联接，所述前横杆、后横杆、外摆桨以及内摆桨均设于所述机座的下方，且所述摇臂中短臂的第一端与所述前横杆的中间处第三转动副联接，所述摇臂中短臂的第二端与所述后横杆的中间处第四转动副联接，且所述摇臂中短臂的中间处通过销轴与所述远距立板上的远距立板竖直通孔第五转动副联接，所述内摆桨和外摆桨为由刚性部与柔性部构成的扁鱼形体结构状，所述前横杆的第一端与所述外摆桨上的前立轴第六转动副联接，且所述前横杆的第二端与所述内摆桨上的前立轴第七转动副联接，所述后横杆的第一端与所述外摆桨上的后立轴第八转动副联接，且所述后横杆的第二端与所述内摆桨上的后立轴第九转动副联接。
2.根据权利要求1所述的舰船多摆桨驱动装置，其特征在于，所述机座包括两个纵向对称设置的近距立板、横向立板以及远距立板，所述近距立板设于所述船体的前端，所述远距立板设于所述船体的后端，且所述近距立板与所述远距立板之间设有所述横向立板，所述近距立板上设有近距立板横向通孔，且所述横向立板上设有横向立板纵向通孔，所述远距立板的中间处以及后端设有远距立板竖直通孔，所述远距立板竖直通孔轴线分别垂直于所述近距立板横向通孔轴线以及所述横向立板纵向通孔轴线，且所述近距立板横向通孔轴线垂直于所述横向立板纵向通孔轴线。
3.根据权利要求2所述的舰船多摆桨驱动装置，其特征在于，所述滑块的前端和后端的两侧均对称设有滑块凸耳，且所述滑块前端的滑块凸耳上设有滑块通孔。
4.根据权利要求3所述的舰船多摆桨驱动装置，其特征在于，所述内摆桨和外摆桨中刚性部的前端和后端分别设有前立轴和后立轴，且所述前立轴和后立轴均与所述柔性部共面。
5.根据权利要求1所述的舰船多摆桨驱动装置，其特征在于，所述第三转动副轴线到所述第五转动副轴线间的垂直距离与所述第四转动副轴线到所述第五转动副轴线间的垂直距离相等，所述第三转动副轴线到所述第四转动副轴线间的垂直距离与所述第六转动副轴线到所述第八转动副轴线间的垂直距离以及所述第七转动副轴线到所述第九转动副轴线间的垂直距离均相等，所述第三转动副轴线到所述第六转动副轴线间的垂直距离、所述第三转动副轴线到所述第八转动副轴线间的垂直距离、所述第四转动副轴线到所述第七转动副轴线间的垂直距离以及所述第四转动副轴线到所述第九转动副轴线间的垂直距离均相等。
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