CN212500979U - 一种船用动力转向一体装置 - Google Patents

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尹诗明
李聪
裴忠海
皮操
余薛浩
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阮军政
周智洋
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Abstract

本实用新型涉及一种船用动力转向一体装置,属于无人艇技术领域;包括活动安装架、固定架、转向电机、传动机构、角度传感器、推进器连接管、推进器电机和桨轮;固定架设置在活动安装架的侧壁处;固定架与外部船体固定连接;转向电机固定设置在活动安装架的顶部;推进器连接管轴向竖直穿过活动安装架;且推进器连接管的顶部通过传动机构与转向电机传动连接;角度传感器设置在推进器连接管的顶端;推进器电机固定安装在推进器连接管的底端;桨轮与推进器电机的输出端固连;本实用新型能够为船的航行提供推力,并且能够进行转向,从而通过推力和转向的控制,达到控制船的航速、航迹的效果;同时,具有结构紧凑,集成化程度高,通用性强,拆装调整方便等优势。

Description

一种船用动力转向一体装置
技术领域
本实用新型属于无人艇技术领域,涉及一种船用动力转向一体装置。
背景技术
无人艇是一种无人操作、能够自主航行的水面运动平台,通过搭载不同的任务载荷,能够完成不同任务,尤其适用于执行危险、枯燥以及不适于有人船只执行的任务。由于其具有体积小、重量轻、成本低、机动性强、隐蔽性好、活动区域广等特点,在众多应用领域中具有巨大潜力。它既可以执行反潜、排雷、电子对抗、侦察巡逻等军事任务,又可以用于水下测绘、科研勘探、水文气象监测、水质采样、海上搜救等民用领域。
无人艇的动力、转弯一般是分别通过推进器、舵面机构来实现。船用推进器为船提供前进或后退的动力,舵面机构则通过与船身形成一定的角度,从而使水流对舵面产生作用力,进而使船体转向。现有技术中,推进器和转向机构都需要分别和船体进行配合,船体上的机械安装接口、舵面机构的尺寸等,都需要根据不同船型进行协调。集成化程度低、通用性不强,拆装不方便,不符合模块化和“即插即用”趋势的要求。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提出一种船用动力转向一体装置,能够为船的航行提供推力,并且能够进行转向,从而通过推力和转向的控制,达到控制船的航速、航迹的效果;同时,具有结构紧凑,集成化程度高,通用性强,拆装调整方便等优势
本实用新型解决技术的方案是:
一种船用动力转向一体装置,包括活动安装架、固定架、转向电机、传动机构、角度传感器、推进器连接管、推进器电机和桨轮;其中,活动安装架为壳体结构;固定架设置在活动安装架的侧壁处;且活动安装架与固定架旋转连接;固定架与外部船体固定连接;转向电机固定设置在活动安装架的顶部;且转向电机的输出轴竖直向下;推进器连接管轴向竖直穿过活动安装架;且推进器连接管的顶部通过传动机构与转向电机传动连接;角度传感器设置在推进器连接管的顶端;推进器电机固定安装在推进器连接管的底端;且推进器电机轴向与推进器连接管轴向垂直;桨轮与推进器电机的输出端固连。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述固定架包括调节罗盘和固定支架;其中,调节罗盘安装在活动安装架的侧壁;调节罗盘为扇形结构;扇形调节罗盘的外边缘沿周向设置有齿轮状凹槽;固定支架为倒置U形结构;通过将固定支架卡在外部船体后端的船壁上,实现固定架与外部船体的固连。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述动力转向一体装置还包括调节手柄和轮盘限位块;其中,调节手柄设置在活动安装架的侧壁处;轮盘限位块设置在与扇形调节罗盘齿轮状凹槽对应的位置;调节手柄和轮盘限位块为同步伸缩机构;当将调节手柄压入活动安装架壳体内部时,轮盘限位块随动收缩进活动安装架壳体内部;实现活动安装架相对于固定架的旋转;当旋转结束时,松开调节手柄,轮盘限位块随动伸出活动安装架壳体;通过轮盘限位块与扇形调节罗盘齿轮状凹槽的限位配合,实现活动安装架与固定架的角度固定。
在上述的一种船用动力转向一体装置,通过调整轮盘限位块对应扇形调节罗盘不同的齿轮状凹槽,实现推进器连接管与竖直方向的不同倾角的调整,实现调节推进器电机和桨轮的入水深度。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述传动机构包括主动齿轮和从动齿轮;其中,主动齿轮与转向电机的输出轴同轴对接;从动齿轮设置在主动齿轮的周向外壁处,从动齿轮与主动齿轮实现啮合传动;从动齿轮的周向外壁与推进器连接管的顶端外壁啮合配合;实现通过转向电机转动,依次带动主动齿轮、从动齿轮实现驱动推进器连接管绕轴向旋转运动。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述动力转向一体装置还包括转向限位螺钉;转向限位螺钉设置在从动齿轮的侧壁处,当从动齿轮带动推进器连接管旋转时,实现对推进器连接管转动角度的限位。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述角度传感器实现对推进器连接管转动角度的实时测量。
在上述的一种船用动力转向一体装置,所述推进器电机伸入水中,通过推进器电机驱动桨轮转动,实现驱动外部船体运动。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是:
(1)本实用新型主要应用于中小型无人艇(或中小型艇的智能化改造),能够为船的航行提供推力,并且能够进行转向,从而通过推力和转向的控制,达到控制船的航速、航迹的效果。同时,具有结构紧凑,集成化程度高,通用性强,拆装调整方便等优势;
(2)本实用新型将整个船用动力转向一体装置与船体固定,通过调节手柄,可以操作轮盘限位块在活动安装架伸缩。拉动调节手柄时,轮盘限位块缩入活动安装架,可调节轮盘解锁。松开调节手柄时(复位),轮盘限位块伸出活动安装架,可调节轮盘锁定上的多个限位槽,限位块在不同的限位槽内,对应推进器连接管与竖直方向的不同倾角;
(3)本实用新型通过转向电机和传动机构带动推进器电机绕着推进器连接管中心转动,实现对船体驱动方向的调节;
(4)本实用新型设置有转向限位螺钉,安装在从动齿轮上,限制转向电机转动角度在一定范围;且设置有角度传感器可以实时反馈推进器绕推进器连接管红心旋转的角度
附图说明
图1为本实用新型转向一体装置示意图;
图2为本实用新型转向一体装置与船体配合安装示意图;
图3为本实用新型电机角度闭环控制原理图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步阐述。
本实用新型旨在设计一种船用动力转向一体装置,应用于中小型无人艇(或中小型艇的智能化改造,能够为船的航行提供推力,并且能够进行转向,从而通过推力和转向的控制,达到控制船的航速、航迹的效果。同时,具有结构紧凑,集成化程度高,通用性强,拆装调整方便等优势。
本实用新型设计的船用动力转向一体装置,具体如图1所示,主要包括活动安装架1、固定架2、转向电机3、传动机构、角度传感器6、调节手柄8、轮盘限位块9、推进器连接管10、推进器电机11和桨轮12;其中,活动安装架1为壳体结构;固定架2设置在活动安装架1的侧壁处;且活动安装架1与固定架2旋转连接;固定架2与外部船体固定连接;转向电机3固定设置在活动安装架1的顶部;且转向电机3的输出轴竖直向下;推进器连接管10轴向竖直穿过活动安装架1;且推进器连接管10的顶部通过传动机构与转向电机3 传动连接;角度传感器6设置在推进器连接管10的顶端;推进器电机11固定安装在推进器连接管10的底端;且推进器电机11轴向与推进器连接管10轴向垂直;桨轮12与推进器电机11的输出端固连。调节手柄8设置在活动安装架1的侧壁处;轮盘限位块9设置在与扇形调节罗盘21齿轮状凹槽对应的位置;调节手柄8和轮盘限位块9为同步伸缩机构;当将调节手柄8压入活动安装架1壳体内部时,轮盘限位块9随动收缩进活动安装架1壳体内部;实现活动安装架1相对于固定架2的旋转;当旋转结束时,松开调节手柄8,轮盘限位块9随动伸出活动安装架1壳体;通过轮盘限位块9与扇形调节罗盘21齿轮状凹槽的限位配合,实现活动安装架1与固定架2的角度固定。传动机构包括主动齿轮4和从动齿轮5;其中,主动齿轮4与转向电机3的输出轴同轴对接;从动齿轮5设置在主动齿轮4的周向外壁处,从动齿轮5与主动齿轮4实现啮合传动;从动齿轮5的周向外壁与推进器连接管10的顶端外壁啮合配合;实现通过转向电机3转动,依次带动主动齿轮4、从动齿轮5实现驱动推进器连接管10绕轴向旋转运动。并且,在角度传感器6实现对推进器连接管10转动角度的实时测量,能够实时反馈推进器11绕推进器连接管10中心旋转的角度。推进器电机11伸入水中,通过推进器电机11驱动桨轮12转动,实现驱动外部船体运动。
本申请中,活动安装架1的主要功能时:安装零部件,与固定架以转动副方式配合和经限位装置锁定,活动安装架1与固定架2的角度可调整。转向电机3采用步进电机或直流电机,通过传动机构带动推进器电机11绕着推进器连接管10中心转动。
固定架2包括调节罗盘21和固定支架22;其中,调节罗盘21安装在活动安装架1的侧壁;调节罗盘21为扇形结构;扇形调节罗盘21的外边缘沿周向设置有齿轮状凹槽;固定支架22为倒置U形结构;通过将固定支架22卡在外部船体后端的船壁上,实现固定架2与外部船体的固连,具体如图2所示。固定架2将整个船用动力转向一体装置与船体固定。可调节轮盘21上的齿轮状凹槽,轮盘限位块9在不同的凹槽内,对应调整推进器连接管10与竖直方向的不同倾角。另外,通过调整轮盘限位块9对应扇形调节罗盘21不同的齿轮状凹槽,实现推进器连接管10与竖直方向的不同倾角的调整,实现调节推进器电机11和桨轮12的入水深度。
动力转向一体装置还设置有转向限位螺钉7;转向限位螺钉7设置在从动齿轮5的侧壁处,当从动齿轮5带动推进器连接管10旋转时,实现对推进器连接管10转动角度的限位。
使用本发明时,先通过安装孔,将固定架2与外部船体连接固定。通过调节手柄8,使得推进器电机11在水中的深度和夹角适当。如图3所示,分别将转向电机3、推进器电机1和各自的电机驱动器连接,角度传感器6连接至转向电机角度控制的计算机,实现转向电机角度的精确闭环控制。推进器电机1 用无刷电机,转速控制可以根据需要配置不同的驱动器和控制算法。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上,但其并不是用来限定本实用新型,任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内,都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改,因此,凡是未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰,均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种船用动力转向一体装置,其特征在于:包括活动安装架(1)、固定架(2)、转向电机(3)、传动机构、角度传感器(6)、推进器连接管(10)、推进器电机(11)和桨轮(12);其中,活动安装架(1)为壳体结构;固定架(2)设置在活动安装架(1)的侧壁处;且活动安装架(1)与固定架(2)旋转连接;固定架(2)与外部船体固定连接;转向电机(3)固定设置在活动安装架(1)的顶部;且转向电机(3)的输出轴竖直向下;推进器连接管(10)轴向竖直穿过活动安装架(1);且推进器连接管(10)的顶部通过传动机构与转向电机(3)传动连接;角度传感器(6)设置在推进器连接管(10)的顶端;推进器电机(11)固定安装在推进器连接管(10)的底端;且推进器电机(11)轴向与推进器连接管(10)轴向垂直;桨轮(12)与推进器电机(11)的输出端固连。
2.根据权利要求1所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述固定架(2)包括调节罗盘(21)和固定支架(22);其中,调节罗盘(21)安装在活动安装架(1)的侧壁;调节罗盘(21)为扇形结构;扇形调节罗盘(21)的外边缘沿周向设置有齿轮状凹槽;固定支架(22)为倒置U形结构;通过将固定支架(22)卡在外部船体后端的船壁上,实现固定架(2)与外部船体的固连。
3.根据权利要求2所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述动力转向一体装置还包括调节手柄(8)和轮盘限位块(9);其中,调节手柄(8)设置在活动安装架(1)的侧壁处;轮盘限位块(9)设置在与扇形调节罗盘(21)齿轮状凹槽对应的位置;调节手柄(8)和轮盘限位块(9)为同步伸缩机构;当将调节手柄(8)压入活动安装架(1)壳体内部时,轮盘限位块(9)随动收缩进活动安装架(1)壳体内部;实现活动安装架(1)相对于固定架(2)的旋转;当旋转结束时,松开调节手柄(8),轮盘限位块(9)随动伸出活动安装架(1)壳体;通过轮盘限位块(9)与扇形调节罗盘(21)齿轮状凹槽的限位配合,实现活动安装架(1)与固定架(2)的角度固定。
4.根据权利要求3所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:通过调整轮盘限位块(9)对应扇形调节罗盘(21)不同的齿轮状凹槽,实现推进器连接管(10)与竖直方向的不同倾角的调整,实现调节推进器电机(11)和桨轮(12)的入水深度。
5.根据权利要求4所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述传动机构包括主动齿轮(4)和从动齿轮(5);其中,主动齿轮(4)与转向电机(3)的输出轴同轴对接;从动齿轮(5)设置在主动齿轮(4)的周向外壁处,从动齿轮(5)与主动齿轮(4)实现啮合传动;从动齿轮(5)的周向外壁与推进器连接管(10)的顶端外壁啮合配合;实现通过转向电机(3)转动,依次带动主动齿轮(4)、从动齿轮(5)实现驱动推进器连接管(10)绕轴向旋转运动。
6.根据权利要求5所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述动力转向一体装置还包括转向限位螺钉(7);转向限位螺钉(7)设置在从动齿轮(5)的侧壁处,当从动齿轮(5)带动推进器连接管(10)旋转时,实现对推进器连接管(10)转动角度的限位。
7.根据权利要求6所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述角度传感器(6)实现对推进器连接管(10)转动角度的实时测量。
8.根据权利要求1所述的一种船用动力转向一体装置,其特征在于:所述推进器电机(11)伸入水中,通过推进器电机(11)驱动桨轮(12)转动,实现驱动外部船体运动。
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