[发明专利]基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水下推进装置结构，属于水下潜器技术领域，具体来说，是一种能够实现俯仰升沉运动的水下推进装置。

背景技术

地球海洋面积广阔，海洋矿产资源和物种资源储量巨大，因此海洋资源的开发和利用成为世界各国关注的焦点。水下机器人在海洋环境研究、海洋矿产勘探、海洋生物研究等民用领域和海洋军事战略方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。

作为水下机器人的关键技术之一，水下推进技术一直以来都是国内外相关研究机构的关注焦点。传统水下机器人多采用螺旋桨配合操纵舵的控制模式，虽然可以获得较大的推力和较快的速度，但也存在很多不足。比如，尾流中始终存在垂直于前进方向的旋转速度分量，消耗在流体中的这部分能量不能产生有效推力，推进效率难以进一步提高；流体扰动作用明显；低速机动性能较差等。近些年来，海洋资源开发、深海物种研究、海底结构勘探、军事水下侦察等为水下机器人研究提供了新机遇和新挑战，其关注焦点已从巡航速度转移到稳定性、机动性、环境扰动等方面。

发明内容

为了解决上述问题，实现水下推进器具备良好的机动性和稳定性，本发明提出一种能够同时实现升沉运动和俯仰运动的驱动机构，而且能够装备到水下潜器机体上的，结构简单、能够模块化应用的水下推进装置。

一种基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置，包括前部驱动关节、中部驱动关节、后部驱动关节、摆动水翼、舵机组件，以及由末端运动骨架与尖端运动骨架构成的两级运动骨架。

所述前部驱动关节包括前部摆杆、前部滑杆。其中，前部摆杆通过圆柱副结构与前部滑杆一端连接；中部驱动关节包括中部摆杆、中部滑杆。中部摇杆通过圆柱副结构与中部滑杆一端连接。后部驱动关节为一后部摆杆。

所述两级运动骨架中，末端运动骨架与尖端运动骨架结构相同；末端运动骨架由摆动连接板、摆动板；摆动连接板相对摆动板具有前后方向滑动运动，以及周向上的转动运动；尖端运动骨架外侧面上固定安装有摆动水翼。

所述前部驱动关节中：前部滑杆铰接端与末端运动骨架中摆动连接板前端内侧面铰接，具有前后方向摆动运动。中部运动关节中：中部滑杆铰接端与尖端运动骨架中摆动连接板前端内侧面铰接，具有前后方向摆动运动；并使中部摆杆穿过末端运动骨架中摆动连接板。后部运动关节中：后部摆杆穿过末端运动骨架与尖端运动骨架中摆动板，通过轴承座分别与末端运动骨架及尖端运动骨架的摆动板连接，后部摆动杆与摆动板形成旋转副结构。。

上述前部摆杆、中部摆杆与后部摆杆端部分别与一个舵机输出轴垂直固连，通过舵机驱动运动。

通过三个舵机驱动前部摆杆、中部摆杆与后部摆杆运动，进而带动末端运动骨架、尖端运动骨架运动。通过三组舵机组件中驱动轴的运动相差，实现摆动水翼的三维运动，使摆动水翼同时具备升沉和俯仰的复合运动；且可实现了水下推进装置在摆动频率、摆动幅度、相位差角等参数上的灵活可控。

本发明的优点在于：

1、本发明基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置，采用独立的舵机模块驱动，实现了水下推进装置在摆动频率、摆动幅度、相位差角等参数上的灵活可控。能够实现末端摆动水翼的三维运动；

2、本发明基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置，能够模块化应用到水下潜器，并可根据任务需求选择水下推进装置的数量，实现水下潜器的机动运动；

3、本发明基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置，结构简单、紧凑，运动平滑，能够输出俯仰和升沉的复合运动；

4、本发明基于双级并联式摆杆机构驱动的水下推进装置，每组舵机模块均采用独立密封结构，增加了水下推进装置的可靠性。

附图说明

图1为本发明水下推进装置整体结构示意图；

图2为本发明水下推进装置中末端运动骨架结构爆炸图；

图3为本发明水下推进装置中尖端运动骨架结构爆炸图；

图4为本发明水下推进装置中末端运动骨架整体结构示意图；

图5为本发明水下推进装置中尖端运动骨架整体结构示意图；

图6为本发明水下推进装置中舵机组件结构爆炸图；

图7为本发明水下推进装置中舵机组件结构示意图。

图中：

1-前部驱动关节2-中部驱动关节3-后部驱动关节

4-摆动水翼5-舵机组件101-前部摆杆

102-前部滑杆201-中部摆杆202-中部滑杆

301-后部摆杆501-舵机主体502-舵机前盖