[实用新型]曲柄滑块式叶片摆动机构以及包括该机构的直翼推进器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种曲柄滑块式叶片摆动机构以及包括该机构的用于船舶 的直翼推进器。

背景技术

直翼推进器是一种回转轴竖直安装的推进设备，可以全角度快速改变推力 大小和方向，实现船舶的全方位方向的移动。相比于传统的螺旋将推进器，直 翼推进器具有水力剖面面积大、水流旋转损失小、操作方便、响应快等优点， 能极大地提高船舶的灵活性和操作性。

实现直翼推进器的功能，最重要的是设计出符合需要的叶片摆动机构，中 国专利201310744655.5“叶片摆动机构及包括该机构的用于船舶的摆线推进器” 采用连杆结构实现摆线运动，但是结构部件比较多，实现结构复杂。中国专利 201410158236.8“曲柄滑块液压传动式摆线推进器机构”采用液压机构与曲柄滑 块结构结合实现摆线运动，但是液压系统使用不够方便，维护困难，并且工作 噪声较大，动作响应的实时差。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的上述不足，提供一种通过曲柄滑块结构和导 杆结合实现对直翼推进器偏心距的放大，并且结构简单、控制精度高、动作响 应的实时性好的曲柄滑块式叶片摆动机构以及包括该机构的用于船舶的直翼推 进器。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下的技术方案：

曲柄滑块式叶片摆动机构，包括控制杆、连接架、导杆、以及固定在回转 盘上的凸台和支撑架结构、连接在连接架的相邻两架臂和支撑架结构之间的连 接杆，所述连接架具有呈发射状等间隔布置的等长的至少两个架臂，各个架臂 的外端对应连接一纵向开设长槽的等长的所述导杆，各个架臂的外端具有沿所 述导杆的长槽滑行的滑块，各个导杆的外端与一叶片的主轴垂直地固定连接， 各个叶片的主轴可转动地竖向穿设在回转盘底面的叶片安装孔内，叶片由回转 盘带动公转；所述回转盘带动与其固定的凸台和支撑架结构、以及与支撑架结 构连接的连接杆、与连接杆连接的连接架、与叶片固定的导杆一并公转；

所述控制杆为中间凸起两端呈锥台状，控制杆的下端通过可轴向移动的第 一关节轴承套装在所述连接架的中心内，控制杆的中部套装在轴向固定的第二 关节轴承内，两个舵机分别通过主动杆、从动杆与控制杆的上端连接，在两个 舵机的转动作用下，控制杆以其中部的第二关节轴承为支撑点做杠杆运动，控 制杆的上端和控制杆的下端的移动方向相反，控制杆的下端带动连接架的中心 在所述凸台的上端面滑动，所述控制杆的下端构成控制点N，初始情况下，通 过两个舵机的转动作用移动控制杆的上端，以使控制杆以第二关节轴承为中心 做杠杆运动，进而使控制杆下端的控制点N偏离凸台的中心O，ON构成直翼推 进器的偏心距，此过程中通过连接架和导杆的可转动联系关系使得与导杆固定 连接的叶片绕其主轴偏转一定的初始角度，此后当回转盘旋转时，两个舵机不 转动使得控制杆下端的控制点N位置不变，回转盘通过支撑架结构带动连接架 以控制点N为中心自转，而凸台被回转盘带动绕凸台的中心O转动，由于凸台 的中心O转动而控制点N位置不变，于是相当于控制点N相对于凸台的中心O 转动，转动中的ON构成曲柄，自转中的与控制点N连接的连接架的各架臂构 成连杆，与各个架臂外端的沿导杆滑行的滑块一起构成曲柄滑块结构，于是在 叶片随回转盘公转到不同位置时，在曲柄滑块结构和导杆的作用下，与导杆固 定连接的叶片围绕主轴旋转不同的角度，即实现了叶片的自转；

当控制点N相对凸台的中心O发生偏移时，各个所述导杆的连线构成实际控制点N’，ON’构成实际偏心距，从ON到ON’，所述曲柄滑块结构结合导杆实现了直翼推进器偏心距的放大，该直翼推进器偏心距的放大倍数为实际偏心距其中，r为叶片的轴心点组成圆形的半径，l为滑块到控制点N的距离。

进一步，所述支撑架结构为与连接杆铰接的平行架结构，平行架结构包括 固定在回转盘底面的两个竖杆、垂直铰接在竖杆上端的两个平行的等长直杆、 两端铰接在两个直杆另一端的横杆，横杆的两端分别与所述连接杆的一端铰接， 连接杆的另一端与所述连接架的相邻两架臂铰接，连接杆与连接架的相邻两架 臂的铰接点到连接架的中心的距离相等；所述曲柄滑块式叶片摆动机构可以安 装一个设置在连接架的相邻两架臂之间的连接杆和平行架结构，也可以安装多 个分别设置在连接架的相邻两架臂之间的连接杆和平行架结构；平行架结构以 及连接杆的作用在于，通过合理选择平行架结构的各杆以及所述连接杆的尺寸， 可以使得所述控制点N在所述控制杆的驱动下在所限定的范围内移动。