[发明专利]一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器

说明书

本发明涉及一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器，由驱动机构和迎角控制机构组成。驱动机构的驱动电机的的齿轮与桨叶驱动盘的齿轮相啮合，使桨叶驱动盘带动桨叶转动，为摆线桨推进器提供动力。每一根桨叶轴可以在孔位中自由转动，通过滑杆与迎角控制枢纽连接在一起，用于控制桨叶在不同位置处的迎角。迎角控制机构中的控制轴，根据控制控制盘的旋转角度，改变桨叶迎角变化周期的相位角，进而改变桨叶的推力方向。控制盘轴线与控制轴之间的距离由轴向步进电机调整，实现最大迎角调节。有益效果：异形构件少、布局合理，具有结构简单可靠、维护方便的特点；本发明在工作过程中不存在摩擦副、传动环节少，具有机械损失小的特点。

技术领域

本发明属于水面舰船和水下航行器的动力装置领域，涉及一种最大迎角可调的滑杆式摆线桨推进器。

背景技术

摆线桨推进器也称为直翼推进器、平旋推进器。它是一种装有垂直桨叶的圆盘式推进器，桨叶之间互相平行，并与圆盘的转轴平行。桨叶在绕圆盘转轴公转一周的过程中，也会绕自身转轴周期性地摆动，即在不同的位置有着不同的迎角，以使桨叶在不同的位置可以产生方向一致的推力。通过调节最大迎角的大小，可以改变推力的大小；通过调节迎角周期性变化的相位角，则可以改变推力的方向。因此，摆线桨推进器具有推力矢量灵活可调的特点，能够赋予水面舰艇或水下航行器更好的机动性。

由施科宜等人申请的中国专利CN101327839公开了一种以步进电机作为控制机构的直翼摆线推进器。在该发明中，由主电机通过连接轴驱动回转箱转动；回转箱内设有第一叶片控制电机、第二叶片控制电机，回转箱的下部有伸出的第一叶片和第二叶片；第一叶片控制电机独立控制第一叶片的摆动，第二叶片控制电机独立控制第二叶片的摆动。该发明的优点在于使用步进电机而非机械机构实现叶片摆动的精确和灵活控制、无论是最大迎角还是相位角均可调、且功率损耗小，但缺点在于需要编写专门的桨叶迎角控制算法、控制系统构成复杂、并且当叶片数量增加时、需要控制的步进电机的数量也随之增加、系统复杂度高。

由胡峪等人申请的中国专利CN101863306A、CN102267560B、CN102582830A和曾嘉楠等人申请的中国专利CN108438209A分别公开了一种全向矢量推力摆线螺旋桨、摆线桨偏心圆控制机构、一种摆线桨推进器和摆线桨偏心圆控制机构。这4个发明的共同点在于：1均利用偏心圆环来控制摆线桨桨叶迎角的变化；2所用偏心圆环都分为内外两圈，外圈可相对内圈转动；3外圈上铰接桨叶控制拉杆，且外圈随桨叶控制拉杆同步公转；4内圈的方位角可调。这类偏心圆环式摆线桨的优点在于用尽可能简单的机械机构实现了桨叶迎角的周期性变化，同时拉杆机构应用于空气中的摆线桨时具有机构小、重量轻的优点。但此类偏心圆环式摆线桨的缺点在于：1各个控制拉杆的延长线并不交于一点，因此各个桨叶的迎角变化规律并不完全相同，也即此类摆线桨的推力不严格稳定；2当摆线桨应用于水面或水下推进时，单个桨叶承受的力和力矩远大于空气中，拉杆机构很可能出现强度不足的问题。

桨叶的最大迎角是否可调是衡量摆线桨性能的一个重要因素，在桨叶几何参数和数量不变的情况下，摆线桨的推力大小取决于最大迎角和主轴转速两个参数。实际中，在不同的航速下，摆线桨推进器为了达到最优推进效率所需的最大迎角是不同的，因此，固定的最大迎角显然无法满足效率最优的需求。

曾嘉楠等人申请的中国专利CN108438209A中提出的偏心转动盘机构用于控制桨叶迎角的变化，当转动盘的方位角变化时，摆线桨的推力方向也相应改变，具有结构简单、响应迅速、传动效率高的优点。但该发明的缺点在于偏心距不可调、桨叶的最大迎角为固定值、应对不同工况的灵活性不够。

胡峪等人在其申请的中国专利CN102267560B和CN102582830A中公开了一种利用基于平行四边形的偏心圆环定位机构来调整方位角和最大迎角的方法，但该方法基于复合连杆实现，结构复杂，且专利中并未公布驱动这种偏心圆环定位机构的具体方法，使得这种机构的应用仍存在疑问。与此同时，这种定位机构也面临着应用于水中推进时强度不足、可靠性欠佳的问题。

发明内容