一种并联式水下矢量推进器制造技术

一种并联式水下矢量推进器，主要包括机架、换向台，连接机架、换向台的三条运动支链。每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，下连杆与机架通过转动副或球副连接，下连杆与中连杆通过转动副或球副连接，中连杆与上连杆通过转动副连接，上连杆与换向台通过转动副或球副连接；三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固联，另一端与中心连杆通过转动副连接。本发明专利技术可实现换向台相对机架做两自由度转动，且具有体积小、刚度大、精度高、转动工作空间大等优点，可广泛应用于船舶推进系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种矢量推进器，特别涉及一种并联式水下矢量推进器。技术背景目前用于水下观测、考察和开发的载运器具主要有载人潜水器和无人潜水器，随着水下作业任务的多样化和水下环境的复杂化，研究人员对潜水器的操纵性和机动性提出了更高的要求。在此背景下，采用传统的鳍舵式控制方法的潜水器在一定程度上已经无法满足任务要求，尤其在低速运动时舵的操纵性存在明显的减弱。为提高潜水器的灵活性，研制新型具有矢量推进器的潜水器是有效的解决方案之一。矢量推进也被称为推力转向技术，是指空间运动物体的推进系统除了提供前进推力外，还能同时或单独的在航行体的俯仰、偏航等方向上提供推力和力矩，用以部分或全部取代舵面产生的动力来进行控制。传统的矢量推进器多为串联机构，为使矢量推进器能更加稳定、精确地驱动潜水器在水下按照指定航迹运动，需要进一步地提高矢量推进机构的刚度、运动精度及响应速度。相比传统的串联式矢量推进器，并联式矢量推进器具有结构紧凑、刚度大、精度高等特点，更加适合作为潜水器的矢量推进机构。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种并联式水下矢量推进器，该矢量推进器具有空间两转动自由度，且具有体积小、刚度大、转动工作空间大等优点。本专利技术的技术方案具体如下：本专利技术主要包括机架、换向台、连接机架、换向台的三条运动支链，其有
两种连接方式：第一种连接方式：每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，第一运动支链A中的下连杆A一端与机架通过球副A连接，下连杆A另一端与中连杆A一端通过第二转动副A连接，中连杆A另一端与上连杆A一端通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与换向台通过第四转动副A连接；第二运动支链B中的下连杆B一端与机架通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B一端通过球副B连接，中连杆B另一端与上连杆B一端通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与换向台通过第四转动副B连接；第三运动支链C中的下连杆C一端与机架通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C一端通过球副C连接，中连杆C另一端与上连杆C一端通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与换向台通过第四转动副C连接。所述三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固联，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接的三个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；所述第二转动副A轴线、第一转动副B轴线、第一转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点K；所述第三转动副A轴线、第四转动副A轴线、第三转动副B轴线、第四转动副B轴线、第三转动副C轴线、第四转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点G，点G与所述点K不重合。所述中心连杆的一端通过第一万向铰与动力输入轴连接，且第一万向铰的转动中心与所述点K重合；中心连杆的另一端通过第二万向铰与动力输出轴连接，且第二万向铰的转动中心与所述点G重合。所述动力输出轴与换向台通过换向台轴承连接，换向台轴承的外环与换向台固联，换向台轴承的内环与动力
输出轴固联，叶轮与所述动力输出轴固联。所述动力输入轴与机架通过机架轴承E和机架轴承F连接，机架轴承E的轴线和机架轴承F的轴线重合，上述两个机架轴承的外环皆与机架固联，两个机架轴承的内环皆与动力输入轴固联。所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B驱动，直线驱动器B的输出杆与下连杆B通过第六转动副B连接，直线驱动器B的尾端与机架通过第七转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第六转动副B轴线、第七转动副B轴线相互平行；所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C驱动，直线驱动器C的输出杆与下连杆C通过第六转动副C连接，直线驱动器C的尾端与机架通过第七转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第六转动副C轴线、第七转动副C轴线相互平行。第二种连接方式：每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，第一运动支链A中的下连杆A一端与机架通过第一球副A连接，下连杆A另一端与中连杆A一端通过第二转动副A连接，中连杆A另一端与上连杆A一端通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与换向台通过第四球副A连接；第二运动支链B中的下连杆B一端与机架通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B一端通过球副B连接，中连杆B另一端与上连杆B一端通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与换向台通过第四转动副B连接；第三运动支链C中的下连杆C一端与机架通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C一端通过球副C连接，中连杆C另一端与上连杆C一端通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与换向台通过第四转动副C连接。上述三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固联，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与
中心连杆连接的三个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；所述第二转动副A轴线、第一转动副B轴线、第一转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点K；所述第三转动副A轴线、第四转动副A轴线、第三转动副B轴线、第四转动副B轴线、第三转动副C轴线、第四转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点G，点G与所述点K不重合。所述中心连杆的一端通过第一万向铰与动力输入轴连接，且第一万向铰的转动中心与所述点K重合；中心连杆的另一端通过第二万向铰与动力输出轴连接，且第二万向铰的转动中心与所述点G重合。所述动力输出轴与换向台通过换向台轴承连接，换向台轴承的外环与换向台固联，换向台轴承的内环与动力输出轴固联，叶轮与所述动力输出轴固联。所述动力输入轴与机架通过机架轴承E和机架轴承F连接，机架轴承E的轴线和机架轴承F的轴线重合，上述两个机架轴承的外环皆与机架固联，两个机架轴承的内环皆与动力输入轴固联。所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B驱动，直线驱动器B的输出杆与下连杆B通过第六转动副B连接，直线驱动器B的尾端与机架通过第七转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第六转动副B轴线、第七转动副B轴线相互平行；所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C驱动，直线驱动器C的输出杆与下连杆C通过第六转动副C连接，直线驱动器C的尾端与机架通过第七转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第六转动副C轴线、第七转动副C轴线相互平行。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)换向台相对机架转动工作空间大，转动角度可达±90度，大大提高了矢量推进器的灵活性；(2)本矢量推进器整体的体积小、结构紧凑、刚度大；(3)换向台运动解耦、便于运动控制；(4)矢量推进器中的三条运动支链之间相互
耦合，大大提高了整体结构力学性能，可适用于高速、重载推进器领域中。附图说明图1是本专利技术实施例1立体结构示意简图.图2是本专利技术实施例1立体结构示意简图.图3是本专利技术实施例2立体结构示意简图.图4是本专利技术实施例2立体结构示意简图.图5是本专利技术局部结构示意简图.具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，在所有实施例中，所述Rij表示一个转动副，Sij表示一个球面副，其中i，j为自然数。实施例1如图1、图2及图5所示，是本专利技术公开的第1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联式水下矢量推进器，主要包括机架、换向台、连接机架、换向台的三条运动支链，其特征是：每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，第一运动支链A中的下连杆A一端与机架通过球副A连接，下连杆A另一端与中连杆A一端通过第二转动副A连接，中连杆A另一端与上连杆A一端通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与换向台通过第四转动副A连接；第二运动支链B中的下连杆B一端与机架通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B一端通过球副B连接，中连杆B另一端与上连杆B一端通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与换向台通过第四转动副B连接；第三运动支链C中的下连杆C一端与机架通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C一端通过球副C连接，中连杆C另一端与上连杆C一端通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与换向台通过第四转动副C连接；所述三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固联，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接的三个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；所述第二转动副A轴线、第一转动副B轴线、第一转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点K；所述第三转动副A轴线、第四转动副A轴线、第三转动副B轴线、第四转动副B轴线、第三转动副C轴线、第四转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点G，点G与所述点K不重合。...

【技术特征摘要】
1.一种并联式水下矢量推进器，主要包括机架、换向台、连接机架、换向台的三条运动支链，其特征是：每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成，第一运动支链A中的下连杆A一端与机架通过球副A连接，下连杆A另一端与中连杆A一端通过第二转动副A连接，中连杆A另一端与上连杆A一端通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与换向台通过第四转动副A连接；第二运动支链B中的下连杆B一端与机架通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B一端通过球副B连接，中连杆B另一端与上连杆B一端通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与换向台通过第四转动副B连接；第三运动支链C中的下连杆C一端与机架通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C一端通过球副C连接，中连杆C另一端与上连杆C一端通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与换向台通过第四转动副C连接；所述三条运动支链之间通过三条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固联，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，三条耦合连杆与中心连杆连接的三个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；所述第二转动副A轴线、第一转动副B轴线、第一转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点K；所述第三转动副A轴线、第四转动副A轴线、第三转动副B轴线、第四转动副B轴线、第三转动副C轴线、第四转动副C轴线、中心轴线L汇交于一点G，点G与所述点K不重合。2.根据权利要求1所述的一种并联式水下矢量推进器，其特征是：所述中心连杆的一端通过第一万向铰与动力输入轴连接，且第一万向铰的转动中心与所述点K重合；中心连杆的另一端通过第二万向铰与动力输出轴连接，且第二万向铰的转动中心与所述点G重合。3.根据权利要求2所述的一种并联式水下矢量推进器，其特征是：所述动力输出轴与换向台通过换向台轴承连接，换向台轴承的外环与换向台固联，换向台轴承的内环与动力输出轴固联，叶轮与所述动力输出轴固联。4.根据权利要求2所述的一种并联式水下矢量推进器，其特征是：所述动力输入轴与机架通过机架轴承E和机架轴承F连接，机架轴承E的轴线和机架轴承F的轴线重合，上述两个机架轴承的外环皆与机架固联，两个机架轴承的内环皆与动力输入轴固联。5.根据权利要求1所述的一种并联式水下矢量推进器，其特征是：所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B驱动，直线驱动器B的输出杆与下连杆B通过第六转动副B连接，直线驱动器B的尾端与机架通过第七转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第六转动副B轴线、第七转动副B轴线相互平行；所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C驱动，直线驱动器C的输出杆与下连杆C通过第六转动副C连接，直线驱动器C的尾端与机架通过第七转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第六转动副C轴线、第七转动副C轴线相互平行。6.一种并联式...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚宏鹏，孙通帅，
申请(专利权)人：褚宏鹏，
类型：发明
国别省市：河北;13