基于并联机构的可变形水陆两栖清理船制造技术

本发明专利技术涉及水域环保工程机械技术领域，公开了一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，包括船体，在船体的两侧设置有浮体，浮体和船体之间通过外包柔性蒙皮实现密封，柔性蒙皮内部设置有多个柔性可伸缩杆，柔性可伸缩杆用于支撑所述柔性蒙皮的整体结构形态，并联机构设置在柔性蒙皮内部，浮体相对于船体的位置与姿态的工作空间要求通过并联机构来实现。柔性蒙皮采用基于十字蜂窝结构支撑、硅橡胶面板包覆的柔性可变形结构，其随船体与浮体之间的相对姿态而发生变形。本发明专利技术提高两栖船水域通过性，以适应不同河道宽度和不同深浅水域工作需求，尤其是提高两栖船水中工作时的单次载重量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水域环保工程机械
，具体来说，是一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船。
技术介绍
目前，小型河道大多具有排涝、灌溉、蓄水等多种功能，但目前不少小型河道存在长年失修，淤积严重，底质污染和各种生活垃圾填塞等一系列问题，小型河道治理工作迫在眉睫。小型两栖清理船是目前最有效的能在小型河道中自由作业的设备之一，适用于城市小型河道中及湿地中使用的集水体漂浮垃圾收集、水草水葫芦收割、清淤、挖掘功能为一体的设备。现有的水陆两栖类设备，其驱动方式不尽相同，然而大部分该类设备由于受限于自身的固定尺寸，使得其工作范围和不同工作环境的通用性适应性降低，对于某些河道垃圾的清理工作，两栖船的工作效率有待提高。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，解决了现有两栖清理船的船体尺寸固定，水域通过性不高，无法适应不同河道宽度和不同深浅水域工作需求的技术问题，还解决了现有两栖清理船受限于自身的尺寸，在水中工作时的单次载重量很低的缺陷。本专利技术可以通过以下技术方案实现：一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，包括船体，在所述船体的两侧设置有浮体，所述浮体和船体之间通过外包柔性蒙皮实现密封，所述柔性蒙皮内部设置有多个柔性可伸缩杆，所述柔性可伸缩杆用于支撑所述柔性蒙皮的整体结构形态，并联机构设置在所述柔性蒙皮内部，所述浮体和船体通过所述并联机构连接，所述并联机构用于实现所述浮体相对于船体的位置与姿态的变化。进一步，所述并联机构包括多个驱动液压臂，用于使所述船体和浮体各具有三个移动自由度和两个转动自由度。进一步，所述并联机构包括五个驱动液压臂，分别为并联的四条SPS驱动支链和设置在中间的一条UPU中间支链，每个所述的驱动液压臂的两端分别连接所述的船体和浮体。进一步，所述的SPS驱动支链包括一个移动P副和两个球面S副，所述的UPU中间支链包括一个移动P副和两个万向铰链U副。进一步，所述柔性蒙皮采用基于十字蜂窝结构支撑、硅橡胶面板包覆的柔性可变形结构。进一步，所述柔性蒙皮具有可充气接口。进一步，所述浮体采用履带式两栖行走装置，所述履带表面布满柔体填充式划板。本专利技术有益的技术效果在于：考虑到小型河道种类的多样性以及两栖设备工作环境的复杂性，本专利技术采用履带式柔体填充式划板作为两栖船的推进装置，利用4SPS/UPU并联机构实现两栖船船体的可变形性，提高两栖船水域通过性，以适应不同河道宽度和不同深浅水域工作需求，尤其是提高两栖船水中工作时的单次载重量，从而提高工作效率。附图说明图1是本专利技术的结构示意图(除去柔性蒙皮)；图2是本专利技术的俯视示意图；图3是本专利技术并联机构的原理示意图；图4是本专利技术十字结构蜂窝单元网格结构连接图；图5是本专利技术浮体与船体间距离较大工作姿态示意图；图6是本专利技术浮体与船体间距离较小工作姿态示意图；图7是本专利技术浮体与船体前后相对移动工作姿态示意图；图8是本专利技术浮体与船体保持一定夹角工作姿态示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。参见附图1-2，一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，主要由船体1、设置在船体1两侧的浮体2、起密封作用的柔性蒙皮3、起变形作用的并联机构4以及划板5组成。两栖船实际工作中，针对不同工作场合船体，两侧的浮体2相对于船体1的位置与姿态通过并联机构4的五个驱动液压臂的动作进行调节。本专利技术设计了4SPS/UPU并联机构4作为船体1与浮体2之间的连接、执行机构，每个驱动液压臂的两端分别连接船体1和浮体2，可以方便的实现两侧浮体2相对于船体1空间三个方向的位移和两个方向的转动要求，满足变形船的实际工作需求。4SPS/UPU并联机构4由并联的四条SPS驱动支链和一条UPU中间支链组成，UPU支链可提高并联机构4对于浮体2的支撑刚度。浮体2与船体1之间的密封通过安装于船体1与浮体2之间的外包覆柔性蒙皮3实现，该柔性蒙皮3随船体1与浮体2之间的相对姿态而发生变形，柔性蒙皮3内部除安装有五个驱动液压臂外还布置有八根柔性可伸缩杆件作为柔性蒙皮3支撑，用来支撑柔性蒙皮3的整体结构形态，确保其在受力较大时仍能保持基本形态，柔性伸缩杆跟从柔性蒙皮3的变形而随动。本专利技术的柔性蒙皮3采用基于十字蜂窝结构支撑、硅橡胶面板包覆的柔性可变形结构，其随船体1与浮体2之间的相对姿态而发生变形。十字蜂窝结构具有良好的面内和垂直面内受力特性和变形能力，结合硅橡胶的良好变形能力，完全符合变形船的工作要求。柔性蒙皮3除具备变形能力外，还具有可充气接口，可利用其进行充气以增大两栖船水中工作的浮力，提高两栖设备的单次载货量。浮体2采用履带式两栖行走装置，其履带表面布满柔体填充式划板5(专利技术专利CN104442247A已陈述)。参见附图3，为本专利技术并联机构的原理示意图，该并联机构4包括五个驱动液压臂，即五条支链，分别为起驱动作用的四条驱动支链P1，P2，P3，P4和中间支链P5。四条相同的驱动支链各自包含一个移动副(P副)和两个球面副(S副)；中间支链包含一个移动副(P副)和两个万向铰链(U副)，机构整体自由度为五，使得船体两侧浮体各具有三个移动自由度和两个转动自由度(3T2R)，通过控制五条支链的控制策略可以得到浮体2(动平台)的期望位姿以满足两栖船的多环境工作需求。参见附图4，为本专利技术十字结构蜂窝单元网格结构连接图，十字结构蜂窝单元通过图中阴影部分的柔性连接处进行连接，构成具有大变形的柔性蒙皮3结构，该结构可以根据并联机构姿态的调整来实时的进行变形，其在变形过程中直接传递和承受浮体2与船体1间的作用力，要求并联机构4所用柔性蒙皮3要有足够大的承载和变形能力，因此采用具有十字蜂窝结构的柔性支撑单元。参见图5-8，为本专利技术的几种变形工作姿态示意图。针对不同的工作需求，通过控制船体1与浮体2之间的并联机构4中的驱动液压臂，给定不同的控制策略时，整个两栖船会表现出不同的工作姿态以适应不同的工作环境。本专利技术基于并联机构的可变形水陆两栖清理船结构紧凑，并联机构变形支撑能力好，变形船的设计可以提高两栖船水域通过性，以适应不同河道宽度和不同深浅水域工作需求，尤其是提高两栖船水中工作时的单次载重量，从而提高工作效率。虽然以上描述了本专利技术的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本专利技术的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本专利技术的保护范围由所附权利要求书限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，其特征在于：包括船体(1)，在所述船体(1)的两侧设置有浮体(2)，所述浮体(2)和船体(1)之间通过外包柔性蒙皮(3)实现密封，所述柔性蒙皮(3)内部设置有多个柔性可伸缩杆，所述柔性可伸缩杆用于支撑所述柔性蒙皮的整体结构形态，并联机构(4)设置在所述柔性蒙皮(3)内部，所述浮体(2)和船体(1)通过所述并联机构(4)连接，所述并联机构(4)用于实现所述浮体(2)相对于船体(1)的位置与姿态的变化。

【技术特征摘要】
1.一种基于并联机构的可变形水陆两栖清理船，其特征在于：包括船体(1)，在所述船体(1)的两侧设置有浮体(2)，所述浮体(2)和船体(1)之间通过外包柔性蒙皮(3)实现密封，所述柔性蒙皮(3)内部设置有多个柔性可伸缩杆，所述柔性可伸缩杆用于支撑所述柔性蒙皮的整体结构形态，并联机构(4)设置在所述柔性蒙皮(3)内部，所述浮体(2)和船体(1)通过所述并联机构(4)连接，所述并联机构(4)用于实现所述浮体(2)相对于船体(1)的位置与姿态的变化。2.根据权利要求1所述的可变形水陆两栖清理船，其特征在于：所述并联机构(4)包括多个驱动液压臂，用于使所述船体和浮体各具有三个移动自由度和两个转动自由度。3.根据权利要求2所述的可变形水陆两栖清理船，其特征在于：所述并联机...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭鲁滨，卞怀强，黄立新，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：上海;31