本發(fā)明涉及水下推進(jìn)裝置技術(shù)領(lǐng)域，詳細(xì)講是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能耗低，反應(yīng)迅速，控制精度高的兩自由度并聯(lián)式矢量推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著人們對(duì)于海洋資源的開(kāi)發(fā)，水下環(huán)境的復(fù)雜和水下作業(yè)的多樣化，使得人們對(duì)水下航行器的靈活性提出了更高的要求。目前的水下航行器大多采用多個(gè)螺旋槳進(jìn)行推進(jìn)，這樣使得航行器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且增大了航行器的重量，破壞了航行器的結(jié)構(gòu)連續(xù)性，增大了在水下航行的阻力。也有一部分水下航行器采用舵來(lái)控制航行器的方向，但是它存在一個(gè)致命的缺點(diǎn)：當(dāng)速度很小或者為零時(shí)不能實(shí)現(xiàn)水下航行器的方向控制，而且在轉(zhuǎn)向方面不靈活。或者采用三自由度（或多自由度）的rps結(jié)構(gòu)，但這種結(jié)構(gòu)存在冗余自由度，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制相對(duì)繁瑣，反應(yīng)不夠迅速等缺點(diǎn)。山東大學(xué)設(shè)計(jì)了一種ruhr+ruhu+ruc型（申請(qǐng)?zhí)枺?01610096630.2）的兩自由度矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)的螺旋槳在一個(gè)球面上運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)幅度大，操作較為困難，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，能耗低，反應(yīng)迅速，控制精度高的兩自由度并聯(lián)式矢量推進(jìn)裝置。

本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足所采用的技術(shù)方案是：

一種兩自由度并聯(lián)式矢量推進(jìn)裝置，設(shè)有安裝座和驅(qū)動(dòng)座，其特征在于安裝座上圓形陣列有三根支撐臂，三根支撐臂中的兩根支撐臂經(jīng)導(dǎo)向裝置可縱向移動(dòng)的設(shè)置在安裝座上，另一根支撐臂固定安裝在安裝座上，安裝座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)支撐臂移動(dòng)的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置，三根支撐臂上端分別經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接有調(diào)節(jié)臂，調(diào)節(jié)臂上端分別經(jīng)球鉸與驅(qū)動(dòng)座連接，驅(qū)動(dòng)座上設(shè)有螺旋槳及螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置。

本發(fā)明中所述的導(dǎo)向裝置是：安裝座上設(shè)有導(dǎo)向滑座，導(dǎo)向滑座上設(shè)有導(dǎo)向滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔內(nèi)。所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置是：可縱向移動(dòng)的支撐臂一側(cè)上設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒條，所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置為支撐臂伺服電機(jī)，支撐臂伺服電機(jī)的輸出軸上設(shè)有與驅(qū)動(dòng)齒條相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪。

本發(fā)明中所述的導(dǎo)向裝置是：安裝座上設(shè)有導(dǎo)向滑座，導(dǎo)向滑座上設(shè)有導(dǎo)向滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔內(nèi)。所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置是：可縱向移動(dòng)的支撐臂一側(cè)的安裝座上設(shè)有滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺桿經(jīng)軸承與支撐臂平行的安裝于可縱向移動(dòng)的支撐臂一側(cè)的安裝座上，滾珠絲杠的螺母與支撐臂一側(cè)固定連接，安裝座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐臂伺服電機(jī)。支撐臂伺服電機(jī)的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與滾珠絲杠的螺桿相連

本發(fā)明中所述的安裝座上設(shè)有導(dǎo)向支架，導(dǎo)向支架上與導(dǎo)向滑座相對(duì)處設(shè)有穩(wěn)固滑座，穩(wěn)固滑座上設(shè)有與導(dǎo)向滑孔相對(duì)的穩(wěn)固滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔和穩(wěn)固滑孔內(nèi)。增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、導(dǎo)向更精準(zhǔn)。

本發(fā)明中所述的驅(qū)動(dòng)座呈圓盤(pán)形，三根調(diào)節(jié)臂上端的三個(gè)球鉸以驅(qū)動(dòng)座的圓盤(pán)中心為圓心呈圓形陣列在驅(qū)動(dòng)座上。

本發(fā)明中所述的驅(qū)動(dòng)座中部設(shè)有安裝孔，所述的螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置為主推電機(jī)，主推電機(jī)固定安裝在安裝孔內(nèi)。

本發(fā)明在使用時(shí)，通過(guò)安裝座安裝在航行器的動(dòng)力位置，通過(guò)支撐臂伺服電機(jī)控制可縱向移動(dòng)的支撐臂移動(dòng)的位置，兩根可縱向移動(dòng)的支撐臂相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)可以改變螺旋槳在水中的姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)航行器在水中的轉(zhuǎn)向及俯仰運(yùn)動(dòng)；主推電機(jī)和螺旋槳作為一個(gè)整體固定在驅(qū)動(dòng)座上，能夠減少電機(jī)的功率損耗，實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速，控制精度高，水中阻力小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1、圖2是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3、圖4是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例：

實(shí)施例1

如圖1、圖2所示的兩自由度并聯(lián)式矢量推進(jìn)裝置，設(shè)有安裝座10和驅(qū)動(dòng)座2，安裝座10上圓形陣列設(shè)有三根縱向設(shè)置、相互平行的支撐臂，三根支撐臂中的兩根支撐臂經(jīng)導(dǎo)向裝置可縱向移動(dòng)的設(shè)置在安裝座10上，導(dǎo)向裝置是：安裝座10上設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向滑座12，導(dǎo)向滑座12上設(shè)有導(dǎo)向滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂11可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔內(nèi)。另一根支撐臂5固定安裝在安裝座10上，安裝座10上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)支撐臂縱向移動(dòng)的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置，支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置與支撐臂相連，從圖1、圖2中可以看出，所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置是：可縱向移動(dòng)的支撐臂11一側(cè)上沿其縱向設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒條14，所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置為支撐臂伺服電機(jī)13，支撐臂伺服電機(jī)13的輸出軸上設(shè)有與驅(qū)動(dòng)齒條14相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪8。三根支撐臂(兩根可縱向移動(dòng)的支撐臂11和一根固定安裝在安裝座10上的支撐臂)上端分別經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接有調(diào)節(jié)臂6，即：三根支撐臂上端部分別經(jīng)銷(xiāo)軸與調(diào)節(jié)臂下端鉸接，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（三根銷(xiāo)軸）位于同一平面時(shí)呈圓形陣列狀。調(diào)節(jié)臂6上端分別經(jīng)球鉸4與驅(qū)動(dòng)座2連接，驅(qū)動(dòng)座2呈圓盤(pán)形，三根調(diào)節(jié)臂6上端的三個(gè)球鉸4以驅(qū)動(dòng)座2的圓盤(pán)形中心為圓心呈圓形陣連接在驅(qū)動(dòng)座上。驅(qū)動(dòng)座2上設(shè)有螺旋槳1及螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置，螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置固定安裝在驅(qū)動(dòng)座中部，螺旋槳1經(jīng)聯(lián)軸器與螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連；從圖中可以看出，驅(qū)動(dòng)座中部設(shè)有安裝孔，所述的螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置為主推電機(jī)3，主推電機(jī)3固定安裝在安裝孔內(nèi)。經(jīng)導(dǎo)向裝置可縱向移動(dòng)的設(shè)置在安裝座上的支撐臂為可縱向移動(dòng)的支撐臂。

所述的安裝座上設(shè)有導(dǎo)向支架7，導(dǎo)向支架7上與導(dǎo)向滑座12相對(duì)處設(shè)有穩(wěn)固滑座9，穩(wěn)固滑座9上設(shè)有與導(dǎo)向滑孔相對(duì)的穩(wěn)固滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂11可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔和穩(wěn)固滑孔內(nèi)；從圖中可以看出，與安裝座固定連接的支撐臂5同時(shí)與導(dǎo)向支架7固定連接，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、導(dǎo)向更精準(zhǔn)。

使用時(shí)，通過(guò)安裝座將本發(fā)明安裝在航行器的動(dòng)力位置，支撐臂伺服電機(jī)工作帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒條、兩根可縱向移動(dòng)的支撐臂在導(dǎo)向滑座內(nèi)縱向移動(dòng)，兩根可縱向移動(dòng)的支撐臂相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)可以改變螺旋槳在水中的姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)航行器在水中的轉(zhuǎn)向及俯仰運(yùn)動(dòng)；主推電機(jī)和螺旋槳作為一個(gè)整體固定在驅(qū)動(dòng)座上，能夠減少電機(jī)的功率損耗，實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速，控制精度高，水中阻力小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)施例2

如圖3、圖4所示的兩自由度并聯(lián)式矢量推進(jìn)裝置，設(shè)有安裝座10和驅(qū)動(dòng)座2，安裝座10上圓形陣列設(shè)有三根縱向設(shè)置、相互平行的支撐臂，三根支撐臂中的兩根支撐臂經(jīng)導(dǎo)向裝置可縱向移動(dòng)的設(shè)置在安裝座10上，導(dǎo)向裝置是：安裝座10上設(shè)有兩個(gè)導(dǎo)向滑座12，導(dǎo)向滑座12上設(shè)有導(dǎo)向滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂11可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔內(nèi)。另一根支撐臂5固定安裝在安裝座10上，安裝座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)支撐臂縱向移動(dòng)的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置，支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置與支撐臂相連，從圖1、圖2中可以看出，所述的支撐臂驅(qū)動(dòng)裝置是：可縱向移動(dòng)的支撐臂一側(cè)的安裝座上設(shè)有滾珠絲杠，滾珠絲杠的螺桿17經(jīng)軸承與支撐臂平行的安裝于可縱向移動(dòng)的支撐臂11一側(cè)的安裝座10上，滾珠絲杠的螺母16與可縱向移動(dòng)的支撐臂11一側(cè)固定連接，安裝座上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠的螺桿17轉(zhuǎn)動(dòng)的支撐臂伺服電機(jī)15；支撐臂伺服電機(jī)15的輸出軸經(jīng)聯(lián)軸器與滾珠絲杠的螺桿相連。三根支撐臂上端分別經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)副連接有調(diào)節(jié)臂6，即：三根支撐臂上端部分別經(jīng)銷(xiāo)軸與調(diào)節(jié)臂下端鉸接，三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副（三根銷(xiāo)軸）位于同一平面時(shí)呈圓形陣列狀。調(diào)節(jié)臂6上端分別經(jīng)球鉸4與驅(qū)動(dòng)座2連接，驅(qū)動(dòng)座2呈圓盤(pán)形，三根調(diào)節(jié)臂上端的三個(gè)球鉸4以驅(qū)動(dòng)座的圓盤(pán)形中心為圓心呈圓形陣連接在驅(qū)動(dòng)座2上。驅(qū)動(dòng)座上設(shè)有螺旋槳1及螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置，螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置固定安裝在驅(qū)動(dòng)座中部，螺旋槳1經(jīng)聯(lián)軸器與螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連；從圖中可以看出，驅(qū)動(dòng)座中部設(shè)有安裝孔，所述的螺旋槳驅(qū)動(dòng)裝置為主推電機(jī)3，主推電機(jī)3固定安裝在安裝孔內(nèi)。

所述的安裝座10上設(shè)有導(dǎo)向支架7，導(dǎo)向支架7上與導(dǎo)向滑座相對(duì)處設(shè)有穩(wěn)固滑座9，穩(wěn)固滑座9上設(shè)有與導(dǎo)向滑孔相對(duì)的穩(wěn)固滑孔，所述的可縱向移動(dòng)的支撐臂11可縱向滑動(dòng)的設(shè)置在導(dǎo)向滑孔和穩(wěn)固滑孔內(nèi)；滾珠絲杠的螺桿的上下兩端部分別經(jīng)軸承安裝于導(dǎo)向支架和安裝座上；增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、導(dǎo)向更精準(zhǔn)。

使用時(shí)，通過(guò)安裝座將本發(fā)明安裝在航行器的動(dòng)力位置，支撐臂伺服電機(jī)工作帶動(dòng)滾珠絲杠的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)滾珠絲杠的螺母和與螺母連接的可縱向移動(dòng)的支撐臂在導(dǎo)向滑座內(nèi)縱向移動(dòng)，兩個(gè)支撐臂伺服電機(jī)控制兩根可縱向移動(dòng)的支撐臂相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)可以改變螺旋槳在水中的姿態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)航行器在水中的轉(zhuǎn)向及俯仰運(yùn)動(dòng)；主推電機(jī)和螺旋槳作為一個(gè)整體固定在驅(qū)動(dòng)座上，能夠減少電機(jī)的功率損耗，實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，控制簡(jiǎn)單、反應(yīng)迅速，控制精度高，水中阻力小，系統(tǒng)穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。