专利名称：仿生吊舱推进器的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种船舶与海洋结构物推进与操纵装置，具体地说是一种吊舱式 仿生推进器。
背景技术：
当前无论是水面船舶还是水下的潜器，绝大多数采用传统的螺旋桨做为推进器。 虽然这种推进器现今有其非常大的优势，但在一些特殊的环境下，存在着局限性。螺旋桨伴 有较大的噪音和尾涡。螺旋桨推进器的这些问题不利于开发具有大范围转移能力和高机动 性的水下机器鱼，为克服这些问题，适应未来水下机器鱼技术发展的要求，人们在开发新能 源的同时，也在积极寻找性能更加优良的新型推进方式。如何设计和制造高性能的仿生推 进的机器鱼，成为一个新兴的热点问题。吊舱推进器是一种新型推进方式，它悬挂在船的下部集推进与操纵装置于一体， 省去了传统的推进器轴系和舵，优化了水动力性能，可以节省船内大量的空间，增加了船舶 设计、建造和使用的灵活性。吊舱推进器作为新型的船舶推进系统，其空间配置，可以节省 舱容，简化安装，振动小，噪声低，极大的提高了船舶的操纵性和机动性，具有广阔的市场潜 力和极高的应用价值。由于海洋开发的需要，各主要海洋大国都十分重视新型推进船舶的开发与利用。 传统船舶采用桨-舵作为推进和操纵系统，因而存在很多的局限性。利用仿生学原理，开发 类似海豚或金枪鱼等鱼类的推进技术，以降低能耗和噪音、提高推进效率，是一个很有前途 的研究方向之一。结合仿生推进与吊舱推进两种新型的推进方式，开发一种仿生吊舱推进器，这种 新型的仿生吊舱推进器有着广泛的应用前景。仿生学研究表明，仿鱼鳍推进模式具有高稳 定性、优良的机动性和隐蔽性，是鱼类适应复杂的水下环境以及上亿年自然进化的结果。目 前水下仿生技术研究方面，众多的研究主要集中于尾鳍的运动和鱼体的运动。用尾鳍摆动 作为推进的方式，虽然与螺旋桨相比具有一定的优势，但是仍然具有不少缺点。例如在水中 的灵活性不够，致使其在转弯和掉头的时候很不灵活；在机器鱼的前进过程中，产生摆艏的 现象，姿态不稳定，头尾难以协调，不能一直沿着直线方向前进；仿生传动机构传动效率不 高，致使其在工程应用中有很大的局限性。利用吊舱式推进方式和简单可靠的传动装置，将 推进电机和摆动装置布置在吊舱内，实现多尾鳍摆动推进，很好的解决了单尾仿生推进存 在的摆艏和传动机构效率较低的问题。同时，仿生吊舱推进器具有广阔的应用前景。中国专利申请号为200510030439，名称为“仿鱼形吊舱推进器”的专利申请文件中 公开了一种仿鱼流线型的吊舱，大它仍是以螺旋桨为推进装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较大的推进功率，保证仿生推进器具有良好的实 际应用前景的仿生吊舱推进器。
本发明的目的是这样实现的包括安装在吊舱内的驱动电机，驱动电机与曲轴相 连，曲轴为四连杆轴曲轴其上连接四根连杆轴，两个相位差180°的连杆轴为一组，每组连 杆轴相互成十字形垂直布置，每根连杆轴连接摇杆，每根摇杆通过尾柄与尾鳍相连。本发明还可以包括1、驱动电机密封于电机舱中。2、吊舱内有十字型布置的两条环形肋骨，两个十字形支架固定在肋骨上，一个支 架安装电机舱，支架与肋骨连接处安装摇杆的交接点；另一个支架安装曲轴的轴承座。3、尾鳍为刚性结构，尾鳍通过橡胶块与尾柄连接，橡胶块上均勻布置小金属块。本发明是对现有传统推进方式的革新，主要包括球形吊舱、摆动推进机构、尾柄尾 鳍等三部分。该推进器为吊舱式电力仿生推进系统，就是利用曲轴和连杆将电机的转动实 现为尾鳍的摆动，从而制成一个独立的推进器，并吊挂在船体底部，该推进器可以通过转向 电机和齿轮箱实现360°水平旋转(与吊舱推进器相同)，这样，推进的方位角可以人为地 进行控制和调节，其直接结果就是取消了舵机系统及相应的操作机构。由于推进系统本身 完全包含在吊舱内，所以船体上就省去了一些附属部分，如轴支架和常用的艉肋骨和舵，而 且船内也没有艉轴和减速齿轮装置，船内电站的位置不再受原动机的限制。此推进器分为水密和非水密两部分，水密部分为电机舱，其他部分均为非水密。十 字型布置的两条环形肋骨，将推进器的整体框架撑起，外壳用玻璃钢制成，整体形成吊舱。 两个十字形支架固定在肋骨上，一个支架安装电机舱，支架与肋骨连接处安装摇杆的交接 点；另一个支架安装曲轴的轴承座。本发明的推进器是利用尾鳍摆动实现推进的。所选的传动机构为曲轴连杆机构， 出发点是把旋转运动转化为摆动。四个连杆与曲轴连杆轴相连，两个连杆轴一组，每组连杆 轴相位差为180°，连杆与摇杆和尾柄连接，两组连杆轴的相位差为90°，这样，四个尾鳍 将两个为一组实现以相位差为180°相向摆动，并且每组相位差为90°，从而保证推进器 稳定的功率输出和传动机构的平稳运行。
图1仿生推进器水平剖面示意图；图2仿生推进器垂直剖面示意图；图3仿生推进器尾柄与尾鳍连接示意图。
具体实施例方式下面结合附图举例对本发明做更详细的描述在图1-3中各符号的含义为1.驱动电机、2.电机舱、3.连杆I、4.连杆II、5.曲 轴、6.支架、7.摇杆I、8.摇杆II、9.连杆III、10.连杆IV、11.摇杆III、12.摇杆IV、13.尾 柄、14.尾鳍、15.外壳。仿生推进器采用四尾鳍推进，目的在于增加推进的功率。通过简单的机构实现尾 鳍的摆动，并将传动机构布置在吊舱内，有利于推进器高效推进，而且增加了推进系统的可靠性。如图1、2所示，仿生推进器驱动电机1通过曲轴5，利用连杆3、4，带动摇杆7、8在水平面内摆动，摇杆尾端连接尾柄和尾鳍；利用连杆9、10，带动摇杆11、12在垂直面内摆 动，摇杆尾端连接尾柄和尾鳍。曲轴5为四连杆轴曲轴，两个相位差180°的连杆轴为一组， 每组连杆轴相互成十字形垂直布置。这样，摇杆7和摇杆8相向开合摆动，摇杆11和摇杆 12相向开合摆动，摇杆7、8和摇杆11、12开合摆动的相位差为90°，从而保证推进系统传 动机构的平稳运行。尾鳍14为刚性结构，利用橡胶块与尾柄13连接，如图3所示，橡胶块上均勻布置 小金属块，这样，可以保证尾柄和尾鳍在摆动时有一定的相位差。仿生推进器传动机构简单可靠，四尾鳍推进，具有较大的推进功率，保证仿生推进 器在水面舰船和潜艇潜器上具有良好的实际应用前景。
权利要求
一种仿生吊舱推进器，包括安装在吊舱内的驱动电机，驱动电机与曲轴相连，其特征是所述曲轴为四连杆轴曲轴其上连接四根连杆轴，两个相位差180°的连杆轴为一组，每组连杆轴相互成十字形垂直布置，每根连杆轴连接摇杆，每根摇杆通过尾柄与尾鳍相连。
2.根据权利要求1所述的仿生吊舱推进器，其特征是驱动电机密封于电机舱中。
3.根据权利要求1或2所述的仿生吊舱推进器，其特征是吊舱内有十字型布置的两 条环形肋骨，两个十字形支架固定在肋骨上，一个支架安装电机舱，支架与肋骨连接处安装 摇杆的交接点；另一个支架安装曲轴的轴承座。
4.根据权利要求1或2所述的仿生吊舱推进器，其特征是尾鳍为刚性结构，尾鳍通过 橡胶块与尾柄连接，橡胶块上均勻布置小金属块。
5.根据权利要求3所述的仿生吊舱推进器，其特征是尾鳍为刚性结构，尾鳍通过橡胶 块与尾柄连接，橡胶块上均勻布置小金属块。
全文摘要
本发明提供的是一种仿生吊舱推进器。包括安装在吊舱内的驱动电机，驱动电机与曲轴相连，所述曲轴为四连杆轴曲轴其上连接四根连杆轴，两个相位差180°的连杆轴为一组，每组连杆轴相互成十字形垂直布置，每根连杆轴连接摇杆，每限摇杆通过尾柄与尾鳍相连。本发明通过简单的机构实现尾鳍的摆动，并将传动机构布置在吊舱内，有利于排进器高效推进，而且增加了推进系统的可靠性。
文档编号B63H5/125GK101973380SQ201010511939
公开日2011年2月16日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者于凯, 华佳, 常欣, 秦洪德, 郭春雨, 黄胜 申请人:哈尔滨工程大学