轴连成一体，由此可见，俯仰机构部嵌入偏航机构部内，固定于旋转内框2上，随旋转内框2同步转动。旋转内框2、偏航轴承9与偏航减速器4的输出轴连成一体，控制偏航减速器4转动可使旋转内框2以及俯仰机构部在支撑外框I上下翼板之间的区域作方位偏转运动，偏转一定角度(例如±70° )。
[0028]优选地，偏航电机3和俯仰电机5均为伺服电机，具有位置反馈功能，偏航减速器4和俯仰减速器6均为蜗轮蜗杆减速器，且具有自锁功能。
[0029]由图1可看出，本发明矢量推进装置依靠支撑外框I安装定位，布设于飞艇尾部。推进电机7带动螺旋桨10高速旋转，可产生飞艇的推力。当飞艇平飞时，推进电机7输出轴轴线方向与飞艇轴线方向一致，保证螺旋桨10产生推力的方向与飞艇前进方向一致，螺旋桨10产生的推力即是飞艇前进的动力。
[0030]如图4示出本发明的一个实例在飞艇偏航时的三维视图，当飞艇需要转弯时，偏航减速机启动，由于旋转内框2与偏航减速器4输出轴固定连接，俯仰机构部、偏航轴承9与旋转内框2固定连接，因此，旋转内框2、俯仰机构部、偏航轴承9与偏航减速器4的输出轴连成一体，旋转内框2、俯仰机构部随偏航减速机同步转动，控制偏航减速器4转动可使俯仰机构部的推进电机7与螺旋桨10在方位上偏转一角度(例如±70° )。螺旋桨10产生的推力方向与飞艇轴线在水平面内成一夹角(例如±70° )，由于本发明矢量推进装置布局在飞艇尾部，螺旋桨产生的推力在飞艇横向产生了偏航力矩，完成飞艇转弯。
[0031]如图5示出本发明的一个实例在飞艇俯仰时的三维视图，当飞艇需要爬升或下降时，俯仰减速机启动，由于推进电机7、螺旋桨10、左辅助托板11、右辅助托板12、俯仰轴承8和俯仰减速器6的输出轴连成一体，随俯仰减速器6同步转动，控制俯仰减速器6转动可使推进电机7与螺旋桨10姿态改变，俯仰一定角度(例如±70° )。螺旋桨10产生的推力方向与飞艇轴线在纵向平面内成一夹角(例如±70° )，由于本发明矢量推进装置布局在飞艇尾部，螺旋桨产生的推力在飞艇纵向产生了俯仰力矩，调节了飞艇的飞行姿态，完成飞艇爬升或下降。
[0032]如图6示出本发明的一个实例在飞艇俯仰和偏航同时进行时的三维视图，图7是图6的俯视图，当飞艇转弯同时又需要调整姿态时，偏航减速器4和俯仰减速器6同时启动，俯仰减速器6使推进电机7与螺旋桨10俯仰一定角度，完成飞艇姿态调整；偏航减速器4使推进电机7与螺旋桨10方位偏转一定角度，完成飞艇转弯。
[0033]综上所述，在本发明的飞艇两轴联动矢量推进装置中，俯仰机构部完成飞艇的姿态调整需求，偏航机构部实现飞艇转弯的目的，并且俯仰机构部和偏航机构部可同时运行，互不影响，同步做到飞艇的俯仰和偏航的两轴联动，闭环控制，转动角度精确，位置反馈及时，并且依靠偏航减速器4和俯仰减速器6的自锁功能，无外加指令情况下，俯仰机构部和偏航机构部能保持既定位置，增加了本发明矢量推进装置的刚度以及飞行的稳定性。人为控制时，俯仰减速机的驱动力矩，用以克服螺旋桨俯仰时产生的阻力矩，偏航减速机的驱动力矩，用以克服螺旋桨偏航时产生的阻力矩。
[0034]以上通过举例对本发明进行了说明，但是，并不限于本发明。应当明白，在该原理和精神下，还可以对所举实例做出各种变化、变更以及组合，这些变化和变更以及组合只要被涵盖在本发明的权利要求范围内，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于包括:支撑外框、偏航机构部和俯仰机构部，其中:依靠布设于支撑外框侧板的定位螺钉孔，将支撑外框与飞艇的尾舱或尾部支撑结构连接，使支撑外框布局于飞艇的尾部；偏航机构部与支撑外框固定连接，俯仰机构部嵌入偏航机构部内，与偏航机构部的旋转内框固定连接，俯仰机构部的螺旋桨随推进电机同步高速转动，产生推力，俯仰机构部负责螺旋桨的姿态调整，改变飞艇的俯仰角，偏航机构部负责螺旋桨的方位偏转，实现飞艇的转弯，该发明装置可同步实现飞艇的辅推、偏航和俯仰。2.根据权利要求1所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述支撑外框设置有侧板、上翼板和下翼板，上翼板与下翼板相互平行，上翼板和下翼板与侧板垂直，侧板上有多个定位螺钉孔。3.根据权利要求2所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述旋转内框为上板、下板、左侧板和右侧板组成矩形框架结构，左侧板和右侧板分别设有开孔，所述开孔的位置在左侧板与右侧板的中心，且沿上板与下板的中心轴对称。4.根据权利要求3所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述偏航机构部包括旋转内框、偏航电机、偏航减速器、偏航轴承和连接轴；偏航减速器置于支撑外框的上翼板上，依靠偏航减速器侧面的安装定位螺钉孔与上翼板固定连接；偏航电机的输出轴与偏航减速器的输入轴通过键配合固定连接构成偏航减速机；旋转内框的上板与偏航减速器的输出轴固定连接，偏航轴承布设于支撑外框中下翼板的开孔内，位于旋转内框的正下方，用于支撑旋转内框；连接轴将旋转内框的下板、支撑外框的下翼板以及偏航轴承连接在一起，如此，偏航减速器转动使旋转内框在支撑外框的上下翼板之间的区域作方位偏转运动。5.根据权利要求4所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述俯仰机构部包括俯仰电机、俯仰减速器、推进电机、俯仰轴承、螺旋桨、左辅助托板、右辅助托板；俯仰减速器通过其侧面的安装定位螺钉孔与旋转内框的右侧板固定连接，俯仰电机的输出轴与俯仰减速器的输入轴通过键配合固定连接构成俯仰减速机；右辅助托板与俯仰减速器的输出轴固定连接；左辅助托板与俯仰轴承固定连接，并沿旋转内框的左侧板开孔中心自由转动，左辅助托板为平板加圆轴结构，所述圆轴与俯仰轴承的内孔过盈配合，俯仰轴承固定于旋转内框的左侧板上的开孔内；推进电机两侧均设有安装定位螺纹孔，推进电机布局于左辅助托板、右辅助托板之间并通过安装定位螺纹孔与左辅助托板、右辅助托板固定连接成一体；螺旋桨安装于推进电机的输出轴上，螺旋桨随推进电机同步转动；如此，俯仰减速器的输出轴、推进电机、俯仰轴承、螺旋桨、左辅助托板和右辅助托板固定连接组成一体，控制俯仰减速机转动使推进电机与螺旋桨姿态改变，并俯仰一角度。6.根据权利要求4所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述偏航减速器的输出轴为法兰结构，在法兰结构的本体上布设有偏航定位螺纹孔，通过偏航定位螺纹孔将旋转内框的上板与偏航减速器的输出轴即输出法兰固定连接。7.根据权利要求5所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述俯仰减速器的输出轴也为法兰结构，在法兰结构中布设有俯仰定位螺纹孔，通过俯仰定位螺纹孔将右辅助托板与俯仰减速器的输出轴即输出法兰固定连接。8.根据权利要求5所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，俯所述仰轴承、偏航轴承都使用圆锥滚子轴承，能同时承受一定轴向力和径向力，在受压情况下仍然能自由转动，俯仰轴承和俯仰减速机输出轴在同一中心线上，以及偏航轴承和偏航减速机的输出轴在同一中心线上。9.根据权利要求5所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述偏航电机和俯仰电机都使用伺服电机，具有位置反馈功能，偏航减速器和俯仰减速器均为蜗轮蜗杆减速器，且具有自锁功能。10.根据权利要求1所述的飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，其特征在于，所述俯仰机构部完成飞艇的姿态调整需求，偏航机构部实现飞艇转弯的目的；并且俯仰机构部和偏航机构部能同时运行，互不影响，同步做到飞艇的俯仰和偏航的两轴联动；无外加指令情况下，俯仰机构部和偏航机构部能保持既定位置；人为控制时，俯仰减速机的驱动力矩，用以克服螺旋桨俯仰时产生的阻力矩，偏航减速机的驱动力矩，用以克服螺旋桨偏航时产生的阻力矩。
【专利摘要】本发明提供一种飞艇两轴联动螺旋桨矢量推进装置，包括支撑外框、偏航机构部和俯仰机构部；依靠布设于支撑外框侧板的定位螺钉孔，将支撑外框与飞艇的尾舱或尾部硬支撑结构连接，使支撑外框布局于飞艇的尾部；偏航机构部与支撑外框固定连接，俯仰机构部嵌入偏航机构部内，与偏航机构部的旋转内框固定连接，俯仰机构部的螺旋桨随推进电机同步高速转动，产生推力，偏航机构部负责螺旋桨的方位偏转，俯仰机构部负责螺旋桨的姿态调整，可同步实现飞艇的辅推、偏航和俯仰；该矢量推进装置采用两轴联动，闭环控制，转动角度精确可控，不仅节省了重量和解决了安装难题，而且降低了飞行风险和能源的消耗，成功实现飞艇的爬升、平飞、定点和降落。
【IPC分类】B64B1/30, B64B1/24
【公开号】CN105620709
【申请号】CN201410582437
【发明人】何小辉, 王立祥, 黄宛宁
【申请人】中国科学院光电研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月27日