节部分，还包括与从动臂连接的连接部(图1中连接部是指关节上方与从动臂形成转动副的部分)。
[0061 ] 更进一步的，RRRRR支链包括主动臂、中间连接臂、从动臂和连接头，主动臂的一端铰接在静平台的边缘，另一端与中间连接臂的一端铰接，中间连接臂的另一端与从动臂的一端连接，并且述中间连接臂与从动臂形成绕从动臂轴向旋转的转动副，从动臂的另一端与连接头的一端铰接，连接头的另一端与动平台的边缘连接，并且动平台与连接头形成绕连接头轴向旋转的转动副。RRRRR支链与RURRR支链相比，只是把万向节换成了中间连接臂，并且主动臂和中间连接臂铰接，其他部分与RURRR支链相同，不再单独给出结构图。
[0062]并且，RURRR支链的后3个R副提供3个方向的转动，其作用相当于一个S副，因此RURRR支链也可以用RUS支链代替。同理，RRRRR支链也可以用RRS支链代替。
[0063]优选的，第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链均通过两个互相啮合的锥齿轮(以第二主动支链为例，大锥齿轮为824，小锥齿轮为825)连接辅助电机。
[0064]如图3所示，A1、B1、C1、D1、E1构成了第一主动支链，A2、B2、C2、D2、E2构成了第二主动支链，A3、B3、C3、D3、E3构成了第三主动支链。三组主动支链的构型依次为RURRR、RURRR、RRRRR，分别通过R副A1A2A3与静平台铰接，通过R副E1E2E3与动平台铰接。
[0065]三组主动支链的实际结构为通过R副或者U副连接的主动臂、从动臂。其中，第三主动支链的构型为RRRRR，该支链的主动臂与从动臂通过R副铰接，保证了 A3、B3、C3、D3、E3始终在一个平面内，从而实现了对动平台轴向转动的约束，进一步的与从动支链一起把动平台约束为一维移动与径向、切向的二维转动。
[0066]第一主动支链、第二主动支链、第三主动支链在辅助电机带动下，经传动机构的传动可以实现对上述动平台三个自由度的控制。
[0067]本发明实施例中，主动支链和从动支链结构简单，操作方便。
[0068]上述的各个实施例中，桨叶5的数量可以根据实际情况进行设定，优选的，桨叶数量为4个。
[0069]另一方面，本发明还提供一种水下航行器，包括上述任一的可调节螺距的矢量推进装置，可调节螺距的矢量推进装置安装在水下航行器的前端和/或后端。其中一个优选的实施例如图4所示，这是一个无人航行器，101为航行器主体，102为可调节螺距的矢量推进装置，103为支架，104为把手。
[0070]本发明实施例的水下航行器能够在可调节螺距的矢量推进装置提供多维度的推力下旋转和移动，并且结构简单、调节方便。进一步的，当前端和后端均安装有可调节螺距的矢量推进装置时，还可以实现三维平动。
[0071]以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，包括静平台、动平台、旋转盘、桨毂、桨叶、从动支链、3个主动支链和牵拉调距机构，其中: 所述从动支链包括推进主轴，所述推进主轴穿过所述静平台、动平台和旋转盘的中心，所述推进主轴的一端用于由主推电机驱动，另一端连接所述桨毂； 所述3个主动支链的一端连接所述静平台的边缘，并用于由辅助电机驱动，另一端连接所述动平台的边缘；所述从动支链和某一主动支链将所述动平台的自由度约束为沿所述推进主轴轴向平移、绕所述推进主轴径向转动和切向转动； 所述旋转盘的中心与所述动平台的中心连接，并且所述旋转盘与所述动平台形成绕所述推进主轴轴向旋转的转动副； 所述牵拉调距机构包括桨中轴、桨偏轴、牵拉调距杆、联动挺杆和联动套筒；所述桨叶通过桨中轴连接在桨毂上，并且所述桨叶与所述桨毂形成绕所述桨中轴轴向旋转的转动副；所述桨偏轴设置在所述桨叶上，并与所述桨中轴平行；所述牵拉调距杆的一端通过第二小球铰连接所述桨偏轴，并且所述牵拉调距杆与所述第二小球铰形成球面副，所述第二小球铰与所述桨偏轴形成圆柱副，所述牵拉调距杆的另一端铰接在所述旋转盘上；所述联动套筒的一端通过第一小球铰连接在所述桨中轴上，并且所述联动套筒与所述第一小球铰形成球面副，所述第一小球铰与所述桨中轴形成圆柱副，所述联动挺杆的一端固定在所述旋转盘上，另一端插在所述联动套筒内部，形成圆柱副。2.根据权利要求1所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述从动支链还包括中心球铰，所述中心球铰套在所述推进主轴上，并且所述中心球铰与所述推进主轴形成沿所述推进主轴轴向平移和绕所述推进主轴轴向转动的圆柱副；所述中心球铰与所述旋转盘连接，并且所述中心球铰与所述旋转盘形成绕所述推进主轴轴向、径向和切向旋转的球面副。3.根据权利要求2所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述3个主动支链为第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链的夹角为120°，所述第一主动支链和第二主动支链为RURRR支链或RUS支链，所述第三主动支链为RRRRR支链或RRS支链。4.根据权利要求3所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述RURRR支链包括主动臂、万向节、从动臂和连接头，所述主动臂的一端铰接在所述静平台的边缘，另一端与所述万向节的一端连接，所述万向节的另一端与所述从动臂的一端连接，并且所述万向节与所述从动臂形成绕所述从动臂轴向旋转的转动副，所述从动臂的另一端与所述连接头的一端铰接，所述连接头的另一端与所述动平台的边缘连接，并且所述动平台与所述连接头形成绕所述连接头轴向旋转的转动副。5.根据权利要求3所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述RRRRR支链包括主动臂、中间连接臂、从动臂和连接头，所述主动臂的一端铰接在所述静平台的边缘，另一端与所述中间连接臂的一端铰接，所述中间连接臂的另一端与所述从动臂的一端连接，并且所述中间连接臂与所述从动臂形成绕所述从动臂轴向旋转的转动副，所述从动臂的另一端与所述连接头的一端铰接，所述连接头的另一端与所述动平台的边缘连接，并且所述动平台与所述连接头形成绕所述连接头轴向旋转的转动副。6.根据权利要求3所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述第一主动支链、第二主动支链和第三主动支链均通过两个互相啮合的锥齿轮连接所述辅助电机。7.根据权利要求1-6任一所述的可调节螺距的矢量推进装置，其特征在于，所述桨叶数量为4个。8.一种水下航行器，其特征在于，包括权利要求1-7中任一所述的可调节螺距的矢量推进装置，所述可调节螺距的矢量推进装置安装在所述水下航行器的前端和/或后端。
【专利摘要】本发明公开了一种可调节螺距的矢量推进装置及具有该装置的水下航行器，属于水下航行器领域，包括静平台、动平台、旋转盘、桨毂、桨叶、从动支链、3个主动支链和牵拉调距机构，其中：从动支链包括推进主轴，推进主轴穿过静平台、动平台和旋转盘的中心，推进主轴的一端用于由主推电机驱动，另一端连接桨毂；3个主动支链的一端连接静平台的边缘，并用于由辅助电机驱动，另一端连接动平台的边缘；从动支链和某一主动支链将动平台的自由度约束为沿推进主轴轴向平移、绕推进主轴径向转动和切向转动；旋转盘的中心与动平台的中心连接，并且旋转盘与动平台形成绕推进主轴轴向旋转的转动副。本发明能够提供多维度的推力，并且结构简单、调节方便。
【IPC分类】B63H3/10
【公开号】CN105366021
【申请号】CN201510874807
【发明人】陈原, 张传平, 张荣敏, 高军
【申请人】山东大学（威海）
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年12月2日