本發(fā)明涉及水下推進裝置，具體地說，涉及一種用于小型水下航行器低速運動的矢量推進裝置。

背景技術：

隨著生活水平日益提高和陸地資源不斷枯竭，人們不得不把目光投向富含豐富資源的海洋，于是各種各樣的海洋觀測和開發(fā)平臺不斷出現(xiàn)。水下航行器也成為世界上近海國家研究的熱點問題，其中航行器的運行效率、操縱性諸多因素是評判水下航行器的重要指標。目前，水下航行器的操縱主要依靠鰭舵的相互作用來進行，這種操縱方式使得航行器在低速航行時效率極為低下，同時會很大程度上影響水下航行器在低速情況下的機動性。針對這一問題，用于低速水下航行器的矢量推進裝置得到應用，它可通過改變推力的方向來提供所需的俯仰力和俯仰力矩、偏航力和偏航力矩，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的操縱鰭舵方式來提供所需的操縱力。

目前，國內外研究大都集中于大中型水下航行器的矢量推進裝置，大多是基于球齒輪或錐齒輪結構來實現(xiàn)水下航行器的矢量推進的功能，結構龐大，機構較為復雜。而對于小型水下航行器來說，由于其空間的限制，安裝大中型水下航行器所裝配的球齒輪或錐齒輪矢量推進結構，實現(xiàn)矢量推進基本上是不可能實現(xiàn)的，故這種基于球齒輪或錐齒輪的相對較大且復雜的矢量推進裝置，不適用于小型水下航行器的矢量推進形式。

技術實現(xiàn)要素：

為了避免現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出一種用于小型水下航行器的矢量推進裝置。該推進裝置采用多根柔性連桿沿基板周向均勻分布，且與導管、連桿連接，通過電機驅動滑塊運動轉換為連桿的直線運動，帶動柔性連桿的伸縮配合，改變導管的角度方向，實現(xiàn)矢量推進的功能；推進裝置結構簡單、體積小、安裝快捷，提高了航行器在低速情況下的操縱性和機動性。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:包括殼體、導管、電機安裝座、密封墊圈、第一連桿、連桿球鉸接件、第二連桿、連接件、基板、導管固定墊、球型鉸接件、柔性連桿、推進器、伺服電機、滑塊導軌、圓柱形滑塊、伺服電機固定板，所述殼體為圓筒結構，殼體上周向均布三個長方形入水口，殼體前部、端部周向分別有多個螺孔，且前部螺孔與端部螺孔位于同一直線上；

所述基板為圓盤狀，沿基板周向均布有螺孔，基板上周向螺孔相間有軸向凹槽，凹槽長度與基板厚度相同，推進器與基板通過周向螺孔、螺栓固連，且基板通過螺栓、螺孔配合安裝在殼體內前部；

所述導管位于殼體端部，所述導管固定墊為半圓弧形，兩導管固定墊對稱固定在導管上，導管固定墊與殼體通過螺栓、螺孔配合安裝；

所述柔性連桿一端與導管通過球型鉸接件相連接，另一端穿過基板上對應的凹槽與所述第二連桿一端通過連接件連接；

所述第一連桿一端與第二連桿另一端通過連桿球鉸接件連接，第一連桿另一端穿過密封墊圈和伺服電機安裝座與圓柱形滑塊連接安裝；

所述伺服電機為多個,伺服電機通過螺栓、伺服電機固定板固定在伺服電機安裝座上，且伺服電機分別對稱安裝，滑塊導軌安裝在伺服電機上，圓柱形滑塊位于導軌內，伺服電機驅動圓柱形滑塊運動轉換為連桿的直線運動，帶動柔性連桿產(chǎn)生伸縮運動改變導管的角度方向，實現(xiàn)矢量推進。

所述柔性連桿為多根。

所述第一連桿、所述第二連桿為多根，且第一連桿、第二連桿與柔性連桿數(shù)量相同。

有益效果

本發(fā)明提出的一種用于小型水下航行器的矢量推進裝置，采用多根柔性連桿沿基板周向均勻分布且與導管連接，多個伺服電機分別與多根第一連桿連接，第一連桿與第二連桿對應連接，第二連桿與柔性連桿對應連接。伺服電機驅動圓柱形滑塊運動轉換為連桿的直線運動，通過連桿球鉸接件和第二連桿傳遞到柔性連桿上，從而帶動柔性連桿產(chǎn)生伸縮運動，改變導管的角度方向，使導管進行兩個自由度的轉動，實現(xiàn)水下航行器的矢量推進的功能。

本發(fā)明用于小型水下航行器的矢量推進裝置，其柔性連桿與剛性連桿之間通過桿端連接部件連接，結構簡單；各部件與殼體之間通過螺栓連接，拆卸安裝便捷；伺服電機對導管方向控制精度高，安全可靠；殼體采用流線形設計，阻力小，矢量推進的效率高。

附圖說明

下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明一種用于小型水下航行器的矢量推進裝置作進一步詳細說明。

圖1為本發(fā)明矢量推進裝置軸測圖。

圖2為本發(fā)明矢量推進裝置的殼體軸測圖。

圖3為本發(fā)明矢量推進裝置內部結構軸測圖。

圖4為本發(fā)明矢量推進裝置的導管與推進器安裝部位示意圖。

圖5為本發(fā)明矢量推進裝置的伺服電機安裝部位軸測圖。

圖6為本發(fā)明矢量推進裝置示意圖。

圖7為本發(fā)明矢量推進裝置內部結構示意圖。

圖8為本發(fā)明矢量推進裝置的伺服電機結構示意圖。

圖中:

1.殼體 2.導管 3.電機安裝座 4.密封墊圈 5.第一連桿 6.連桿球鉸接件 7.第二連桿 8.連接件 9.基板 10.導管固定墊 11.球型鉸接件 12.柔性連桿 13.推進器 14.伺服電機 15.滑塊導軌 16.圓柱形滑塊 17.伺服電機固定板

具體實施方式

本實施例是一種用于小型水下航行器的矢量推進裝置。

參閱圖1～圖8，本實施例矢量推進裝置中，第一連桿5、連桿球鉸接件6、第二連桿7、連接件8、球型鉸接件11、柔性連桿12和伺服電機14、滑塊導軌15、圓柱形滑塊16、伺服電機固定板17均為四組部件。殼體1為圓筒結構，殼體1上周向均布有三個長方形入水口，使推進器13高效地產(chǎn)生推力；殼體1前部與端部周向分別有螺孔,且前部螺孔與端部螺孔在同一直線上；殼體1采用流線形設計，阻力小，提高了推進的效率。

本實施例中基板9為圓盤狀，沿基板9周向均布有螺孔，基板9上周向螺孔相間有軸向凹槽，凹槽長度與基板9厚度相同；推進器13與基板9通過周向螺孔、螺栓固定連接，且基板9通過螺栓、螺孔配合安裝在殼體1內前部。

導管2安裝在殼體1的端部；導管固定墊10為半圓弧形，兩個導管固定墊10對稱固定在導管2上，導管固定墊10與殼體1通過螺栓、螺孔配合安裝。

柔性連桿12一端與導管2通過球型鉸接件11相連接,柔性連桿12另一端穿過基板9上對應的凹槽與第二連桿7一端通過連接件8連接；第二連桿7另一端與第一連桿5一端通過連桿球鉸接件6連接；第一連桿5另一端穿過密封墊圈4和伺服電機安裝座3與圓柱形滑塊16連接安裝。

伺服電機14通過螺栓、伺服電機固定板17安裝在伺服電機安裝座3上，且四個伺服電機14分別對稱安裝；滑塊導軌15安裝在伺服電機14上，圓柱形滑塊16位于滑塊導軌15內滑動，伺服電機14驅動圓柱形滑塊16運動轉換為第一連桿5的直線運動，通過連桿球鉸接件6和第二連桿7傳遞到柔性連桿12上，從而帶動柔性連桿12產(chǎn)生伸縮運動改變導管2的角度方向，使導管2實現(xiàn)兩個自由度的轉動，實現(xiàn)矢量推進。

本實施例中，將連桿設置為第一連桿5、第二連桿7、柔性連桿12三部分，且第一連桿5、第二連桿7與柔性連桿12數(shù)量相同，其中第一連桿5、第二連桿7為剛性連桿剛。將第一連桿5與第二連桿7通過連桿球鉸接件6連接，第二連桿7與柔性連桿12通過連接件8連接，同時第一連桿5穿過密封墊圈4和伺服電機安裝座3與伺服電機14通過滑塊機構15和16進行連接；通過密封墊圈4實現(xiàn)防水的目的。

安裝過程

步驟1.將四根柔性連桿12通過球型鉸接件11與導管2相連接，將柔性連桿12穿過基板9上對應的凹槽分別與四根第二連桿7通過連接件8連接，四根第二連桿7的另一端通過連桿球鉸接件6分別與四根第一連桿5相連接，柔性連桿12與導管2、第一連桿5、第二連桿7及基板9連接在一起。

步驟2.將推進器13與基板9通過螺栓、螺孔配合固定連接，將兩個導管固定墊10固定在導管2上，同時，將連接好的基板9、推進器13安裝在殼體1內，并通過基板9和導管固定墊10上的螺孔與殼體1連接，保證導管2的轉動和穩(wěn)定，通過四根柔性連桿12的推拉配合，改變推進器前面的導管的方向，從而改變推進器產(chǎn)生的推力方向。

步驟3.將四根第一連桿5一端分別穿過四個密封墊圈4和伺服電機安裝座3與圓柱形滑塊16連接安裝；伺服電機14與滑塊導軌15連接，圓柱形滑塊16安裝在滑塊導軌15中；伺服電機14通過螺栓、伺服電機固定板17安裝在伺服電機安裝座3上，且伺服電機14分別對稱安裝，實現(xiàn)伺服電機的旋轉運動到連桿的直線運動的轉換。