申请/专利权人：太原理工大学

申请日：2023-11-22

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117284460B

主分类号：B63G8/08

分类号：B63G8/08;B63G8/18;B63G8/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2024.01.12#实质审查的生效;2023.12.26#公开

摘要：本发明涉及动力装置技术领域，尤其涉及一种用于无人潜航器的波动式推进装置，其包括偶数个驱动组件、两个推进鳍片、机架以及控制系统，偶数个驱动组件分成两组分别固定连接至机架的左右两侧；驱动组件包括背板、摆杆、第一不完全齿轮、第二不完全齿轮、第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮、第一传动轴和第二传动轴，控制系统为机载微型计算设备用于控制驱动电机，以使摆杆在第一圆柱齿轮的驱动下实现在一定角度范围内的可调摆角摆动；第一圆柱齿轮的前侧壁上开有滑槽，滑槽中配合有滑块，摆杆一端与第一传动轴转动配合，摆杆另一端穿过滑块后与推进鳍片固定连接。该装置能使无人潜航器在水下实现前进、后退、上浮、下沉、悬停、转弯及原地旋转运动。

主权项：1.一种用于无人潜航器的波动式推进装置，其特征在于，包括偶数个驱动组件、两个推进鳍片1、机架2以及控制系统3，偶数个驱动组件分成两组分别固定连接至机架2的左右两侧，两个推进鳍片1分别安装至机架2左右两侧的驱动组件上，每一组中的驱动组件沿前后方向排为一列，两组驱动组件关于机架2的中线镜像对称布置；驱动组件包括背板4、摆杆5、第一不完全齿轮6、第二不完全齿轮7、第一圆柱齿轮8、第二圆柱齿轮9、第一传动轴10和第二传动轴11，背板4位于竖直方向且固定安装至机架2上，第一传动轴10和第二传动轴11均穿置在背板4上且与背板4转动配合，第一传动轴10位于背板4的靠里侧，第二传动轴11位于背板4的靠外侧，第一不完全齿轮6和第二不完全齿轮7通过第一传动轴10分别安装至背板4前后两侧，第一不完全齿轮6和第二不完全齿轮7通过键槽与第一传动轴10固定连接，第一不完全齿轮6和第二不完全齿轮7均为一半圆周上设置有轮齿的齿轮，且第一不完全齿轮6有轮齿的一半圆周对应第二不完全齿轮7没有轮齿的一半圆周，第一不完全齿轮6没有轮齿的一半圆周对应第二不完全齿轮7有轮齿的一半圆周，第一圆柱齿轮8和第二圆柱齿轮9通过第二传动轴11分别安装至背板4前后两侧，且第一圆柱齿轮8和第二圆柱齿轮9均与第二传动轴11固定连接，第一圆柱齿轮8可与第一不完全齿轮6的轮齿啮合，第二圆柱齿轮9通过第三圆柱齿轮12可与第二不完全齿轮7的轮齿实现啮合，第三圆柱齿轮12通过转轴13安装至背板4的后侧，且转轴13位于第一传动轴10和第二传动轴11的轴心连线上，同一组驱动组件上相邻的第一传动轴10之间通过联轴器14相连，两组分别相连后的第一传动轴10均配合有驱动电机15，控制系统3为机载微型计算设备用于控制驱动电机15，以使摆杆5在第一圆柱齿轮8的驱动下实现在一定角度范围内的可调摆角摆动，控制系统3固定连接至机架上；第一圆柱齿轮8的前侧壁上沿其半径所在方向开有滑槽16，滑槽16中滑动配合有滑块17，摆杆5的一端通过轴套与第一传动轴10转动配合，摆杆5的另一端穿过滑块17后与对应位置处的推进鳍片1固定连接，同一组中相邻驱动组件的摆杆5初始位置预设Φ的动作相位差；第一不完全齿轮6和第二不完全齿轮7的齿数相等均为z1，第一圆柱齿轮8和第二圆柱齿轮9的齿数相等均为z2，第一不完全齿轮6和第一圆柱齿轮8的模数相等均为m1，第二不完全齿轮7、第二圆柱齿轮9以及第三圆柱齿轮12的模数相等均为m2，且m1＞m2，第三圆柱齿轮12的齿数为z3；其中动作相位差Φ以使单侧相邻的驱动组件的摆杆5相错摆动，继而带动推进鳍片1使其产生波浪形运动，假设单侧驱动组件的数量为t，使推进鳍片1形成n个完整的波形，其中n可为整数或分数，则动作相位差Φ的大小满足以下关系：Φ＝360*nt-1Ⅰ；其中齿数z1、z2满足关系： 其式Ⅱ中，β为第一圆柱齿轮8的最大摆角，其值可根据实际应用要求进行修改，β的范围为0,90°]；齿数z3满足关系： 为保证第一不完全齿轮6与第一圆柱齿轮8能正常啮合，需对第一不完全齿轮6的首、末齿进行齿顶圆修型，齿顶圆修型后的半径d1计算如下： 为保证第二不完全齿轮7与第二圆柱齿轮9能正常啮合，需对第二不完全齿轮7的首、末齿进行齿顶圆修型，齿顶圆修型后的半径d2计算如下： 其式Ⅳ、Ⅴ中：α为齿顶圆的压力角，计算公式如下： 滑槽16的首端与第一圆柱齿轮8的圆心之间的距离为L0，滑槽16的长度为L1，则摆杆5的最大摆动角度αmax由下式得出：

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