阅读说明：本技术 双凸轮结构潜水器舵 (Submarine rudder with double-cam structure ) 是由 陈振纬 陈历万 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双凸轮结构潜水器舵(鳍),包括舵、齿轮传动装置、机架、以及设于机架上的两组齿轮齿条装置。其中,第一组齿轮齿条结构负责为凸轮的转动提供动能,双凸轮结构控制舵(鳍)的收缩和的转动。本发明通过将齿轮齿条结构与凸轮结构相结合,用一个向前的驱动力来完成对舵(鳍)的收放和摆动角度的控制,将两个工况集成到一起,用一个电机即可控制整个舵(鳍)的运行。该结构能够在保持潜水器最大外形尺寸不变的情况下有效提高潜水器的操纵性,解决了水下安装多个电机成本高、控制难度大、占用空间多的问题。(The invention discloses a rudder (fin) of a submersible with a double-cam structure, which comprises a rudder, a gear transmission device, a rack and two groups of gear rack devices arranged on the rack. The first group of gear rack structures are responsible for providing kinetic energy for rotation of the cam, and the double-cam structures control contraction and rotation of the rudder (fins). The invention combines the gear rack structure and the cam structure, uses a forward driving force to complete the control of the retraction and the swing angle of the rudder (fin), integrates the two working conditions together, and can control the operation of the whole rudder (fin) by using a motor. The structure can effectively improve the maneuverability of the submersible under the condition of keeping the maximum overall dimension of the submersible unchanged, and solves the problems of high cost, large control difficulty and large occupied space of a plurality of motors installed underwater.)

双凸轮结构潜水器舵

技术领域

本发明涉及一种用于可调整舵角和控制舵(鳍)的收放的装置，可以实现舵(鳍)的伸出和收缩的动作，具体涉及一种双凸轮结构潜水器舵，可以在潜水器需要转向时时提高设备的机动性。在需要保证潜水器的流线型外形或者控制潜水器的最大外型尺寸时，将舵收起。同时能够通过齿轮齿条装置实现对舵的旋转角度较为精确的控制。

背景技术

目前，船只上舵的应用较广，大多数的舵都为固定舵，固定在船体的尾部或者螺旋桨后部，用于提升船只的操纵性。现在水下潜器也有一些运用的舵，但它们大都固定在潜水器的的某个部位，有的甚至不能转动(如细长体的鱼雷型潜器，舵安装在其尾部，起到保持潜水器稳定运动的作用)，对于一些无舵的潜水器而言，它们大都依靠强劲的推进动力来实现转向，但是这种机体运动不稳定，而且消耗能量比较大，如果能够安装上一个可以伸缩的舵，就能够保证外形不受影响的情况下，在需要机动时起到必要的辅助作用。

发明内容

为了克服现有某些特定潜水器(AUH、AUV)的操纵性差的问题，本发明提供了一种可以收缩的舵(鳍)，它可以实现舵的基本功能(改变舵角)和实现将舵收缩的功能，能够在保持潜水器最大外形尺寸不变的情况下有效提高潜水器的操纵性，并且能够实现仅通过一个齿条的运动控制舵的收缩与舵角的控制。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种双凸轮结构潜水器舵，包括齿轮传动装置、舵(鳍)、机架、以及设于机架上的两组齿轮齿条装置；

所述的齿轮传动装置包括传动齿轮和转舵齿轮；所述的转舵齿轮与舵连接为整体结构；所述的转舵齿轮与传动齿轮啮合时，传动齿轮带动转舵齿轮转动，用于控制舵角；

所述的齿轮传动装置包括传动齿轮和转舵齿轮；所述的转舵齿轮与传动齿轮啮合时，传动齿轮带动转舵齿轮转动，从而控制舵角；

所述的第一组齿轮齿条装置包括双凸轮齿轮、以及用于驱动双凸轮齿轮的第一齿条；所述的双凸轮齿轮包括第一齿轮、以及设于第一齿轮两侧的第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮；所述的第一齿轮用于将第一齿条的横向力转换成第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮的驱动力；第一沟槽凸轮驱动第一沟槽凸轮从动件横向移动；第一沟槽凸轮从动件与转舵齿轮和舵形成的整体结构相连，带动其进行伸缩运动；第二沟槽凸轮驱动第二沟槽凸轮从动件纵向移动；

所述的第二组齿轮齿条装置包括第二齿轮、用于驱动第二齿轮的第二齿条；所述的第二齿轮与传动齿轮同轴相连；所述的第二沟槽凸轮从动件与第二齿条相结合，所述的第二沟槽凸轮驱动第二齿轮转动，从而带动传动齿轮转动。

上述技术方案中，优选的，所述的第一齿轮的侧面布置有两个沟槽凸轮的沟槽，所述的第一齿轮由一根齿轮轴固定在机架上。

优选的，所述的机架上第一沟槽凸轮侧设有用于与第一沟槽凸轮从动件相连的连接杆，所述的第一沟槽凸轮从动件与连接杆以转动副的方式连接，使得第一沟槽凸轮从动件能够控制舵的收缩运动而不影响其旋转功能。

第一沟槽凸轮控制舵完全伸出后，实现传动齿轮和转舵齿轮的啮合，然后第二沟槽凸轮驱动舵的转动。在转动动作完毕后，不需要舵时将舵的角度“归零”，由第一沟槽凸轮将舵收回。

本发明的有益效果是：

本发明能够将舵(鳍)收回机体内部，在为潜水器提升操纵性的同时，能够在不需要使用舵，或者舵(鳍)会造成潜水器外型超标或是损失相应的功能时收回。其次，本发明能够实现用一个驱动力实现舵(鳍)的收缩与舵(鳍)的转向两个动作，而且通过齿轮齿条的转动能够比较方便、精确的控制舵(鳍)的转角。

附图说明

图1是本发明双凸轮舵的主视图；

图2是本发明双凸轮舵的左视图；

图3是本发明双凸轮舵的俯视图；

图4是本发明双凸轮舵的等轴测图；

图5是本发明双凸轮舵的第一沟槽凸轮的沟槽的轮廓曲线图；

图6是本发明双凸轮舵的第二沟槽凸轮的沟槽的轮廓曲线图；

图中1.双凸轮齿轮，2.第二沟槽凸轮从动件，3.第一齿条，4.第二齿轮，5.机架，6.传动齿轮，7.舵，8转舵齿轮，9第一沟槽凸轮从动件，10齿轮轴。

具体实施方式

本发明的双凸轮结构潜水器舵，包括两组齿轮齿条装置，一个齿轮传动装置、一个机架5和舵7。所述的齿轮齿条装置包括舵7、齿轮传动装置、机架5、以及设于机架5上的两组齿轮齿条装置。第一组齿轮齿条装置包括双凸轮齿轮1、以及用于驱动双凸轮齿轮1的第一齿条3；所述的双凸轮齿轮1包括第一齿轮、以及设于第一齿轮两侧的第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮。第一沟槽凸轮驱动第一沟槽凸轮从动件9横向移动，推动舵7向前移动，控制舵7的收缩运动。第一齿轮为齿轮与两个沟槽凸轮的结合，第一齿轮负责把第一齿条3的横向力转换成凸轮结构的驱动力。另一个齿轮齿条装置为第二沟槽凸轮从动件2与第二齿条相结合，第二沟槽凸轮驱动第二齿轮4转动，通过第二齿轮4传动，让舵7发生转动。所述的第一齿轮3通过齿轮轴10固定在机架5上。所述的机架5上第一沟槽凸轮侧设有用于与第一沟槽凸轮从动件9相连的连接杆，所述的第一沟槽凸轮从动件9与连接杆以转动副的方式连接，使得第一沟槽凸轮从动件能够控制舵的收缩运动而不影响其旋转功能。

作为本发明的一个具体实例，如图4所示，潜水器的驱动装置驱使第一齿条3前后运动，第一齿条3带动双凸轮齿轮1转动，双凸轮齿轮1两侧布有第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮的沟槽，双凸轮齿轮1转动带动从动件运动，第一沟槽凸轮从动件9首先将舵7横向推出，使转舵齿轮8与传动齿轮6啮合，然后第二沟槽凸轮从动件2带动第二齿轮4转动，第二齿轮4带动传动齿轮6转动，传动齿轮6带动转舵齿轮8转动，从而使舵7发生转动，通过调整第一齿条3来控制舵角。当不需要舵7或者要将舵7收回时，由第二沟槽凸轮带动第二齿轮使舵7回复零舵角的位置，然后第一沟槽凸轮从动件9将舵7拉回，并断开传动齿轮6与转舵齿轮8的啮合关系，完成舵的收缩过程。

为实现舵的伸缩和转动，对所述第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮的沟槽轨迹线进行如下设计：

第一沟槽凸轮的沟槽的轮廓曲线如图5所示，DA曲线段为近程休止段，对应着双凸轮结构舵启动时，第一沟槽凸轮从动件所在的位置；AB曲线段为加速升程段，对应着第一沟槽凸轮从动件推动舵向前伸出的过程，在接近B点时，传动齿轮与转舵齿轮开始啮合；BC曲线段为远程休止段，对应着舵伸出后并改变舵角的过程；CD曲线段为加速回程段。

第二沟槽凸轮的沟槽的轮廓曲线如图6所示，AB曲线段为近程休止段，对应着双凸轮舵启动并伸出过程，在这个过程，第二沟槽凸轮从动件保持不动的状态，而第一沟槽凸轮从动件将舵推出；BC曲线段为加速升程段，对应着舵顺时针改变舵角的阶段；CD曲线段对应着舵逆时针改变舵角的阶段；DA曲线段为加速回程段。

上述第一沟槽凸轮和第二沟槽凸轮的沟槽轮廓曲线中各段的具体尺寸可根据实际的应用情况来决定。