阅读说明：本技术 一种多方向矢量推进器 (Multi-directional vector propeller ) 是由 杨剑 卢国杰 林梓健 梁儒彬 王丹 于 2019-11-22 设计创作，主要内容包括：本发明一种多方向矢量推进器,包括机架、推进机构和转动装置；转动装置带动推进机构转动；转动装置包括第一驱动电机安装座、第一驱动电机、从动件和轴承机构；本发明通过在第一驱动电机安装座内壁设有与第一驱动电机下端配合的支撑部,这样第一驱动电机安装座能更好地支撑第一驱动电机,减少第一驱动电机工作时的震动,提高其稳定性；安装台与第一驱动电机安装座内壁之间设有间隙,这样第一驱动电机上端不会与第一驱动电机安装座内壁直接接触,提高第一驱动电机带动光轴转动的效率；通过在第二从动件与从动件安装槽之间设有间隙；进一步提高第一驱动电机带动光轴转动的效率。(The invention relates to a multidirectional vector propeller, which comprises a frame, a propelling mechanism and a rotating device, wherein the frame is provided with a support; the rotating device drives the propelling mechanism to rotate; the rotating device comprises a first driving motor mounting seat, a first driving motor, a driven part and a bearing mechanism; according to the invention, the supporting part matched with the lower end of the first driving motor is arranged on the inner wall of the first driving motor mounting seat, so that the first driving motor mounting seat can better support the first driving motor, the vibration of the first driving motor during working is reduced, and the stability of the first driving motor is improved; a gap is formed between the mounting table and the inner wall of the first driving motor mounting seat, so that the upper end of the first driving motor cannot be in direct contact with the inner wall of the first driving motor mounting seat, and the efficiency of driving the optical axis to rotate by the first driving motor is improved; a gap is arranged between the second driven piece and the driven piece mounting groove; the efficiency that first driving motor drove the optical axis pivoted is further improved.)

一种多方向矢量推进器

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，具体涉及一种多方向矢量推进器。

背景技术

随着航海事业的发展，船舶，潜艇，水下机器人等设备的应用也越来越广泛，然而矢量推进技术始终是这些设备难以攻克的技术。目前，船舶，潜艇，AUV(无缆水下机器人)等设备多数都是以螺旋桨为推动装置。旋桨转动使水流产生旋转向后的运动，这种旋转向后运动的水流只有平行于桨轴方向的速度分量才能对水下航行器产生有效推力，其具有水流扩展角大、卷吸和掺混能力非常强，一起具有回流区等弱特性，因而大大降低了其推进效率。推力矢量化程度低，特别在航行器转弯时其推力会丧失。另外，海底形势复杂多变，需要应对诸多的突发状况。水下机器人的机动性应当适应这险峻的形势，但是大多数的水下机器人灵活性不足。水下机器人要转弯，就必须同时调动水平翼和垂直翼两个方向上的舵进行控制，极大地限制了灵活性。目前，有些水下机器人为了实现矢量推进的功能，在机器人上安装多个螺旋桨推进器，这样虽然也或多或少能够实现矢量推进的作用，却增加了机器人的复杂性，也增加了重量和成本，在不工作时造成浪费，而且不利于检修。在中国专利申请号为201810825185.8，公布日为2018.12.21的专利文献中公开了一种观光潜水器，该观光潜水器包括球形表壳和两组推进系统，球形表壳内设有观光舱，两组推进系统对称布置于球形表壳的两侧，推进系统包括两组推进装置，两组推进装置对称布置于球形表壳，推进装置包括安装支架、转向驱动单元、联轴组件和螺旋桨单元，安装支架安装与球形表壳表面，转向驱动单元安装于转向支架，螺旋桨单元通过联轴组件与转向驱动单元连接，用于螺旋桨单元绕联轴组件的轴向反向旋转。但是，在该专利文献中只对推进系统进行了简单描述，没有对推进系统的组件结构和连接关系进行详细描述。

发明内容

本发明提供一种结构稳定，传动效率高的多方向矢量推进器。

为达到上述目的，一种多方向矢量推进器，包括机架、推进机构和转动装置；转动装置带动推进机构转动；转动装置包括第一驱动电机安装座、第一驱动电机、从动件和轴承机构；第一驱动电机安装座通过螺栓与机架连接，第一驱动电机安装在第一驱动电机安装座内，第一驱动电机的上端设置有安装台，安装台与第一驱动电机安装座内壁存在间隙，第一驱动电机安装座内壁设有与第一驱动电机下端配合的支撑部；第一驱动电机包括第一驱动轮；

机架包括从动件安装槽和轴承安装槽，从动件安装槽设置在机架内靠近第一驱动电机安装座的一端，轴承安装槽设置在机架内远离第一驱动电机安装座的一端，从动件安装槽半径大于轴承安装槽半径，从动件安装槽和轴承安装槽之间具有通孔；

从动件包括第一从动件和第二从动件，第二从动件设置在从动件安装槽内，第二从动件与从动件安装槽存在间隙；第二从动件包括由第二从动件表面向内凹陷的第一凹陷槽和第二凹陷槽，第一凹陷槽设置在靠近第一驱动电机的一端，第二凹陷槽设置在远离第一驱动电机的一端，第一从动件设置在第一凹陷槽内，第一从动件与第一驱动轮连接；

轴承机构包括轴承和光轴，轴承设置在轴承安装槽内，光轴设置在轴承内，光轴与轴承之间存在间隙，光轴穿过通孔与第二凹陷槽连接。以上设置，第一驱动电机通过从动件带动光轴转动，光轴带动推进机构转动。实现推进机构围绕光轴在不同的方向推进。大大提升了潜水器的航行灵活度，使其能实现各方向的直线航行功能、偏航功能，甚至是无半径转弯功能等。轴承能降低光轴转动过程中的摩擦系数，并保证光轴的回转精度。第一驱动电机安装座与机架的连接，能使固定整个矢量推进器工作时更加稳定。通过在第一驱动电机安装座内壁设有与第一驱动电机下端配合的支撑部，这样第一驱动电机安装座能更好地支撑第一驱动电机，减少第一驱动电机工作时的震动，提高其稳定性；通过安装台与第一驱动电机安装座内壁之间设有间隙，这样第一驱动电机上端不会与第一驱动电机安装座内壁直接接触，提高第一驱动电机带动光轴转动的效率；通过在第二从动件与从动件安装槽之间设有间隙；进一步提高第一驱动电机带动光轴转动的效率。

进一步的，推进机构包括推进连接件、导流罩、螺旋推进装置；导流罩包括在导流罩上向外延伸的连接座；推进连接件的一端与光轴连接，推进连接件的另一端与导流罩上的连接座连接；螺旋推进装置设置在导流罩内。

进一步的，第一凹陷槽的横截面积大于第二凹陷槽的横截面积。

进一步的，螺旋推进装置包括推进电机和推进电机驱动的螺旋桨组件；螺旋桨组件包括螺旋桨罩体和螺旋桨；螺旋桨安装螺旋桨罩体上；推进电机设置在螺旋桨罩体内。

进一步的，导流罩沿螺旋推进装置的推进方向向外延伸有导流件。导流罩可改善螺旋桨组件后方的水流状况，提高推力和减小振动，使推进机构转动时受到的水流压力减少。

进一步的，机架还包括夹块，夹块设置在机架上靠近轴承机安装槽的一端，夹块内设有O型密封圈，光轴位于O型密封圈内。使用氟胶制成O型圈的进行密封方式，夹块夹紧O型密封圈的力控制适当，这样实现的密封方式简单、效果好、使用周期长。

进一步的，在第一驱动电机安装座上设有连接槽。

进一步的，机架上设有缩短力臂的三脚支架。三脚支架很好地解决了推进机构的应力集中问题，并起到更好的固定作用。

附图说明

图1为本发明的立体机构示意图；

图2为本发明的结构拆分图；

图3为本发明的俯视图的结构拆分图；

图4为图3中A-A处剖视图；

图5为本发明的剖视图；

图6为图5中a的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1-6所示，一种多方向矢量推进器，包括机架1、推进机构2和转动装置3；转动装置3带动推进机构2转动。机架1上设有缩短力臂的三脚支架11。通过设置三脚支架11能更好的固定机架1，同时三脚支架11能减少集中在机架上的力矩，这样三脚支架11很好地解决了推进机构2的应力集中问题。

转动装置3包括第一驱动电机安装座31、第一驱动电机32、从动件33和轴承机构34；第一驱动电机安装座31通过螺栓与机架1连接。第一驱动电机安装座31上设有与第一驱动电机32配合的连接槽311。这样使用矢量推进器时，电源线通过连接槽311与第一驱动电机32连接，为第一驱动电机提供电能。第一驱动电机32安装在第一驱动电机安装座31内。在本实施中，第一驱动电机32为舵机。第一驱动电机32包括第一驱动轮321，第一驱动轮321靠近在第一驱动电机32上端，第一驱动电机32的上端设置有安装台323,安装台323与第一驱动电机安装座31内壁存在间隙，第一驱动电机安装座31内壁设有与第一驱动电机32下端配合的支撑部。机架1包括从动件安装槽12和轴承安装槽13，从动件安装槽12设置在机架1内靠近第一驱动电机安装座31的一端，轴承机安装槽13设置在机架1内远离第一驱动电机安装座31的一端，从动件安装槽12半径大于轴承安装槽13半径，从动件安装槽12和轴承安装槽13之间具有通孔14；

从动件33包括第一从动件331和第二从动件332，第二从动件332设置在从动件安装槽12内，第二从动件332与从动件安装槽12存在间隙；第二从动件332包括由第二从动件表面向内凹陷的第一凹陷槽3321和第二凹陷槽3322，第一凹陷槽3321设置在靠近第一驱动电机32的一端，第二凹陷槽3322设置在远离第一驱动电机32的一端，第一凹陷槽3321的横截面积大于第二凹陷槽3322的横截面积；第一从动件331设置在第一凹陷槽3321内，第一从动件331与第一驱动轮321连接；

轴承机构34包括轴承342和光轴341，轴承342设置在轴承安装槽13内，在本实施中，轴承342与在轴承安装槽13之间采用过盈配合。光轴341设置在轴承342内，光轴341与轴承342之间存在间隙，光轴341穿过通孔14与第二凹陷槽3322通过螺栓连接，通孔半14半径大于光轴341半径。

机架1还包括夹块15，夹块15设置在机架1上靠近轴承安装槽13的一端，夹块15内设有O型密封圈16，光轴341位于O型密封圈16内。使用氟胶制成的O型圈的进行密封方式，夹块夹紧O型密封圈的力控制适当，这样实现的密封方式简单、效果好、使用周期长。

推进机构2包括推进连接件21、导流罩22、螺旋推进装置23；导流罩22包括在导流罩上向外延伸的连接座221和沿螺旋推进装置的推进方向向外延伸有导流件222。导流件222能让推进机构转动时受到的水流压力减少。推进连接件21的一端与光轴341通过螺杆连接，推进连接件31的另一端与导流罩22上的连接座221连接；螺旋推进装置23设置在导流罩22内；螺旋推进装置23包括推进电机231和推进电机231驱动的螺旋桨组件232。螺旋桨组件232包括螺旋桨罩体2321和螺旋桨2322。螺旋桨2322安装螺旋桨罩体2321上。推进电机231设置在螺旋桨罩体2321内。推进电机231为外转子电机，这样能降低推进机构在推进方向上的整体长度，螺旋桨2322的正反推力相同，能推进灵活度。导流罩可改善螺旋桨组件222后方的水流状况，从而提高推力和减小振动。

在本实施例中，第一驱动电机安装座31还具有弧形连接面312。这样，弧形连接面能与球型机器人连接。

第一驱动电机通过从动件带动光轴转动，光轴带动推进机构转动。矢量推进器与潜水器连接使用，可以根据潜水器的航线，对矢量推进器进行调整；当潜水器需要向一个方向移动时，通过光轴带动推进机构转动，待推进机构的推进方向与移动方向相同时，光轴停止，螺旋推进装置启动，螺旋推进装置带动潜水器移动；这样实现推进机构围绕光轴在不同的方向带动潜水器推进。

在潜水器上可安装多个矢量推进器，当潜水器需要改变移动方向时候，可以将不同的矢量推进器上的推进机构转动的不同方向，这样多个矢量推进器之间相互配合带动潜水器推进；在一实施例中，潜水器设有四个矢量推进器，这样当潜水器需要向斜上方移动时，可以将其中两个矢量推进器的推进方向转动到竖直向上；将另外两个矢量推进器的推进方向转动到与移动方向相同；这样可以带动潜水器稳定、快速移动。

矢量推进器大大提升了潜水器的航行灵活度，使其能实现各方向的直线航行功能、偏航功能，甚至是无半径转弯功能等。轴承能降低光轴转动过程中的摩擦系数，并保证光轴的回转精度。第一驱动电机安装座与机架的连接，能使固定整个矢量推进器工作时更加稳定。通过在第一驱动电机安装座内壁设有与第一驱动电机下端配合的支撑部，这样第一驱动电机安装座能更好地支撑第一驱动电机，减少第一驱动电机工作时的震动，提高其稳定性；通过第一驱动电机上端与第一驱动电机安装座内壁之间设有间隙，这样第一驱动电机上端不会与第一驱动电机安装座内壁直接接触，提高第一驱动电机带动光轴转动的效率；通过在第二从动件与从动件安装槽之间设有间隙；进一步提高第一驱动电机带动光轴转动的效率。