本實用新型屬于特種船舶推進器制造技術領域，具體涉及一種帶放大機構的擺動導桿式擺線推進器。

背景技術：

擺線推進器(Cycloidal Propeller)，它由一組從船體垂直伸向水中的定型直葉片組成，葉片繞船體的中心軸線作圓周運動，并按一定規律繞自身的軸線擺動。其運動規律為葉片弦線的垂直線始終相交于控制點N，通過改變控制點N的位置，即可改變葉片的擺動規律，可實現360°范圍內推進方向和大小的無極變化。因此其具有優異的操縱性能，可大大提高船舶的靈活性。

擺線推進器有很多種實現機構，大致可分為偏心率不可調和偏心率可調兩類。偏心率不可調的擺線推進器的控制點的位移大小無法改變，因此操縱性能較差。偏心率可調的擺線推進器的偏心率可在一定范圍內無極變化，可通過改變偏心率大小或推進器轉速來改變推力大小，從而獲得優異的操縱性能。以往所設計的擺線推進器，為實現偏心率可調，其結構往往較為復雜，降低了可靠性。結構相對簡單的擺線推進器偏心率不可調，無法充分發揮其操縱性能。因此，設計一種偏心率可調并可靠的新型擺線推進器具有重要意義。

技術實現要素：

本實用新型要解決的問題是提供一種偏心率可調、效率高、可靠的擺動導桿式擺線推進器。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：帶放大機構的擺動導桿式擺線推進器，包括電機、回轉箱、葉片和至少一個舵機，所述電機通過主軸和連接軸驅動所述回轉箱回轉，所述葉片的上端具有一個葉片軸，所述葉片軸通過軸承與所述回轉箱連接，所述回轉箱內設有導桿滑塊機構，所述導桿滑塊機構包括星形連桿、滑塊軸和導桿，所述星形連桿包括中心軸和若干支桿，所述支桿、滑塊軸、導桿的數量分別與所述葉片的數量一致，對應的，所述滑塊軸固定于所述支桿的端部，所述導桿上設有可供所述滑塊軸滑移的滑軌，所述導桿的一端與所述葉片軸固定；該擺線推進器還包括由所述舵機驅動的星形連桿平移機構。

所述星形連桿平移機構包括控制桿，所述主軸具有一個中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機直接推動，所述控制桿的中部穿過所述主軸的中心孔，所述控制桿的下端與所述星形連桿的中心軸連接。

所述主軸的中心孔內設有與所述控制桿的中部相匹配的向心關節軸承。

所述星形連桿的中心軸設有一個凹槽，該凹槽內設有與所述控制桿的下端相匹配的桿端關節軸承。

所述導桿滑塊機構通過一個同步機構與所述回轉箱連接。

所述同步機構包括回轉箱導軌和十字滑塊，所述十字滑塊的頂面和底面分別設有凹槽和凸臺，所述十字滑塊的凹槽和凸臺相互垂直，所述回轉箱導軌固定于所述回轉箱的底板上，所述十字滑塊的凸臺與所述回轉箱導軌相匹配，所述中心軸的底面設有凸臺，所述中心軸的凸臺與所述十字滑塊的凹槽相匹配。

所述回轉箱導軌位于所述回轉箱的直徑線上。

所述回轉箱導軌的有效長度大于所述葉片回轉半徑與單根支桿有效長度之差。

所述舵機有兩個，兩個舵機設于兩個相互垂直的方向上。

所述滑軌為條形的通孔。

本實用新型提供了一種帶放大機構的擺動導桿式擺線推進器，其可完美實現擺線推進器的葉片的擺動規律，同時可實現偏心率在較大范圍內的無極變化，可實現推進力在360°范圍內推進方向和大小的無極變化，具有優異的操縱性能。同時，其結構簡單、可靠，可滿足工程實際應用要求。

附圖說明

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：

圖1為本實用新型擺動導桿式擺線推進器一個實施例的結構示意圖；

圖2為圖1實施例中回轉箱的內部結構示意圖；

圖3為擺動導桿實現機構工作原理圖；

圖4為偏心距放大實現機構與同步回轉實現機構工作原理圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，帶放大機構的擺動導桿式擺線推進器，包括電機1、回轉箱2、葉片6和至少一個舵機3，所述電機通過依次連接的主動齒輪、從動齒輪、主軸4和連接軸5驅動所述回轉箱2回轉，所述葉片6的上端具有一個葉片軸61，所述葉片軸61通過軸承與所述回轉箱2連接，回轉箱2帶動葉片6回轉。

如圖2所示，所述回轉箱內設有導桿滑塊機構，所述導桿滑塊機構包括星形連桿21、滑塊軸22和導桿23，所述星形連桿包括中心軸211和若干支桿212，所述支桿212、滑塊軸22、導桿23的數量分別與所述葉片6的數量一致，對應的，所述滑塊軸固定于所述支桿的端部，所述導桿上設有可供所述滑塊軸滑移的條形的通孔，所述導桿的一端與所述葉片軸固定；該擺線推進器還包括由所述舵機驅動的星形連桿平移機構。所述舵機有兩個，兩個舵機設于兩個相互垂直的方向上。兩個舵機可分別控制控制桿在兩個相互垂直的方向上的位移大小。星形連桿通過滑塊軸帶動導桿和固連在導桿上的葉片擺動。

所述星形連桿平移機構包括控制桿7，所述主軸4具有一個中心孔，所述控制桿的上端由所述舵機直接推動，所述控制桿的中部穿過所述主軸的中心孔，所述主軸的中心孔內設有與所述控制桿的中部相匹配的向心關節軸承8，向心關節軸承8作為控制桿的支點。所述控制桿的下端與所述星形連桿的中心軸211連接。所述星形連桿的中心軸設有一個凹槽，該凹槽內設有與所述控制桿的下端相匹配的桿端關節軸承9。通過控制桿帶動星形連桿平移使導桿擺動，從而控制葉片的按規律擺動，實現推進方向和大小的變化。

所述導桿滑塊機構通過一個同步機構與所述回轉箱連接。所述同步機構包括回轉箱導軌24和十字滑塊25，所述十字滑塊25的頂面和底面分別設有凹槽和凸臺，所述十字滑塊的凹槽和凸臺相互垂直，所述回轉箱導軌24固定于所述回轉箱的底板27上，所述十字滑塊25的凸臺與所述回轉箱導軌24相匹配，所述中心軸211的底面設有凸臺26，所述中心軸的凸臺26與所述十字滑塊25的凹槽相匹配。所述回轉箱導軌24位于所述回轉箱的直徑線上。所述回轉箱導軌24的有效長度大于所述葉片回轉半徑與單根支桿有效長度之差，所述回轉箱導軌的有效長度是十字滑塊在回轉箱導軌上能夠滑移并遠離回轉箱中心的最大距離，所述葉片回轉半徑為葉片軸61的中心到回轉盤2的中心的距離，單根支桿有效長度是指星形連桿中心到滑塊軸中心的距離。

電機通過螺栓固定于上罩蓋上，上罩蓋通過螺栓固定在固定安裝板上，固定安裝板安裝在船舶底部。電機輸出軸通過鍵與主動齒輪連接，主動齒輪下部采用軸端擋圈進行軸端固定，并用螺釘使軸端擋圈緊固。主動齒輪與從動齒輪嚙合，從動齒輪通過螺釘固定于主軸上，主軸通過角接觸球軸承安裝于主軸安裝塊上，主軸安裝塊通過螺釘固定在固定安裝板上，主軸安裝塊與主軸間用唇形密封圈密封。主軸通過螺釘與連接軸固定連接，連接軸通過螺釘與回轉箱蓋板固定連接，回轉箱蓋板通過螺釘與回轉箱固定連接，回轉箱通過螺釘與回轉箱底板固定連接。葉片上安裝座通過螺釘與回轉箱蓋板固定連接，葉片下安裝座通過螺釘與回轉箱底板固定連接，葉片軸分別通過角接觸軸承連接，角接觸軸承分別通過葉片上安裝座蓋板、軸套和小圓螺母進行軸端固定。葉片下安裝座與葉片軸間用唇形密封圈密封。

兩舵機分別垂直固定于上罩蓋上，兩舵機分別與控制桿上端鉸接，控制桿中部與向心關節軸承內圈配合，向心關節軸承外圈固定于主軸上，向心關節軸承軸端通過杠桿固定塊固定。控制桿下端與桿端關節軸承內圈配合，桿端關節軸承外圈固定在軸承安裝塊上，軸承安裝塊與星形連桿鉸接，在星形連桿中心上端安裝防脫蓋板防止軸承安裝塊脫出，防脫蓋板通過螺釘固定于星形連桿上。

兩個舵機通過控制桿反向控制星形連桿中心在相互垂直的的兩個方向上的位移。通過十字滑塊機構可實現星形連桿和回轉箱的同步回轉。星形連桿端部與滑塊軸鉸接，滑塊軸與導桿形成滑動連接，滑塊軸兩端通過墊圈和螺釘軸端固定。導桿通過鍵與葉片軸固定連接，導桿在葉片軸上的軸端通過軸肩和軸套固定。星形連桿通過擺動導桿機構中的滑塊軸和導桿帶動葉片軸按擺線規律擺動。本實用新型整體結構簡單，可靠，可完美實現葉片按擺線規律擺動，并可使偏心率在較大范圍內無極變化，可獲得優異的操縱性能。

六個葉片的擺線推進器的工作原理如圖3所示，假設O點為擺線推進器的中心軸線，A、B、C、D、E、F點分別是葉片軸，且葉片弦線的垂直線相交于控制點P。當葉片繞O點逆時針旋轉角度α°時，可假設葉片軸相對靜止，控制點P繞中心O順時針旋轉角度α°。

應用擺動導桿機構，將控制點P處設計為滑塊，葉片弦線垂直線PA、PB、PC、PD、PE、PF設計為導桿，并與葉片軸A、B、C、D、E、F連接，滑塊P可繞中心軸O點旋轉，并通過導桿帶動擺線推進器葉片擺動，即可實現擺線推進器工作原理。此時，PO的距離為偏心距，通過改變滑塊P的位置即可實現偏心距的無級變化，如圖3所示。

若簡單應用擺動導桿機構，為實現偏心率0～1范圍內連續可調，那么導桿的結構尺寸需等于直徑，控制點位移可調距離需為半徑范圍內。為減小導桿長度和控制點位移距離，在擺動導桿機構的基礎上，設計星形連桿WGHIJKL與6個滑塊G、H、I、J、K、L鉸鏈連接實現偏心距放大作用。當星形連桿中心移動到W點時，星形連桿的中心W點與推進器中心O點間的距離OW為星形連桿實際偏移距離，如圖2所示。此時，導桿的延伸線相交于點P，其為葉片的實際控制點，并且P點在OW的延長線上，其與中心O的距離OP大于OW。因此，通過星形連桿機構可實現偏心距的放大，從而縮小導桿的結構尺寸和中心控制點所需的實際偏移距離。

為確保上述偏心距放大機構能夠準確控制葉片擺動，必須保證星形連桿與回轉箱同步旋轉，即保證圖4中星形連桿部分的WG與回轉箱部分的OA始終平行。此外，需確保星形連桿可在以中心O為中心在一定范圍內移動。

為此，采用十字滑塊機構保證星形連桿與回轉箱同步旋轉，如圖4所示(O為回轉箱中心，P為控制點，A、B、C、D、E、F點為葉片軸，PA、PB、PC、PD、PE、PF為導桿，W點為星形連桿的中心，G、H、I、J、K、L為滑塊，Q為十字滑塊，MN為回轉箱上的導軌，WG為星形連桿上的導軌)。通過十字滑塊Q的上滑塊與星形連桿上的導軌WG形成移動副，下滑塊與回轉箱上的滑軌MN形成移動副，從而保證星形連桿能在水平面X軸、Y軸兩個方向一定距離范圍內移動，并保證星形連桿與回轉箱始終保持平行，即實現星形連桿與回轉箱同步旋轉。

在上述實現機構中，通過控制星形連桿中心W的位置即可實現對擺線推進器的偏心率大小和方向的連續可調，從而使葉片按規律擺動。