一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶的制作方法

1.本实用新型涉及螺旋桨技术领域，具体涉及一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶。


背景技术：

2.常见的螺旋桨桨叶大小固定，通常通过改变螺旋桨的转速改变螺旋桨的推力性能，当螺旋桨转速到达最大转速后，其推力达到最大值。在桨叶面积保持不变的情况下，其推力性能无法得到提升。同时，在关闭发动机后，由于螺旋桨桨叶与水流之间存在一定的偏角，在水下机器人惯性向前的过程中会产生一定的力矩，从而降低水下机器人的航向稳定性。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供了一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶，该伸缩桨叶通过第一桨叶和第二桨叶的伸缩改变桨叶面积从而改变螺旋桨推力，并且缩至桨毂内能够减少水流与桨叶偏角对水下机器人航行稳定性的影响。
4.本实用新型采用以下具体技术方案：
5.一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶，该伸缩桨叶包括第一桨叶、第二桨叶、驱动机构以及传动机构；
6.所述第一桨叶滑动配合地安装于桨毂的开口槽内，并设置有用于容置所述第二桨叶的空腔；
7.所述第二桨叶滑动配合地安装于所述第一桨叶；
8.所述驱动机构固定安装于所述桨毂的开口槽内，并通过所述传动机构与所述第一桨叶和所述第二桨叶传动连接，用于驱动所述第一桨叶和所述第二桨叶进行伸缩；
9.所述伸缩桨叶具有伸展状态和收缩状态；当所述伸缩桨叶处于伸展状态时，所述第一桨叶从所述桨毂的开口槽内伸出，所述第二桨叶从所述第一桨叶中伸出；当所述伸缩桨叶处于收缩状态时，所述第一桨叶收缩于所述桨毂的开口槽内，所述第二桨叶收缩于所述第一桨叶的空腔内。
10.更进一步地，所述驱动机构为对称安装于所述开口槽的槽底的两个气缸；
11.在所述开口槽的槽底设置有第一导向滑槽；在所述第一桨叶背离所述第二桨叶的一端部设置有第二导向滑槽；所述第二桨叶在朝向所述第一桨叶的一端部设置有第三导向滑槽；所述第一导向滑槽的延伸方向与所述伸缩桨叶的伸缩方向垂直设置；所述第二导向滑槽的延伸方向和所述第三导向滑槽的延伸方向均与所述第一导向滑槽的延伸方向平行；
12.所述传动机构包括第一销轴、第一剪叉臂、第二销轴、第二剪叉臂以及第三销轴；所述第一剪叉臂的一端安装有两个所述第一销轴、另一端通过两个所述第二销轴与所述第二剪叉臂的一端枢接；所述第二剪叉臂的另一端安装有两个所述第三销轴；
13.所述第一销轴滑动配合地安装于所述第一导向滑槽内；所述第二销轴滑动配合地
安装于所述第二导向滑槽内；所述第三销轴滑动配合地安装于所述第三导向滑槽内；
14.所述气缸的活塞杆与所述第一销轴固定连接，用于驱动所述第一销轴在所述第一导向滑槽内移动，从而实现所述第一剪叉臂和所述第二剪叉臂的变形。
15.更进一步地，在所述桨毂的开口槽内壁对称设置有沿所述伸缩桨叶的伸缩方向延伸的第一滑轨；在所述第二导向滑槽的两端部设置有第一滑块；所述第一滑块与所述第一滑轨滑动配合，用于对所述第一桨叶的伸缩进行导向；
16.在所述第一桨叶的空腔内壁对称设置有与所述第一滑轨平行的第二滑轨；在所述第三导向滑槽的两端部设置有第二滑块；所述第二滑块与所述第二滑轨滑动配合，用于对所述第二桨叶的伸缩进行导向。
17.更进一步地，在所述开口槽的槽底固定安装有第一支架；所述第一支架设置有形成所述第一导向滑槽的镂空结构；
18.在所述第一桨叶背离所述第二桨叶的一端部设置有第二支架；所述第二支架设置有形成所述第二导向滑槽的镂空结构；
19.所述第二桨叶在朝向所述第一桨叶的一端部设置有第三支架；所述第三支架设置有形成所述第三导向滑槽的镂空结构。
20.更进一步地，还包括控制器；
21.所述第一滑块和所述第二滑块均内置有电磁铁，所述电磁铁通过导线与所述控制器相连；
22.所述气缸设置有位移传感器和电磁阀；所述位移传感器和所述电磁阀均与所述控制器相连；所述位移传感器用于检测所述活塞杆的位移；所述电磁阀用于控制所述气缸的启停。
23.有益效果：
24.1、本实用新型的伸缩桨叶包括第一桨叶、第二桨叶、驱动机构以及传动机构；第一桨叶滑动配合地安装于桨毂的开口槽内；第二桨叶滑动配合地安装于第一桨叶；驱动机构固定安装于桨毂的开口槽内，并通过传动机构与第一桨叶和第二桨叶传动连接，用于驱动第一桨叶和第二桨叶进行伸缩；当伸缩桨叶处于伸展状态时，第一桨叶从桨毂的开口槽内伸出，第二桨叶从第一桨叶中伸出；当伸缩桨叶处于收缩状态时，第一桨叶收缩于桨毂的开口槽内，第二桨叶收缩于第一桨叶的空腔内；采用上述结构的伸缩桨叶，通过第一桨叶和第二桨叶的伸缩能够增大桨叶面积，从而提高螺旋桨推力，增加其推进性能；当关闭发动机后，可以将第一桨叶和第二桨叶收缩至桨毂内，减少水流与桨叶偏角对水下机器人航行稳定性的影响，从而提高水下机器人的航向稳定性。
25.2、本实用新型伸缩桨叶的驱动机构为对称安装于桨毂的开口槽槽底的两个气缸；传动机构包括第一销轴、第一剪叉臂、第二销轴、第二剪叉臂以及第三销轴；通过设置于开口槽槽底、第一桨叶和第二桨叶的导向滑槽对剪叉臂端部的销轴进行滑动导向，导向滑槽的延伸方向与伸缩桨叶的伸缩方向垂直设置；气缸的活塞杆与第一销轴固定连接，用于驱动第一销轴在导向滑槽内移动，从而实现第一剪叉臂和第二剪叉臂的变形，完成第一桨叶和第二桨叶的伸缩。
26.3、本实用新型伸缩桨叶在桨毂的开口槽内壁对称设置有沿伸缩桨叶的伸缩方向延伸的第一滑轨；在第二导向滑槽的两端部设置有第一滑块；第一滑块与第一滑轨滑动配
合，用于对第一桨叶的伸缩进行导向；在第一桨叶的空腔内壁对称设置有与第一滑轨平行的第二滑轨；在第三导向滑槽的两端部设置有第二滑块；第二滑块与第二滑轨滑动配合，用于对第二桨叶的伸缩进行导向；因此，通过设置于第一桨叶和第二桨叶端部的滑块与对应的滑轨配合，能够在第一桨叶和第二桨叶伸缩过程中对其进行导向和支承，使得第一桨叶和第二桨叶能够按照预定的姿态进行工作，并保证工作的可靠性和稳定性。
27.4、本实用新型的伸缩桨叶的第一滑块和第二滑块内置有电磁铁，在第一桨叶和第二桨叶伸缩到位后，可以通过控制器对电磁铁通电产生电磁力，从而使得第一滑块、第二滑块通过电磁力吸附于对应的滑轨上，将滑块与滑轨相对固定，从而实现第一桨叶和第二桨叶的伸展长度固定，提高伸缩桨叶的工作稳定性。
附图说明
28.图1为本实用新型伸缩桨叶的原理结构示意图。
29.其中，1-第一桨叶，2-第二桨叶，3-气缸，4-桨毂，5-开口槽，6-空腔，7-第一导向滑槽，8-第二导向滑槽，9-第三导向滑槽，10-第一销轴，11-第一剪叉臂，12-第二销轴，13-第二剪叉臂，14-第三销轴，15-活塞杆，16-第一滑轨，17-第一滑块，18-第二滑轨，19-第二滑块，20-第一支架，21-第二支架，22-第三支架，23-控制器
具体实施方式
30.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
31.本实用新型实施例提供了一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶，如图1结构所示，该伸缩桨叶安装于桨毂4，并包括第一桨叶1、第二桨叶2、驱动机构以及传动机构；在本实施例中，驱动机构以气缸3为例进行说明，传动机构以剪叉臂为例进行说明；
32.第一桨叶1滑动配合地安装于桨毂4的开口槽5内，并设置有用于容置第二桨叶2的空腔6；通过第一桨叶1相对桨毂4的滑动，可以从桨毂4的开口槽5中伸出到桨毂4外侧，也可以从桨毂4外侧收缩到桨毂4的开口槽5内；
33.第二桨叶2滑动配合地安装于第一桨叶1；通过第二桨叶2相对第一桨叶1的滑动，可以从第一桨叶1的空腔6中伸出到第一桨叶1的外侧，也可以从第一桨叶1的外侧收缩到第一桨叶1的空腔6中；
34.驱动机构固定安装于桨毂4的开口槽5内，并通过传动机构与第一桨叶1和第二桨叶2传动连接，用于驱动第一桨叶1和第二桨叶2进行伸缩；
35.伸缩桨叶具有伸展状态和收缩状态；图1中示出了处于伸展状态的伸缩桨叶，当伸缩桨叶处于伸展状态时，第一桨叶1从桨毂4的开口槽5内伸出，第二桨叶2从第一桨叶1中伸出；当伸缩桨叶处于收缩状态时，第一桨叶1收缩于桨毂4的开口槽5内，第二桨叶2收缩于第一桨叶1的空腔6内。
36.由于上述伸缩桨叶包括第一桨叶1、第二桨叶2、驱动机构以及传动机构；第一桨叶1滑动配合地安装于桨毂4的开口槽5内；第二桨叶2滑动配合地安装于第一桨叶1；驱动机构固定安装于桨毂4的开口槽5内，并通过传动机构与第一桨叶1和第二桨叶2传动连接，用于驱动第一桨叶1和第二桨叶2进行伸缩；当伸缩桨叶处于伸展状态时，第一桨叶1从桨毂4的
开口槽5内伸出，第二桨叶2从第一桨叶1中伸出；当伸缩桨叶处于收缩状态时，第一桨叶1收缩于桨毂4的开口槽5内，第二桨叶2收缩于第一桨叶1的空腔6内；采用上述结构的伸缩桨叶，通过第一桨叶1和第二桨叶2的伸缩能够增大桨叶面积，从而提高螺旋桨推力，增加其推进性能；当关闭发动机后，可以将第一桨叶1和第二桨叶2收缩至桨毂4内，减少水流与桨叶偏角对水下机器人航行稳定性的影响，从而提高水下机器人的航向稳定性。
37.一种具体的实施方式中，驱动机构为对称安装于开口槽5的槽底的两个气缸3；如图1所示，在开口槽5的槽底两端相对设置有两个气缸3；
38.在开口槽5的槽底设置有第一导向滑槽7；在第一桨叶1背离第二桨叶2的一端部设置有第二导向滑槽8；第二桨叶2在朝向第一桨叶1的一端部设置有第三导向滑槽9；第一导向滑槽7的延伸方向与伸缩桨叶的伸缩方向垂直设置；第二导向滑槽8的延伸方向和第三导向滑槽9的延伸方向均与第一导向滑槽7的延伸方向平行；第一导向滑槽7、第二导向滑槽8以及第三导向滑槽9的延伸方向均为图1中所示的水平方向；第一桨叶1和第二桨叶2的滑动方向为图1中所示的竖直方向；
39.传动机构包括第一销轴10、第一剪叉臂11、第二销轴12、第二剪叉臂13以及第三销轴14；第一剪叉臂11的一端安装有两个第一销轴10、另一端通过两个第二销轴12与第二剪叉臂13的一端枢接；第二剪叉臂13的另一端安装有两个第三销轴14；
40.第一销轴10滑动配合地安装于第一导向滑槽7内；第二销轴12滑动配合地安装于第二导向滑槽8内；第三销轴14滑动配合地安装于第三导向滑槽9内；
41.气缸3的活塞杆15与第一销轴10固定连接，用于驱动第一销轴10在第一导向滑槽7内移动，从而实现第一剪叉臂11和第二剪叉臂13的变形。
42.上述伸缩桨叶的驱动机构为对称安装于桨毂4的开口槽5槽底的两个气缸3；传动机构包括第一销轴10、第一剪叉臂11、第二销轴12、第二剪叉臂13以及第三销轴14；通过设置于开口槽5槽底、第一桨叶1和第二桨叶2的导向滑槽对剪叉臂端部的销轴进行滑动导向，导向滑槽的延伸方向与伸缩桨叶的伸缩方向垂直设置；气缸3的活塞杆15与第一销轴10固定连接，用于驱动第一销轴10在导向滑槽内移动，通过两个第一销轴10之间距离的变化实现第一剪叉臂11和第二剪叉臂13的变形，同时通过第二销轴12和第三销轴14在对应导向槽内的滑动，完成第一桨叶1和第二桨叶2的伸缩。
43.更进一步地，如图1所示，在桨毂4的开口槽5内壁对称设置有沿伸缩桨叶的伸缩方向延伸的第一滑轨16；在第二导向滑槽8的两端部设置有第一滑块17；第一滑块17与第一滑轨16滑动配合，用于对第一桨叶1的伸缩进行导向；
44.在第一桨叶1的空腔6内壁对称设置有与第一滑轨16平行的第二滑轨18；在第三导向滑槽9的两端部设置有第二滑块19；第二滑块19与第二滑轨18滑动配合，用于对第二桨叶2的伸缩进行导向。
45.上述伸缩桨叶在桨毂4的开口槽5内壁对称设置有沿伸缩桨叶的伸缩方向延伸的第一滑轨16；在第二导向滑槽8的两端部设置有第一滑块17；第一滑块17与第一滑轨16滑动配合，用于对第一桨叶1的伸缩进行导向；在第一桨叶1的空腔6内壁对称设置有与第一滑轨16平行的第二滑轨18；在第三导向滑槽9的两端部设置有第二滑块19；第二滑块19与第二滑轨18滑动配合，用于对第二桨叶2的伸缩进行导向；因此，通过设置于第一桨叶1和第二桨叶2端部的滑块与对应的滑轨配合，能够在第一桨叶1和第二桨叶2伸缩过程中对其进行导向
和支承，使得第一桨叶1和第二桨叶2能够按照预定的姿态进行工作，并保证工作的可靠性和稳定性。
46.具体地，如图1所示，在开口槽5的槽底固定安装有第一支架20；第一支架20设置有形成第一导向滑槽7的镂空结构；在第一桨叶1背离第二桨叶2的一端部设置有第二支架21；第二支架21设置有形成第二导向滑槽8的镂空结构；第二桨叶2在朝向第一桨叶1的一端部设置有第三支架22；第三支架22设置有形成第三导向滑槽9的镂空结构。
47.在上述各种实施例的基础上，为了方便进行控制，上述伸缩桨叶还可以包括控制器23；第一滑块17和第二滑块19均内置有电磁铁，电磁铁通过导线与控制器23相连；气缸3设置有位移传感器和电磁阀；位移传感器和电磁阀均与控制器23相连；位移传感器用于检测活塞杆15的位移；电磁阀用于控制气缸3的启停。
48.由于在伸缩桨叶的第一滑块17和第二滑块19内置有电磁铁，在第一桨叶1和第二桨叶2伸缩到位后，可以通过控制器23对电磁铁通电产生电磁力，从而使得第一滑块17、第二滑块19通过电磁力吸附于对应的滑轨上，使滑块相对固定于滑轨，实现第一桨叶1与桨毂4之间、以及第二桨叶2与第一桨叶1之间的固定，从而将第一桨叶1和第二桨叶2的位置固定，使第一桨叶1和第二桨叶2能够在某个确定位置稳定工作，提高伸缩桨叶的工作稳定性。
49.综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶，其特征在于，包括第一桨叶、第二桨叶、驱动机构以及传动机构；所述第一桨叶滑动配合地安装于桨毂的开口槽内，并设置有用于容置所述第二桨叶的空腔；所述第二桨叶滑动配合地安装于所述第一桨叶；所述驱动机构固定安装于所述桨毂的开口槽内，并通过所述传动机构与所述第一桨叶和所述第二桨叶传动连接，用于驱动所述第一桨叶和所述第二桨叶进行伸缩；所述伸缩桨叶具有伸展状态和收缩状态；当所述伸缩桨叶处于伸展状态时，所述第一桨叶从所述桨毂的开口槽内伸出，所述第二桨叶从所述第一桨叶中伸出；当所述伸缩桨叶处于收缩状态时，所述第一桨叶收缩于所述桨毂的开口槽内，所述第二桨叶收缩于所述第一桨叶的空腔内。2.如权利要求1所述的伸缩桨叶，其特征在于，所述驱动机构为对称安装于所述开口槽的槽底的两个气缸；在所述开口槽的槽底设置有第一导向滑槽；在所述第一桨叶背离所述第二桨叶的一端部设置有第二导向滑槽；所述第二桨叶在朝向所述第一桨叶的一端部设置有第三导向滑槽；所述第一导向滑槽的延伸方向与所述伸缩桨叶的伸缩方向垂直设置；所述第二导向滑槽的延伸方向和所述第三导向滑槽的延伸方向均与所述第一导向滑槽的延伸方向平行；所述传动机构包括第一销轴、第一剪叉臂、第二销轴、第二剪叉臂以及第三销轴；所述第一剪叉臂的一端安装有两个所述第一销轴、另一端通过两个所述第二销轴与所述第二剪叉臂的一端枢接；所述第二剪叉臂的另一端安装有两个所述第三销轴；所述第一销轴滑动配合地安装于所述第一导向滑槽内；所述第二销轴滑动配合地安装于所述第二导向滑槽内；所述第三销轴滑动配合地安装于所述第三导向滑槽内；所述气缸的活塞杆与所述第一销轴固定连接，用于驱动所述第一销轴在所述第一导向滑槽内移动，从而实现所述第一剪叉臂和所述第二剪叉臂的变形。3.如权利要求2所述的伸缩桨叶，其特征在于，在所述桨毂的开口槽内壁对称设置有沿所述伸缩桨叶的伸缩方向延伸的第一滑轨；在所述第二导向滑槽的两端部设置有第一滑块；所述第一滑块与所述第一滑轨滑动配合，用于对所述第一桨叶的伸缩进行导向；在所述第一桨叶的空腔内壁对称设置有与所述第一滑轨平行的第二滑轨；在所述第三导向滑槽的两端部设置有第二滑块；所述第二滑块与所述第二滑轨滑动配合，用于对所述第二桨叶的伸缩进行导向。4.如权利要求2所述的伸缩桨叶，其特征在于，在所述开口槽的槽底固定安装有第一支架；所述第一支架设置有形成所述第一导向滑槽的镂空结构；在所述第一桨叶背离所述第二桨叶的一端部设置有第二支架；所述第二支架设置有形成所述第二导向滑槽的镂空结构；所述第二桨叶在朝向所述第一桨叶的一端部设置有第三支架；所述第三支架设置有形成所述第三导向滑槽的镂空结构。5.如权利要求3所述的伸缩桨叶，其特征在于，还包括控制器；所述第一滑块和所述第二滑块均内置有电磁铁，所述电磁铁通过导线与所述控制器相连；
所述气缸设置有位移传感器和电磁阀；所述位移传感器和所述电磁阀均与所述控制器相连；所述位移传感器用于检测所述活塞杆的位移；所述电磁阀用于控制所述气缸的启停。

技术总结
本实用新型公开了一种用于提高水下机器人航行稳定性和推力的伸缩桨叶，该伸缩桨叶包括第一桨叶、第二桨叶、驱动机构以及传动机构；第一桨叶滑动配合地安装于桨毂的开口槽内，并设置有空腔；第二桨叶滑动配合地安装于第一桨叶；驱动机构固定安装于桨毂的开口槽内，并通过传动机构与第一桨叶和第二桨叶传动连接；伸缩桨叶具有伸展状态和收缩状态。上述伸缩桨叶通过第一桨叶和第二桨叶的伸缩改变桨叶面积从而改变螺旋桨推力，并且缩至桨毂内能够减少水流与桨叶偏角对水下机器人航行稳定性的影响。响。响。


技术研发人员：水源可 可伟 邹林
受保护的技术使用者：河北汉光重工有限责任公司
技术研发日：2022.09.16
技术公布日：2023/5/26