一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统

1.本实用新型涉及的是一种传动系统，具体地说是增程式微型燃气轮机传动系统。


背景技术：

2.目前大多数常规水下无人潜航器都是采用螺旋桨作为主推进器或采用套管式推力器。现在最新的推进器是imp(integrated motor propulsor),即电动机——螺旋桨一体化装置。imp主要由圆柱形外罩、螺旋桨和电机组成，圆柱形外罩有一个进水口和一个出水口。螺旋桨安装在外罩内的主轴上，可旋转。电机用于驱动螺旋桨，它包括转子、定子和一个轴承总成，转子与螺旋桨周缘相接，定子与外罩外接，轴承总可以使轴承表面四周的水进行循环，从而既可润滑轴承，又可冷却轴承。叶片安装在外罩内部的大轴上，全部位于螺旋桨的下游侧，这样可以降低螺旋桨转动时的气蚀和气蚀所产生的噪音。转子上安装永磁体，既可提高效率，又可降低噪音。由阻尼条和导电楔构成的鼠笼式结构集成在转子的磁体上，从而有助于电机的起动，同时使磁体与导致去做的谐波电流隔离开。
3.而微型燃气轮机作为小型分布式发电动力装置，具有灵活、安全、洁净、廉价的发电和热电联供方式，符合对能源供给多样化的发展需求。随着微型燃气轮机技术的进一步发展，它的技术优势日益彰显，但不可否认，在相同条件下，微型燃气轮机若要与大型汽轮机在发电成本方面具有竞争力，需采用更低成本的材料和更高效率的发电方法，并尽可能减少系统的组成部件。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供可完成主机直驱、主机充电与直驱、电机直驱、主机充电电机直驱四种模式切换的一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统。
5.本实用新型的目的是这样实现的：
6.本实用新型一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统，其特征是：包括换挡齿轮箱，换挡齿轮箱通过减速箱连接微型燃气轮机，螺旋桨连接换挡齿轮箱，螺旋桨的轴的外部设置充放电模块，充放电模块连接换挡齿轮箱。
7.本实用新型还可以包括：
8.1、所述换挡齿轮箱包括箱体以及位于箱体里的推杆机构、四齿轮离合机构、平面滑块机构、张紧轮离合机构、棘轮离合器；所述推杆机构包括三齿轮架、推杆、推杆架，推杆安装在推杆架上，推杆位于三齿轮架的侧方，推杆在推杆架的带动下前后运动使得三齿轮架旋转；所述四齿轮离合机构包括正转齿轮、主动齿轮、反转齿轮、从动齿轮，三齿轮架上设置正转齿轮、主动齿轮、反转齿轮，三齿轮架下方设置从动齿轮，正转齿轮安装在正转齿轮轴上，主动齿轮安装在主动齿轮轴上，反转齿轮安装在反转齿轮轴上，从动齿轮安装在从动齿轮轴上，随着三齿轮架的旋转，实现正转齿轮与主动齿轮、反转齿轮、从动齿轮的啮合和脱开；所述平面滑块机构包括连杆、滑块、导轨，导轨固定在箱体里，滑块套于导轨之上，连杆分别连接三齿轮架和滑块；所述张紧轮离合机构包括张紧轮、主动带轮、从动带轮，主动
带轮和从动带轮通过张紧带连接，张紧轮同时与张紧带、主动带轮、从动带轮配合，并连接滑块，主动带轮的轴连接推杆架；所述棘轮离合器包括棘轮、拨齿、从动盘、控制旋钮，拨齿安装在从动盘上，控制旋钮的端部位于拨齿旁，控制旋钮的转动带动棘轮与拨齿的啮合或脱开。
9.2、所述充放电模块包括发电机、电池、电机，发电机连接棘轮离合器，电池连接电机，电机连接张紧轮离合机构。
10.本实用新型的优势在于：本实用新型用了四齿轮离合机构7，张紧轮离合器9，棘轮离合器10等机械离合的方式，结构简单，工作性能好，使其一体化于换挡齿轮箱3，在水面水下应用场景的切换中分配其储备能源，使水下无人潜航器实现了四种的运动状况及其相应的正反转，运动更加灵活，其最大航行里程得到进一步的提升。四齿轮离合机构7能控制三种状态：即主机断开、主机驱动螺旋桨5正转、主机驱动螺旋桨5反转。棘轮离合器10能控制发电机4.1是否参与进主机的动力分配，张紧轮离合器9能保证主机驱动时电机4.4脱开，主机脱开时电机4.4接入，减轻了主机驱动时的负载。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构示意图；
12.图2为换档齿轮箱的内部示意图；
13.图3为充电模块的示意图；
14.图4为推杆机构工作示意图；
15.图5为四齿轮换挡机构工作示意图；
16.图6为平面滑块机构的工作示意图；
17.图7为张紧轮机构的工作示意图；
18.图8为棘轮离合器的工作示意图。
具体实施方式
19.下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：
20.结合图1-8，本实用新型包括微型燃气轮机1、减速箱2、换挡齿轮箱3、充放电模块4、螺旋桨5、推杆机构6、四齿轮离合机构7、平面滑块机构8、张紧轮离合机构9、棘轮离合器10；充放电模块4包括发电机4.1，控制板4.2，电池4.3，电机4.4；推杆机构6包括三齿轮架6.1，推杆6.2，推杆架6.3；四齿轮离合机构7包括主动齿轮7.1，正转齿轮7.2，反转齿轮7.3，从动齿轮7.4；平面滑块机构8包括连杆8.1，滑块8.2，导轨8.3；张紧轮离合机构9包括张紧带9.1，主动带轮9.2，从动带轮9.3，张紧轮9.4；棘轮离合器10包括棘轮10.1，拨齿10.2，从动盘10.3，控制旋钮10.4。
21.推杆机构6安装于四齿轮离合机构7侧方，化平动为转动，控制四齿轮机构的离合切换。
22.四齿轮离合机构7通过三齿轮架6.1的旋转调节齿轮啮合与否以及啮合方式而实现正转、反转和空转三种状态的相互转换。
23.平面滑块机构8与四齿轮离合机构7联动，以三齿轮架6.1作为主动杆，实现滑块8.2和张紧轮9.4的往复运动。
24.张紧轮离合机构9受到平面滑块机构8的控制，张紧轮9.4实现往复运动，来控制主动带轮9.2和从动带轮9.3的离合。
25.拨齿10.2与棘轮10.1啮合时，棘轮10.1与从动盘10.3同角速度转动，拨齿10.2与棘轮10.1相离时，只有棘轮10.1转动。
26.发电机4.1在棘轮离合器10的控制可选择充电与否，控制板4.2可根据相应传感器对发电装置实现电压控制与执行控制，电机4.4可由电池4.3供电，传出动力通过张紧轮离合机构9来将动力传递给螺旋桨5。
27.本实用新型可实现如下驱动模式：
28.主机直驱模式：推杆机构6控制四齿轮离合机构7接入，正转齿轮7.2或反转齿轮7.3与从动齿轮7.4啮合，棘轮离合器10断开，张紧轮机构9张紧带9.1松弛，通过切换正转齿轮7.2或反转齿轮7.3来切换螺旋桨5正反转。
29.主机充电并直驱模式：四齿轮离合机构7接入，正转齿轮7.2或反转齿轮7.3与从动齿轮7.4啮合，棘轮离合器10接入，张紧轮机构9张紧带9.1松弛，通过切换正转齿轮7.2或反转齿轮7.3切换螺旋桨5正反转。
30.电机直驱模式：四齿轮离合机构7断开，正转齿轮7.2或反转齿轮7.3与从动齿轮7.4相离，棘轮离合器10断开，张紧轮机构9张紧带9.1绷紧，通过控制电机4.4电流方向来切换螺旋桨5正反转。
31.主机充电电机直驱模式：四齿轮离合机构7断开，正转齿轮7.2或反转齿轮7.3与从动齿轮7.4相离，棘轮离合器10接入，张紧带9.1张紧，通过控制电机4.4电流方向来切换螺旋桨正反转。

技术特征：
1.一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统，其特征是：包括换挡齿轮箱，换挡齿轮箱通过减速箱连接微型燃气轮机，螺旋桨连接换挡齿轮箱，螺旋桨的轴的外部设置充放电模块，充放电模块连接换挡齿轮箱。2.根据权利要求1所述的一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统，其特征是：所述换挡齿轮箱包括箱体以及位于箱体里的推杆机构、四齿轮离合机构、平面滑块机构、张紧轮离合机构、棘轮离合器；所述推杆机构包括三齿轮架、推杆、推杆架，推杆安装在推杆架上，推杆位于三齿轮架的侧方，推杆在推杆架的带动下前后运动使得三齿轮架旋转；所述四齿轮离合机构包括正转齿轮、主动齿轮、反转齿轮、从动齿轮，三齿轮架上设置正转齿轮、主动齿轮、反转齿轮，三齿轮架下方设置从动齿轮，正转齿轮安装在正转齿轮轴上，主动齿轮安装在主动齿轮轴上，反转齿轮安装在反转齿轮轴上，从动齿轮安装在从动齿轮轴上，随着三齿轮架的旋转，实现正转齿轮与主动齿轮、反转齿轮、从动齿轮的啮合和脱开；所述平面滑块机构包括连杆、滑块、导轨，导轨固定在箱体里，滑块套于导轨之上，连杆分别连接三齿轮架和滑块；所述张紧轮离合机构包括张紧轮、主动带轮、从动带轮，主动带轮和从动带轮通过张紧带连接，张紧轮同时与张紧带、主动带轮、从动带轮配合，并连接滑块，主动带轮的轴连接推杆架；所述棘轮离合器包括棘轮、拨齿、从动盘、控制旋钮，拨齿安装在从动盘上，控制旋钮的端部位于拨齿旁，控制旋钮的转动带动棘轮与拨齿的啮合或脱开。3.根据权利要求2所述的一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统，其特征是：所述充放电模块包括发电机、电池、电机，发电机连接棘轮离合器，电池连接电机，电机连接张紧轮离合机构。

技术总结
本实用新型的目的在于提供一种基于增程式微型燃气轮机的传动系统，包括换挡齿轮箱，换挡齿轮箱通过减速箱连接微型燃气轮机，螺旋桨连接换挡齿轮箱，螺旋桨的轴的外部设置充放电模块，充放电模块连接换挡齿轮箱。本实用新型用了四齿轮离合机构、张紧轮离合器、棘轮离合器等机械离合的方式，结构简单，工作性能好，使其一体化于换挡齿轮箱，在水面水下应用场景的切换中分配其储备能源，使水下无人潜航器实现了四种的运动状况及其相应的正反转，运动更加灵活，其最大航行里程得到进一步的提升。其最大航行里程得到进一步的提升。其最大航行里程得到进一步的提升。


技术研发人员：范耀华 康泽林 刘晓龙 王忠义 王萌 王艳华 万雷
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2022.10.13
技术公布日：2023/4/17