技术领域
[0001] 本
发明涉及的是一种
船舶与海洋结构物推进与操纵装置，具体地说是一种吊舱式仿生推进器。
背景技术
[0002] 当前无论是
水面船舶还是水下的潜器，绝大多数采用传统的螺旋桨做为推进器。虽然这种推进器现今有其非常大的优势，但在一些特殊的环境下，存在着局限性。螺旋桨伴有较大的噪音和尾涡。螺旋桨推进器的这些问题不利于开发具有大范围转移能
力和高机动性的水下机器鱼，为克服这些问题，适应未来水下机器鱼技术发展的要求，人们在开发新
能源的同时，也在积极寻找性能更加优良的新型推进方式。如何设计和制造高性能的仿生推进的机器鱼，成为一个新兴的热点问题。
[0003] 吊舱推进器是一种新型推进方式，它悬挂在船的下部集推进与操纵装置于一体，省去了传统的推进器轴系和
舵，优化了水动力性能，可以节省船内大量的空间，增加了船舶设计、建造和使用的灵活性。吊舱推进器作为新型的船舶推进系统，其空间配置，可以节省舱容，简化安装，振动小，噪声低，极大的提高了船舶的
操纵性和机动性，具有广阔的市场潜力和极高的应用价值。
[0004] 由于海洋开发的需要，各主要海洋大国都十分重视新型推进船舶的开发与利用。传统船舶采用桨-舵作为推进和操纵系统，因而存在很多的局限性。利用
仿生学原理，开发类似海豚或金枪鱼等鱼类的推进技术，以降低能耗和噪音、提高推进效率，是一个很有前途的研究方向之一。
[0005] 结合仿生推进与吊舱推进两种新型的推进方式，开发一种仿生吊舱推进器，这种新型的仿生吊舱推进器有着广泛的应用前景。仿生学研究表明，仿鱼鳍推进模式具有高
稳定性、优良的机动性和隐蔽性，是鱼类适应复杂的水下环境以及上亿年自然进化的结果。目前水下仿生技术研究方面，众多的研究主要集中于尾鳍的运动和鱼体的运动。用尾鳍摆动作为推进的方式，虽然与螺旋桨相比具有一定的优势，但是仍然具有不少缺点。例如在水中的灵活性不够，致使其在转弯和掉头的时候很不灵活；在机器鱼的前进过程中，产生摆艏的现象，
姿态不稳定，头尾难以协调，不能一直沿着直线方向前进；仿生传动机构传动效率不高，致使其在工程应用中有很大的局限性。利用吊舱式推进方式和简单可靠的传动装置，将推进
电机和摆动装置布置在吊舱内，实现多尾鳍摆动推进，很好的解决了单尾仿生推进存在的摆艏和传动机构效率较低的问题。同时，仿生吊舱推进器具有广阔的应用前景。
[0006] 中国
专利申请号为200510030439，名称为“仿鱼形吊舱推进器”的专利申请文件中公开了一种仿鱼
流线型的吊舱，大它仍是以螺旋桨为推进装置。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种具有较大的推进功率，保证仿生推进器具有良好的实际应用前景的仿生吊舱推进器。
[0008] 本发明的目的是这样实现的：包括安装在吊舱内的
驱动电机，驱动电机与
曲轴相连，曲轴为四
连杆轴曲轴其上连接四根连杆轴，两个
相位差180°的连杆轴为一组，每组连杆轴相互成十字形垂直布置，每根连杆轴连接摇杆，每根摇杆通过尾柄与尾鳍相连。
[0009] 本发明还可以包括：
[0011] 2、吊舱内有十字型布置的两条环形肋骨，两个十字形
支架固定在肋骨上，一个支架安装电机舱，支架与肋骨连接处安装摇杆的交接点；另一个支架安装曲轴的
轴承座。
[0012] 3、尾鳍为刚性结构，尾鳍通过
橡胶块与尾柄连接，橡胶块上均匀布置小金属块。
[0013] 本发明是对现有传统推进方式的革新，主要包括球形吊舱、摆动推进机构、尾柄尾鳍等三部分。该推进器为吊舱式电力仿生推进系统，就是利用曲轴和连杆将电机的转动实现为尾鳍的摆动，从而制成一个独立的推进器，并吊挂在船体底部，该推进器可以通过转向电机和
齿轮箱实现360°水平旋转(与吊舱推进器相同)，这样，推进的方位
角可以人为地进行控制和调节，其直接结果就是取消了舵机系统及相应的操作机构。由于推进系统本身完全包含在吊舱内，所以船体上就省去了一些附属部分，如轴支架和常用的艉肋骨和舵，而且船内也没有艉轴和
减速齿轮装置，船内电站的
位置不再受
原动机的限制。
[0014] 此推进器分为水密和非水密两部分，水密部分为电机舱，其他部分均为非水密。十字型布置的两条环形肋骨，将推进器的整体
框架撑起，
外壳用玻璃
钢制成，整体形成吊舱。两个十字形支架固定在肋骨上，一个支架安装电机舱，支架与肋骨连接处安装摇杆的交接点；另一个支架安装曲轴的轴承座。
[0015] 本发明的推进器是利用尾鳍摆动实现推进的。所选的传动机构为曲轴
连杆机构，出发点是把旋转运动转化为摆动。四个连杆与曲轴连杆轴相连，两个连杆轴一组，每组连杆轴
相位差为180°，连杆与摇杆和尾柄连接，两组连杆轴的相位差为90°，这样，四个尾鳍将两个为一组实现以相位差为180°相向摆动，并且每组相位差为90°，从而保证推进器稳定的功率输出和传动机构的平稳运行。
附图说明
[0016] 图1仿生推进器水平剖面示意图；
[0017] 图2仿生推进器垂直剖面示意图；
[0018] 图3仿生推进器尾柄与尾鳍连接示意图。
具体实施方式
[0019] 下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：
[0020] 在图1-3中各符号的含义为：1.驱动电机、2.电机舱、3.连杆I、4.连杆II、5.曲轴、6.支架、7.摇杆I、8.摇杆II、9.连杆III、10.连杆IV、11.摇杆III、12.摇杆IV、13.尾柄、14.尾鳍、15.外壳。
[0021] 仿生推进器采用四尾鳍推进，目的在于增加推进的功率。通过简单的机构实现尾鳍的摆动，并将传动机构布置在吊舱内，有利于推进器高效推进，而且增加了推进系统的可靠性。
[0022] 如图1、2所示，仿生推进器驱动电机1通过曲轴5，利用连杆3、4，带动摇杆7、8在水平面内摆动，摇杆尾端连接尾柄和尾鳍；利用连杆9、10，带动摇杆11、12在垂直面内摆动，摇杆尾端连接尾柄和尾鳍。曲轴5为四连杆轴曲轴，两个相位差180°的连杆轴为一组，每组连杆轴相互成十字形垂直布置。这样，摇杆7和摇杆8相向开合摆动，摇杆11和摇杆12相向开合摆动，摇杆7、8和摇杆11、12开合摆动的相位差为90°，从而保证推进系统传动机构的平稳运行。
[0023] 尾鳍14为刚性结构，利用橡胶块与尾柄13连接，如图3所示，橡胶块上均匀布置小金属块，这样，可以保证尾柄和尾鳍在摆动时有一定的相位差。
[0024] 仿生推进器传动机构简单可靠，四尾鳍推进，具有较大的推进功率，保证仿生推进器在水面舰船和潜艇潜器上具有良好的实际应用前景。
