一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置的制作方法

1.本实用新型涉及无人帆船的翼帆控制装置技术领域，具体而言，涉及一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置。


背景技术：

2.无人帆船是一种以海洋可再生能源为驱动的新型海气界面移动观测平台。翼帆是用于无人帆船的新型风帆，整体结构类似于飞机机翼。使用翼帆时，需要调节翼帆的转角，也就是调节翼帆对风的攻角以获取最佳推力。
3.申请号为cn202020163091.1的中国实用新型专利中，转帆装置包括蜗杆、传动组件，蜗杆轴及蜗轮；现有翼帆旋转装置适用于涡轮蜗杆型减速形式，由于海上风向风速变化频繁，所以需要旋转机构要有耐用性可靠性，涡轮蜗杆结构相比齿轮传动减速其耐用性低，更易损坏；现有的翼帆旋转结构的结构复杂，装配要求高，不易安装；现有结构对于各结构件型号要求高，对于不同尺寸的船舶其无法完成适配。
4.为此，我们提出一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，其使用齿轮传动，耐用性高，不易损坏，同时能够实现精度更高的传动效果，易于组装、固定；此外，其各部分机械构件能够根据不同型号的船型进行设备选择并更换；易于观察和更换损坏的构件。
6.本实用新型的实施例是这样实现的：
7.本技术实施例提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，其包括电机、减速装置、第一齿轮、第二齿轮、风帆轴系和固定座；电机的输出端与减速装置的输入端连接，减速装置的输出端上设置有第一齿轮；固定座上穿设有风帆轴系，风帆轴系上设置有第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，减速装置与固定座连接。
8.本实用新型在使用时，电机产生动力带动减速装置，减速装置实现对转速的减速，第一齿轮与第二齿轮啮合，实现对减速装置输出轴转速的传动，固定座对减速装置和风帆轴系起到固定作用。
9.本实用新型通过使用第一齿轮和第二齿轮啮合传动的方式代替现有翼帆旋转装置的涡轮蜗杆型减速形式，使得整个装置耐用性高，不易损坏，同时能够实现精度更高的传动效果。
10.减速装置也称减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。在本实用新型中，传动零件为齿轮。
11.在本实用新型的一些实施例中，还包括位置传感器、第一皮带轮、第二皮带轮和皮带，位置传感器设置于固定座的外侧，位置传感器的输入端上设置有第一皮带轮，风帆轴系
上设置有第二皮带轮，第一皮带轮和第二皮带轮通过皮带实现联动。当风帆轴系旋转时，带动第二皮带轮转动，第二皮带轮通过皮带同步带动第一皮带轮转动，第一皮带轮转动会实现位置传感器产生旋转角度电信号，实现对风帆转动角度和风帆角度的监测。
12.在本实用新型的一些实施例中，上述位置传感器与固定座通过延伸片固定连接。位置传感器与延伸片通过螺丝固定连接，延伸片与固定座焊接或通过螺丝固定连接；此外，固定座侧边上还对应皮带设置有避让孔，方便皮带穿过固定座的侧壁连通第一皮带轮和第二皮带轮。
13.在本实用新型的一些实施例中，上述第一皮带轮通过机米螺丝与位置传感器固定连接，第二皮带轮通过机米螺丝与风帆轴系固定连接。
14.在本实用新型的一些实施例中，还包括第一法兰座、第二法兰座以及第一固定环和第二固定环，风帆轴系分别穿设于第一法兰座及第二法兰座，第一法兰座与帆船甲板及固定座固定连接，第二法兰座与固定座固定连接，所述第一固定环和第二固定环分别设置于第一法兰座及第二法兰座的尾端并与风帆轴系连接。
15.在本实用新型的一些实施例中，上述风帆轴系与船面垂直设置。
16.在本实用新型的一些实施例中，上述第一法兰座与述固定座及帆船甲板均通过螺丝固定连接。螺丝依次穿过第一法兰座、帆船甲板以及固定座将三者固定连接。
17.在本实用新型的一些实施例中，上述第一法兰座与所述第一固定环、所述第二法兰座与述第二固定环均通过螺丝固定连接。
18.在本实用新型的一些实施例中，上述第二齿轮与风帆轴系通过键固定连接。键是指机械传动中的键，主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。如减速器中齿轮与轴的联结。
19.在本实用新型的一些实施例中，上述固定座与帆船船舱内部结构固定连接。固定座上设置有螺纹孔，能够与帆船甲板等通过螺丝连接。
20.相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：
21.(1)本实用新型通过使用第一齿轮和第二齿轮啮合传动的方式代替现有翼帆旋转装置的涡轮蜗杆型减速形式，使得整个装置耐用性高，不易损坏，同时能够实现精度更高的传动效果。
22.(2)本实用新型结构简单，易于组装、固定。
23.(3)本实用新型各部分机械构件能够根据不同型号的船型进行设备选择并更换；易于观察和更换损坏的构件。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本实用新型的传动组件的结构示意图；
26.图2为位置传感器组件的结构示意图；
27.图3为固定座的结构示意图。
28.图标：1、电机；2、减速装置；3、第一齿轮；4、第一法兰座；5、第二固定环；6、第二齿轮；7、固定座；8、第二法兰座；9、风帆轴系；10、第一固定环；11、帆船甲板；12、皮带；13、第二皮带轮；14、第一皮带轮；15、延伸片；16、位置传感器。
具体实施方式
29.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
30.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
32.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
34.在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.实施例1
36.本实施例提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，如图1所示，包括电机1、减速装置2、第一齿轮3、第二齿轮6、风帆轴系9和固定座7；电机1的输出端与减速装置2的输入端连接，减速装置2的输出端上设置有第一齿轮3；固定座7上穿设有风帆轴系9，风帆轴系9上设置有第二齿轮6，第一齿轮3与第二齿轮6啮合，减速装置2与固定座7连接。
37.本实用新型在使用时，电机1产生动力带动减速装置2，减速装置2实现对转速的减速，第一齿轮3与第二齿轮6啮合，实现对减速装置2输出轴转速的传动，固定座7对减速装置2和风帆轴系9起到固定作用。
38.蜗杆传动时只能正向传动反向则被锁定即其主动轮与被动轮不能互换，由于其结构特点导致传动过程中存在轴向力传动效率较低；齿轮传动时则可正逆传动即主动轮与被
动轮可互换，齿轮传动的传动效率较高；蜗杆传动效率低、发热量大和磨损严重，蜗轮齿圈部分经常用减磨性能好的有色金属(如青铜)制造，成本高等缺点。
39.本实用新型通过使用第一齿轮3和第二齿轮6啮合传动的方式代替现有翼帆旋转装置的涡轮蜗杆型减速形式，使得整个装置耐用性高，不易损坏，同时能够实现精度更高的传动效果。
40.减速装置2也称减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。在本实用新型中，传动零件为齿轮。
41.实施例2
42.本实施例提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，如图2所示，其与实施例1基本相同，二者的主要区别在于：还包括位置传感器16、第一皮带轮14、第二皮带轮13和皮带12，位置传感器16设置于固定座7的外侧，位置传感器16的输入端上设置有第一皮带轮14，风帆轴系9上设置有第二皮带轮13，第一皮带轮14和第二皮带轮13通过皮带12实现联动。当风帆轴系9旋转时，带动第二皮带轮13转动，第二皮带轮13通过皮带12同步带动第一皮带轮14转动，第一皮带轮14转动会实现位置传感器16产生旋转角度电信号，实现对风帆转动角度和风帆角度的监测。
43.进一步地，如图2所示，位置传感器16与固定座7通过延伸片15固定连接。位置传感器16与延伸片15通过螺丝固定连接，延伸片15与固定座7焊接或通过螺丝固定连接；此外，固定座7侧边上还对应皮带12设置有避让孔，方便皮带12穿过固定座7的侧壁连通第一皮带轮14和第二皮带轮13。
44.进一步地，第一皮带轮14通过机米螺丝与位置传感器16固定连接，第二皮带轮13通过机米螺丝与风帆轴系9固定连接。机米螺丝也叫无头止付螺丝，牙为机丝牙，像米粒一样，所以叫机米。机米螺丝的一端为内六角，另一端有好几种标准，如din916,din915,din914,din913。机米螺丝中的十字槽的梅花槽，一字槽，也就是开槽机米螺丝。由于机米螺丝没有螺丝头，能够完全拧入螺丝孔中隐藏，因此不会在皮带12轮的轮面凸出，影响皮带12的工作。
45.实施例3
46.本实施例提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，如图2所示，其与实施例1或实施例2基本相同，二者的主要区别在于：还包括第一法兰座4、第二法兰座8以及第一固定环10和第二固定环5，风帆轴系9分别穿设于第一法兰座4及第二法兰座8，第一法兰座4与帆船甲板11及固定座7固定连接，第二法兰座8与固定座7固定连接，所以第一固定环10和第二固定环5分别设置于第一法兰座4及第二法兰座8的尾端并与风帆轴系9连接。
47.进一步地，风帆轴系9与船面垂直设置。第一法兰座4和第二法兰座8用于对风帆轴系9进行垂直定位，保持风帆轴系9的垂直状态；而第一固定环10和第二固定环5用于限制风帆轴系9的上下移动。调节第一固定环10和第二固定环5的位置能够调节风帆轴系9的高度；调节第一固定环10和第二固定环5通过螺丝实现与风帆轴系9的夹紧固定。使用法兰座与固定座7来限位，其易于组装、固定，且能够根据不同型号的船型进行选择并更换，易于观察和更换损坏的构件。
48.进一步地，如图1所示，第一法兰座4与固定座7及帆船甲板11通过螺丝固定连接。
螺丝依次穿过第一法兰座4、帆船甲板11以及固定座7将三者固定连接。
49.进一步地，如图2所示，第一法兰座4与第一固定环10、第二法兰座8与第二固定环5均通过螺丝固定连接。
50.进一步地，第二齿轮6与风帆轴系9通过键固定连接。键是指机械传动中的键，主要用作轴和轴上零件之间的周向固定以传递扭矩，有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。如减速器中齿轮与轴的联结。
51.进一步地，如图3所示，固定座7与帆船船舱内部结构固定连接。固定座7上设置有螺纹孔，能够与帆船甲板11等通过螺丝连接。
52.综上，本实用新型的实施例提供一种用于实时控制并反馈翼帆运动的机械装置，至少具有如下优点或有益效果：
53.(1)本实用新型通过使用第一齿轮3和第二齿轮6啮合传动的方式代替现有翼帆旋转装置的涡轮蜗杆型减速形式，使得整个装置耐用性高，不易损坏，同时能够实现精度更高的传动效果。
54.(2)本实用新型结构简单，易于组装、固定。
55.(3)本实用新型各部分机械构件能够根据不同型号的船型进行设备选择并更换；易于观察和更换损坏的构件。
56.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。