一种双速比的水空两用动力装置

本发明属于推进，具体涉及一种双速比的水空两用动力装置。

背景技术：

1、跨介质巡航器目前在国内外呈现非常火热的状态，相关研究已有初步进展。英国布里斯托大学研制出可应用于潜空跨介质航行器的仿生翼结构。其模仿鱼类的鳍，利用扑翼作为动力来源。北京航空航天大学开发了一款仿鲣鸟潜空跨介质航行器，机翼为中空结构，机翼后掠角可根据不同工作状态进行调节，该原型机注重水空跨域能力，由于动力的约束，无法在水下进行过多自由度的潜航控制。奥克兰大学研发了loon copter跨域航行器，使用浮力仓完成上浮与下潜。哈尔滨工程大学开发了长弓系列潜空跨介质航行器，采取固定翼与折叠翼的构型，完成了空中飞行水面游弋水下航行的任务。

2、上述水空跨域巡航器均应用了不同的动力和浮力单元，如扑翼式动力单元、螺旋桨式动力单元等。但其都有些许缺陷，扑翼式动力单元能够在水下自由航行，但由于属于软体结构，其无法完成空中飞行动作，而螺旋桨式动力单元扭矩范围较小，在水下的活动能力和活动范围有限。所以，水空跨域巡航器的推进单元成为了这一领域的核心之一，该类推进单元不但要满足极高的转速要求，而且还要满足大的扭矩范围要求，所以研制一款新型水空推进器是需要的。

3、中国专利cn114516396b公开了一种微型双速水空两用推进器，包括：动力装置、转速切换装置、桨轴、伸张面积自适应装置以及桨叶；其中，当传动主轴正转时，转速切换装置驱动桨轴以第一转速转动，使桨叶的长度方向与桨轴的径向呈第一夹角；当传动主轴反转时，转速切换装置驱动桨轴以第二转速转动，使桨叶的长度方向与桨轴的径向呈第二夹角。转动主轴正转时，桨轴的转速较高，桨叶的伸张面积较大，产生大面积的高速气流，适合在空中工作；转动主轴反转时，桨轴的转速较低，桨叶的伸张面积较小，利用周围的伴流，减小桨叶运行造成的附加质量，适合在水中工作。但该发明的转速切换装置部分减速机的齿轮需要进行非标定制，就造成了齿轮啮合过程中精度不高，同时波齿与波齿之间是通过拨杆进行拨动，四个拨杆的强度属于受力线不闭合的一种结构方式，在传递大扭矩时，原减速机容易发生结构变形，并且该发明的减速机没有使用软齿轮，而是使用两个硬齿轮模拟软齿轮，在实际应用中，齿轮的齿形要在原来的渐开线基础上，将齿牙进行二次加工，这造成了原减速机的减速比不能任意配比，只能配比一些具有特殊数值的比例，该减速机的传递主轴需要与动力电机进行紧配合(即换轴，将原电机的传动轴拆下，换成减速机的传动轴)，这样会导致电机原本内部结构受到轻微破坏，严重情况可能造成松动。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种双速比的水空两用动力装置.

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供了一种双速比的水空两用动力装置，包括：

4、动力输入装置；

5、转速变换输出装置，与动力输入装置的输入传动轴连接；

6、输出转接盘，与所述转速变换输出装置的输出齿轮轴连接；

7、叶片自适应转动装置，与所述输出转接盘连接；

8、桨叶，与所述叶片自适应转动装置转动连接；

9、管夹，与所述转速变换输出装置的壳体连接；

10、其中，当所述动力输入装置的输入传动轴以第一转速逆时针旋转时，所述转速变换输出装置驱动所述桨叶以半径为第一预设值第一转速逆时针转动；

11、当所述动力输入装置的输入传动轴以第一转速顺时针旋转时，所述转速变换输出装置驱动所述桨叶以半径为第二预设值第二转速逆时针转动；

12、所述第一转速大于所述第二转速，所述第一预设值大于第二预设值。

13、进一步的，所述动力输入装置包括:输入传动轴、第一深沟球轴承。

14、进一步的，所述输入传动轴主体呈不规则圆柱状，用于传动外部电机的动力，输入传动轴与转速变换装置的多个部件呈紧固配合，输入传动轴与外部器件驱动电机的电机轴通过顶丝固定套接。

15、进一步的，所述第一深沟球轴承与输入传动轴呈紧固配合套接。

16、进一步的，所述转速变换输出装置包括：壳体、单向轴承、内齿圈、行星架、太阳轮、行星轮、中间齿轮、输出齿轮轴、第二深沟球轴承、第三深沟球轴承；

17、进一步的，所述单向轴承与所述输入传动轴呈紧固配合套接；所述内齿圈与所述单向轴承呈紧固配合套接；所述行星架与所述输入传动轴呈紧固配合连接；所述太阳轮与所述输入传动轴固定连接；所述行星轮包括两个上下齿轮固定套件，下齿轮半径大于上齿轮半径，行星轮与所述行星架呈紧固配合套接，下齿轮与所述太阳轮和内齿圈啮合，上齿轮与所述输出齿轮轴和中间齿轮啮合；所述第二深沟球轴承与输出齿轮轴呈紧固配合套接；所述第三深沟球轴承与所述第二深沟球轴承套接，所述太阳轮齿数小于行星轮下齿轮齿数，所述中间齿轮与多个行星轮上齿轮啮合。

18、进一步的，所述行星架总体呈扁平椭圆状，两端突起与行星轮套接。

19、进一步的，所述输出转接盘与所述转速变换输出装置的输出齿轮轴用螺丝紧固连接。

20、进一步的，所述叶片自适应转动装置包括：叶片安装轴、叶片自适应调节装置。

21、进一步的，所述叶片安装轴和所述输出转接盘连接，所述叶片自适应调节装置与所述叶片安装轴螺旋连接，且与所述桨叶通过铰链紧固连接。

22、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

23、(1)本发明相较于其他推进器，其特点在于推进器具有较大的扭矩和转速输出范围，使其能够应用于水和空气两种介质。本发明结构较为简洁，复杂度不高，重量较轻，适合水空两用无人机对于载重要求的苛刻条件。

24、(2)本发明通过使用行星减速机，解决了现有技术中结构易变形、减速比不能任意配比、内部结构易受到破坏而松动等问题。

技术特征：

1.一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述动力输入装置(10)包括:输入传动轴(101)、第一深沟球轴承(102)。

3.根据权利要求2所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述输入传动轴(101)主体呈不规则圆柱状，用于传动外部电机的动力，输入传动轴(101)与转速变换装置(20)的多个部件呈紧固配合，输入传动轴(101)与外部器件驱动电机的电机轴通过顶丝固定套接。

4.根据权利要求2所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述第一深沟球轴承(102)与输入传动轴(101)呈紧固配合套接。

5.根据权利要求1所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述转速变换输出装置(20)包括：壳体(201)、单向轴承(202)、内齿圈(203)、行星架(204)、太阳轮(205)、多个行星轮(206)、中间齿轮(207)、输出齿轮轴(208)、第二深沟球轴承(209)、第三深沟球轴承(2010)。

6.根据权利要求5所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述单向轴承(202)与所述输入传动轴(101)呈紧固配合套接；所述内齿圈(203)与所述单向轴承(202)呈紧固配合套接；所述行星架(204)与所述输入传动轴(101)呈紧固配合连接；所述太阳轮(205)与所述输入传动轴(101)固定连接；所述行星轮(206)包括两个上下齿轮固定套件，下齿轮半径大于上齿轮半径，行星轮(206)与所述行星架(204)呈紧固配合套接，下齿轮与所述太阳轮(205)和内齿圈(203)啮合，上齿轮与所述输出齿轮轴(208)和中间齿轮(207)啮合；所述第二深沟球轴承(209)与输出齿轮轴(208)呈紧固配合套接；所述第三深沟球轴承(2010)与所述第二深沟球轴承(209)套接，所述太阳轮(205)齿数小于行星轮(206)下齿轮齿数，所述中间齿轮(207)与多个行星轮(206)上齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述行星架(204)总体呈扁平椭圆状，两端突起与行星轮(206)套接。

8.根据权利要求1所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述输出转接盘(30)与所述转速变换输出装置(20)的输出齿轮轴(208)用螺丝紧固连接。

9.根据权利要求1所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述叶片自适应转动装置(40)包括：叶片安装轴(401)、叶片自适应调节装置(402)。

10.根据权利要求9所述的一种双速比的水空两用动力装置，其特征在于，所述叶片安装轴(401)和所述输出转接盘(30)连接，所述叶片自适应调节装置(402)与所述叶片安装轴(401)螺旋连接，且与所述桨叶(50)通过铰链紧固连接。

技术总结
本发明公开了一种双速比的水空两用动力装置，主要包括：动力输入装置、转速切换装置以及桨叶。动力输入装置在不同介质下总以高转速低扭矩的状态提供动力，转速切换装置在不同介质下，通过单向轴承和行星减速机构将动力输入转换为满足所处介质要求的扭矩。当动力单元处于空中时，行星减速机构失去作用，转速切换装置的输出等于动力输入装置的转速和扭矩，当动力单元处于水中时，行星减速机构运行，转速切换装置的输出转速小于动力输入装置的转速，转速切换装置输出的扭矩大于动力输入装置的扭矩。转速切换装置的输出轴驱动被动折叠螺旋桨提供动力，且被动折叠螺旋桨根据转速与介质的不同，会被动进行伸张和折叠收缩，保证了不同介质下的高效性。

技术研发人员：陈杰,赵祥丹,何斌,丁玉隆,王歆坤,王晨晓
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/12