無人水面航行器全向推進裝置研究

1、附件序號： 編碼： 天津大學第九屆“挑戰(zhàn)杯”學生課外學術科技作品競賽作品申報書作品名稱： 無人水面航行器全向推進裝置研究 學 院： 機械工程學院 申報者姓名（集體名稱）： 機械科協 類別：自然科學類學術論文哲學社會科學類社會調查報告和學術論文科技發(fā)明制作類科技發(fā)明制作類 A2申報者情況（集體項目）說明：1必須由申報者本人按要求填寫；2. 申報者代表必須是所有作者中學歷最高者，其余作者按學歷高低排列；3本表中的學籍管理部門簽章視為對申報者情況的確認。申報者代表情況姓名穆貽德性別男出生年月1992.7.20院系專業(yè)機械工程學院工業(yè)設計專業(yè)年級大三學歷本科學制4入學時間2010作品名稱無人水面航行器

2、全向推進裝置研究校內住址52齋435宿舍電話電子郵件1186720070手他作者情況姓 名性別年齡學歷所在單位林元貞女本科天津大學機械工程學院郭皓男20本科天津大學機械工程學院資格認定學院學籍管理部門意見 是否為2013年7月1日前正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的各類高等院校中國學生（含專科生本科生和研究生）。是 否 若是，學號為：穆貽德：3010201230、林元貞：3011201288郭浩：3011201097 （部門蓋章） 2013年 03月15日院系負責人或導師意見本作品是否為課外學術科技或社會實踐活動成果是 否負責人簽名： 2013年03月15日 B

3、3.申報作品情況(科技發(fā)明制作)說明：1.必須由申報者本人填寫;2.本部分中的部門簽章視為對申報者所填內容的確認;3.本表必須附有研究報告,并提供圖表、曲線、試驗數據、原理結構圖、外觀圖（照片），也可附鑒定證書和應用證書；4.作品分類請按照作品發(fā)明點或創(chuàng)新點所在類別填報。作品全稱作品分類從下列項中選擇（ A ）A.機械及精密儀器類(包括機械、儀器儀表等)B.電子電工類（包括計算機、電信、通訊、電子、自動控制等）C.土船水建類（包括建筑、建筑工程、地球與空間科學等）D.基礎學科類（包括數學、化學、物理、生物、醫(yī)學、健康、衛(wèi)生等）E.化工材料類（包括能源、材料、藥學、石油、化工、生態(tài)、環(huán)保等）作品

4、設計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術關鍵和主要技術指標作品設計、發(fā)明目的、基本思路：自從航海事業(yè)開始以來，船舶一直扮演著重要的角色，承擔著海上運輸的關鍵所在。人們也在一直尋找著優(yōu)化航海技術與船舶技術的有效方法，但從古至今，“舵+槳”一直是絕大部分船只的首選推進裝置。隨著航海事業(yè)的不斷發(fā)展，對船舶的性能要求越來越高，“靈活機動性”“低運行成本”成為船舶推進裝置改善的著重開發(fā)點。在傳統(tǒng)的航行器推進裝置中，它的傳統(tǒng)機構，結構分散，機動性差并且運營成本非常大。同時，在功能方面，船舶的掉頭、轉向都很困難，在港口泊船時需要拖船拖動才能實現精準的?？?。我們所研發(fā)的是一種新型的水面自航行器全向推進裝置，它

5、是一種推進和操縱一體化機構。這個裝置夠很好的實現船舶的掉頭和停靠。安裝該裝置的水面航行器，除可前進倒退外，還將具有側向移動和小半徑轉彎能力。我國在水面搶險方面一直不夠領先，無人水面航行器在公共安全和搶險救災方面則體現出了比以往極大的優(yōu)越性。創(chuàng)新點：推進裝置不再使用傳統(tǒng)的舵+螺旋槳的推進和操縱裝置，而是設計一種推進和操縱一體化機構，使螺旋槳葉片根據操縱指令自動偏轉，形成矢量力矩，同時實現推進和轉向。該裝置具有結構緊湊，操縱性強的特點。安裝該裝置的水面航行器，除可前進倒退外，還將具有側向移動和小半徑轉彎能力。作品的科學性先進性(必須說明與現有技術相比、該作品是否具有突出的實質性技術特點和顯著進步。

6、請?zhí)峁┘夹g性分析說明和參考文獻資料)作品在何時、何地、何種機構舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動中獲獎及鑒定結果作品所處階 段（ A ）A實驗室階段 B中試階段 C生產階段D_（自填）技術轉讓方式作品可展示的形式實物、產品 模型 圖紙 磁盤 現場演示 圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術特點和優(yōu)勢，提供該作品的適應范圍及推廣前景的技術性說明及市場分析和經濟效益預測專利申報情況提出專利申報申報號_申報日期 年 月 日以獲專利權批準批準號_批準日期 年 月 日未提出專利申請部門簽章 年 月 日D推薦者情況及對作品的說明說明：1.由推薦者本人填寫；2.推薦者必須具有高級專業(yè)技術職稱（至少為副高），

7、并是與申報作品相同或相關領域的專家學者或專業(yè)技術人員（教研組集體推薦亦可）；3.推薦者填寫此部分，即視為同意推薦；4.推薦者所在單位簽章僅被視為對推薦者身份的確認。推薦者情況姓 名性別年齡職稱工作單位通訊地址郵政編碼單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章 （簽章） 年 月 日請對申報者申報情況的真實性做出闡述請對作品的意義、技術水平、適用范圍及推廣前景做出您的評價其它說明推薦者情況姓 名性別年齡職稱工作單位通訊地址郵編單位電話住宅電話推薦者所在單位簽章 （簽章） 年 月 日請對申報者申報情況的真實性做出闡述請對作品的意義、技術水平、適用范圍及推廣前景做出您的評價其它說明E.校組織委員會秘書處資格和

8、形式審查意見組委會秘書處資格審查意見 審查人（簽名）_ 年 月 日組委會秘書處形式審查意見 審查人（簽名）_ 年 月 日組委會秘書處審查結果合格不合格 負責人（簽名）_ 年 月 日F. 參賽作品打印處原理：如圖示，四個葉片在圓周上均勻分布，都通過一個連桿與一個偏心機構相連接，通過偏心機構的平移或者轉動來帶動葉片轉動，從而改變葉片螺距角，產生推力，偏心機構可以轉動，也可以在平面內向任意方向平動。如圖2.3（a）表示偏心機構無變化，全方向推進器處于中立狀態(tài)，此時四個葉片螺距角都為零，不產生推力；如圖2.3（b）表示偏心機構發(fā)生平移，可以在垂直于軸向的平面上產生任意方向的大小可變的推力，推力的大小有

9、偏心率來決定，推力的方向取決于偏心機構的平移方向；如圖2.3（c）表示偏心機構只有轉動無平動，這時四個葉片的螺距角相同，推進器只產生軸向的推力，推力的大小將有螺距角的大小決定，也就是說，這里取決于偏心機構轉動的角度；如圖2.3（d）表示偏心機構既發(fā)生旋轉又發(fā)生平移，這時推進器可以產生三維空間上的可變推力，推力的大小和方向由偏心機構平移的大小、方向以及旋轉角度的大小來決定。模型圖運動分析：結構設計及成品圖展示調距機構的總體結構采用上層雙偏心結構與下層雙曲柄六桿機構相聯的結構形式，整體布局中，上層雙偏心機構與下層雙曲柄六桿機構之間通過前圖所示的滑動軸承相聯接，軸承中心對應雙曲柄六桿機構和雙偏心機構中的重合點N 這樣達到了通過雙偏心機構中的2 個電動機來調節(jié)雙曲柄六桿機構中L4長度變化，從而實現葉片偏角運動規(guī)律可調在上層的雙偏心機構中，偏心軸采用自鎖電機直接控制，帶偏心孔圓盤通過蝸輪蝸桿機構進行控制，且偏心軸可隨帶偏心孔圓盤一起運動 具體結構形式如前圖所示 這樣就可以通過控制雙偏心機構中帶偏心孔圓盤、偏心軸電機的轉動來對L4長度調整( 即偏心距的調整) ，最終實現對葉片運動規(guī)律的控制，使其達到最佳效果控制模塊1、繼電器上電控制2