一种两栖船的制作方法

[0001]
本发明属于船舶技术领域，具体涉及一种两栖船。


背景技术：

[0002]
传统船舶作业环境局限于水中，不具备两栖功能，且无法在陆地行走，不具备自行下河上岸的功能，要利用卡车、吊车等转运设备实现陆地与水中的转运，存在转场作业费时费力、人工成本高等问题。
[0003]
现有两栖装备多为军工产品，例如两栖坦克、两栖运输车，均采用履带行走机构，机动性强，通过性好，具备自行下河上岸的能力。但是，上述两栖设备对岸边斜坡要求较高，适用场合较为狭窄。舟桥军队所用浮桥及两栖登陆坦克在履带上方所用的充气浮箱，均采用添加额外浮体来获得额外浮力支撑主体漂浮，达到自行下河及水中行驶的目的。因此现有两栖船舶存在以下问题：两栖船在自行下河过程中入水船体浮力不足，产生下沉以及入水倾斜角过大；陆地、浅滩作业，作业环境复杂；前后履带距离较大，行驶性能不高；两栖船在自行爬坡上岸或下河过程中，由于岸边为软质土壤，船体附着系数低，履带易打滑，导致无法顺利上岸或者下河难以控制的问题。


技术实现要素：

[0004]
针对上述技术问题，本发明涉及一种两栖船，该两栖船包括四履带独立驱动行走机构和仿形轮机构，其中四履带独立驱动方式可大大提高两栖船爬坡性能，仿形轮可协助四履带提高两栖船越障能力。同步腿式机构可收缩于船体上便于运输，展开后可进行辅助上岸工作，气囊翻转下河机构通过气囊大角度翻转，辅助两栖船倒退下河，通过四履带机构、仿形轮机构、同步腿式机构和气囊翻转下河机构共同协调配合，保证两栖船顺利平稳的完成下河、上岸过程。本发明结构紧凑、合理，操作方便，既能实现陆地运输行驶，也能实现水路航行，可以有效提高水陆转场作业效率。
[0005]
本发明的技术方案是：一种两栖船，包括船体、螺旋桨、履带组机构、气囊翻转下河机构、仿形轮机构和同步腿式机构；
[0006]
所述螺旋桨安装于船体的底部；所述履带组机构共有四个，四个履带组机构分别安装于船体两侧，每侧两个；所述仿形轮机构安装于船体两侧并位于前后两个履带组机构中间位置；所述气囊翻转下河机构安装于船体尾部甲板上；所述同步腿式机构安装于驾驶室后侧甲板上。
[0007]
上述方案中，所述气囊翻转下河机构包括底座支架、油缸底座、气囊翻转架、连架杆、工作摇杆、活塞杆方形连接件、翻转驱动油缸、摇杆、气囊和四杆机架；
[0008]
所述气囊左右两侧均分别布置有油缸底座、连架杆、工作摇杆、四杆机架、翻转驱动油缸、活塞杆方形连接件和摇杆；所述底座支架与船体连接，翻转驱动油缸与油缸底座销轴铰接，油缸底座安装在底座支架上，所述摇杆、四杆机架、工作摇杆和连架杆通过销轴铰接形成平面双摇杆机构，活塞杆方形连接件与翻转驱动油缸活塞杆连接，气囊翻转架与工
作摇杆连接，气囊与气囊翻转架连接。
[0009]
上述方案中，所述同步腿式机构包括旋转臂、固定耳环、旋转臂驱动油缸、耳环座、直动伸缩臂、直动臂驱动油缸、支撑架、双出杆油缸、延伸轴和燕尾槽导轨；
[0010]
所述双出杆油缸的左右两侧均分别设有旋转臂、直动伸缩臂、旋转臂驱动油缸、直动臂驱动油缸、固定耳环、耳环座、燕尾槽导轨和延伸轴，延伸轴的两端分别与双出杆油缸和耳环座连接，燕尾槽导轨与底部支撑架连接，支撑架安装于船体底盘，双出杆油缸与支撑架连接，固定耳环与耳环座通过两根销轴实现固定连接；所述旋转臂与固定耳环通过销轴连接，直动伸缩臂以旋转臂矩形管内侧为滑道，直动臂驱动油缸缸筒底部与旋转臂铰接，其活塞杆端与直动伸缩臂铰接，旋转驱动油缸缸筒底部与固定耳环铰接，其活塞杆端与旋转臂铰接。
[0011]
上述方案中，所述的履带组机构包括履带、拖带轮、张紧机构、导向轮、驱动轮、驱动马达、履带架和承重轮；
[0012]
所述履带架与船体连接，驱动轮和导向轮分别通过轮轴铰接在履带架的左右两侧，驱动轮与驱动马达连接；所述拖带轮和承重轮分别安装在履带架上下两侧，导向轮和张紧机构连接，张紧机构安装在履带架上；履带与拖带轮、张紧机构、导向轮、驱动轮和承重轮接触。
[0013]
进一步的，所述驱动马达输出轴均装有转速传感器，所述转速传感器与驾驶室的控制器连接，转速传感器测量驱动马达的转速，并传递给控制器，控制器控制驱动马达的转速。
[0014]
上述方案中，所述仿形轮包括车轮架、实心橡胶轮、减震器、旋转主轴、轴承座和摆动轮架；
[0015]
所述车轮架与船体连接，旋转主轴一端与车轮架连接，另一端与轴承座连接，摆动轮架与轴承座通过螺栓固定，摆动轮架两侧分别设有实心橡胶轮，实心橡胶轮的轮轴与摆动轮架通过轴承铰接；轴承座的两侧分别设有减震器，减震器上端与车轮架通过销轴铰接，减震器下端与摆动轮架通过销轴铰接。
[0016]
上述方案中，所述螺旋桨为360
°
全回转螺旋桨。
[0017]
上述方案中，所述减震器为弹簧减震器。
[0018]
本发明为解决两栖船在自行下河过程中入水船体浮力不足，产生下沉以及入水倾斜角过大的问题，使用气囊来提供额外浮力。为了船体机构紧凑，节约甲板空间，本发明提供了一种气囊翻转下河机构，气囊与翻转框架螺栓固定，随之翻转。在两栖船下河或上岸过程中，气囊展开到船体外侧，避免船尾没入水中过多，造成船体姿态角变化过大。在其余工况下，气囊收起，翻到船体甲板上，恢复初始形态，不影响两栖船正常航行。
[0019]
本发明为实现两栖船能够在陆地、浅滩作业，考虑作业环境复杂，采用了四履带行走机构，由液压系统提供动力，采用差速转向原理，配备的橡胶履带将对土壤的破环降低；可以实现两栖船陆地行走具有较大通过性。两栖船陆地行驶的具体技术方案是通过四个同步阀实现履带的同步性能。同侧履带各有两个同步阀完成同侧前后履带正反转同步，左右两侧履带通过确定一侧履带速度利用右侧转速传感器差值对比改变流量，进而实现两侧履带同步行驶。
[0020]
前后履带距离较大，为了保护底盘以及使两栖船具有较高的行驶性能，在船体中
间部位装有仿形车轮，可以跟随地形起伏变化来上下摇摆，时刻保证车轮与地面接触，避免收草船底盘与凹凸地面刮擦，造成底盘损坏。
[0021]
本发明为解决两栖船在自行爬坡上岸或下河过程中，由于岸边为软质土壤，船体附着系数低，履带易打滑，导致无法顺利上岸或者下河难以控制的问题，提供了一种运动过程形如使用雪仗滑雪，配合履带转动和气囊翻转产生浮力完成两栖船自行上岸与下河的同步腿式机构，该结构设计能够降低转运时间、人力以及资金等问题，有效提高两栖船转场作业效率。
[0022]
本发明同步腿式机构与船体底盘刚性连接，由液压系统控制其动作，所有关节共配有5个液压油缸。在上岸过程中，同步腿式机构翻转到船外侧，形如滑雪仗的撑地动作，周而复始带动船体爬上岸；成功上岸后，该机构翻转到船内侧，恢复初始形态，不影响两栖船的正常行驶功能。
[0023]
本发明所述气囊不仅可以辅助下河，而且为两栖船水上行驶时起到配重的作用，可以根据船体工作过程中重心的偏移调整气囊的入水深度即产生的浮力大小。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明包括四履带独立驱动行走机构和仿形轮机构，其中四履带独立驱动方式可大大提高两栖船爬坡性能，仿形轮可协助四履带提高两栖船越障能力。同步腿式机构可收缩于船体上便于运输，展开后可进行辅助上岸工作，翻转气囊下河机构通过气囊大角度翻转，辅助两栖船倒退下河，通过四履带机构、仿形轮机构、同步腿式机构和气囊翻转下河机构共同协调配合，保证两栖船顺利平稳的完成下河、上岸过程。本发明结构紧凑、合理，操作方便，既能实现陆地运输行驶，也能实现水路航行，可以有效提高水陆转场作业效率。
附图说明
[0025]
图1为本发明一实施方式的所述的两栖船总成示意图
[0026]
图2为本发明一实施方式的所述的两栖船底盘安装结构图；
[0027]
图3为本发明一实施方式的所述的两栖船底盘安装俯视图；
[0028]
图4为本发明一实施方式的所述的履带机构主视图；
[0029]
图5为本发明一实施方式的所述的履带机架结构图
[0030]
图6为本发明一实施方式的所述的仿形轮机构示意图；
[0031]
图7为本发明一实施方式的所述的同步腿式机构示意图；
[0032]
图8为本发明一实施方式的所述的气囊翻转下河机构示意图；
[0033]
图9为本发明一实施方式的所述的气囊翻转下河机构展开示意图；
[0034]
图10为本发明一实施方式的所述的同步腿式机构初始位置图；
[0035]
图11为本发明一实施方式的所述的同步腿式机构展开图；
[0036]
图12为本发明所述的同步腿式机构上岸或下河过程图；
[0037]
图13为本发明所述的两栖船自行上岸或下河过程图。
[0038]
图中：1-360
°
全回转螺旋桨、2-气囊翻转下河机构、3-履带组机构、4-仿形轮机构、5-船体、6-同步腿式机构、7-驾驶室、8-履带、9-拖带轮、10-张紧机构、11-导向轮、12-驱动轮、13-驱动马达、14-履带架、15-承重轮、16-车轮架、17-实心橡胶轮、18-弹簧减震器、19-旋转主轴、20-轴承座、21-摆动轮架、22-直动臂驱动油缸、23-旋转臂、24-固定耳环、25-旋
转臂驱动油缸、26-耳环座、27-直动伸缩臂、28-支撑架、29-双出杆油缸、30-延伸轴、31-燕尾槽导轨、32-气囊、33-气囊翻转架、34-连架杆、35-工作摇杆、36-活塞杆方形连接件、37-翻转驱动油缸、38-油缸底座、39-支架、40-摇杆、41-四杆机架。
具体实施方式
[0039]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0040]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0041]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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发明中的具体含义。
[0042]
图1、2和3所示为所述两栖船的一种较佳实施方式，所述两栖船，包括船体5、螺旋桨、履带组机构3、气囊翻转下河机构2、仿形轮机构4、同步腿式机构6和控制器；所述螺旋桨安装于船体5的底部；所述螺旋桨为360
°
全回转螺旋桨1；所述履带组机构3共有四个，四个履带组机构3分别安装于船体两侧，每侧两个，前后成镜像分布；所述仿形轮机构4安装于船体5两侧并位于前后两个履带组机构3中间位置；所述气囊翻转下河机构2安装于船体5尾部甲板上，通过矩形钢与底盘固定连接；所述同步腿式机构6安装于驾驶室7后侧甲板上，并通过支架与底盘固定连接。所述控制器分别与螺旋桨、履带组机构3、气囊翻转下河机构2和同步腿式机构6连接。
[0043]
如图8和9所示，所述气囊翻转下河机构2包括底座支架39、油缸底座38、气囊翻转架33、连架杆34、工作摇杆35、活塞杆方形连接件36、翻转驱动油缸37、摇杆40、气囊32和四杆机架41；所述气囊32左右两侧均分别布置有油缸底座38、连架杆34、工作摇杆35、四杆机架41、翻转驱动油缸37、活塞杆方形连接件36和摇杆40；所述底座支架39与船体5底盘焊接固定连接，翻转驱动油缸37与油缸底座38销轴铰接，油缸底座38安装在底座支架39上，所述摇杆40、四杆机架41、工作摇杆35和连架杆34通过销轴铰接形成平面双摇杆机构，连接处通过销轴铰接，活塞杆方形连接件36与翻转驱动油缸37活塞杆螺纹连接，气囊翻转架33与工作摇杆35焊接固定连接，气囊32与气囊翻转架33通过螺栓连接。
[0044]
如图7所示，所述同步腿式机构6包括旋转臂23、固定耳环24、旋转臂驱动油缸25、耳环座26、直动伸缩臂27、支撑架28、双出杆油缸29、延伸轴30和燕尾槽导轨31；所述双出杆
油缸29的左右两侧均分别设有旋转臂23、直动伸缩臂27、旋转臂驱动油缸25、直动臂驱动油缸22、固定耳环24、耳环座26、燕尾槽导轨31和延伸轴30，左右为镜像对称结构，延伸轴30的两端分别与双出杆油缸29和耳环座26螺纹连接，燕尾槽导轨31与底部支撑架28螺栓固定连接，支撑架28通过焊接安装于船体5底盘，双出杆油缸29与支撑架28采用中间销轴两端u型固定板固定连接，固定耳环24与耳环座26通过两根销轴实现固定连接；所述旋转臂23与固定耳环24通过销轴连接，直动伸缩臂27以旋转臂23矩形管内侧为滑道，直动臂驱动油缸22缸筒底部与旋转臂23铰接，其活塞杆端与直动伸缩臂27铰接，旋转驱动油缸25缸筒底部与固定耳环24铰接，其活塞杆端与旋转臂23铰接。
[0045]
如图4和5所示，所述的履带组机构3包括履带8、拖带轮9、张紧机构10、导向轮11、驱动轮12、驱动马达13、履带架14和承重轮15；所述履带架14与船体5底盘大梁刚性连接，驱动轮12和导向轮11分别通过轮轴铰接在履带架14的左右两侧，驱动轮12与驱动马达13连接；所述拖带轮9和承重轮15分别通过轮轴和轴承铰接在与履带架14上下两侧，导向轮11和张紧机构10连接，张紧机构10安装在履带架14上；履带8与拖带轮9、张紧机构10、导向轮11、驱动轮12和承重轮15接触。所述驱动马达13输出轴均装有转速传感器，所述转速传感器与驾驶室7的控制器连接，转速传感器测量驱动马达13的转速，并传递给控制器，控制器控制驱动马达13的转速。
[0046]
如图6所示，所述仿形轮4包括车轮架16、实心橡胶轮17、弹簧减震器18、旋转主轴19、轴承座20和摆动轮架21；所述车轮架16与船体5底盘大梁刚性连接，旋转主轴19一端与车轮架16焊接，另一端与轴承座20连接，摆动轮架21与轴承座20通过螺栓固定，摆动轮架21两侧分别设有实心橡胶轮17，实心橡胶轮17通过轮轴与摆动轮架21通过轴承铰接；轴承座20的两侧分别设有弹簧减震器18，弹簧减震器18上端与车轮架16通过销轴铰接，弹簧减震器18下端与摆动轮架21通过销轴铰接。
[0047]
该两栖船采用静液压驱动方式实现上岸与下河。首先四履带采用独立马达驱动方式，使用四个同步阀分别每两个控制同侧履带，使两侧履带前后正反转速度相同，所以同侧前后履带可近似看作为一条履带，左右两侧履带通过控制器确定一侧履带速度利用右侧转速传感器差值对比改变流量，进而实现四履带行驶速度的同步性。动力传动过程为：发动机-传动箱-液压泵-多路阀-同步阀-液压马达，每个履带驱动马达13输出轴均装有转速传感器，输出轴与驱动马达13通过花键连接，能够较好地通过转速传感器得到单条履带行驶速度。弹簧减震器18初始位置处于压缩行程的一半，由于左右对称，初始状态为平衡位置，其摆幅为
±5°
。当行驶路面高低不平时，一侧弹簧减震器18继续压缩，另一侧弹簧减震器18则处于自然伸长的状态，仿形轮可以根据路面起伏绕着旋转主轴19转动，最大限度的提高两栖船的越障能力，使两栖船可以较好地通过凹凸路面。
[0048]
两栖船开始下河时，动力传动过程为：发动机-传动箱-液压泵-多路阀-翻转驱动油缸和旋转臂驱动油缸。主要步骤：第一步：结合图9翻转驱动油缸37开始伸长带动工作摇杆35开始旋转，直到将气囊32翻转到最大角度即产生最大浮力；第二步：履带8倒退下河到岸边；第三步：结合图13同步腿式机构6先通过双出杆油缸29伸长到船体5外侧后并锁住，随后旋转臂驱动油缸25伸长，即旋转臂旋转到图12的位置后，直动臂驱动油缸22开始伸长为两栖船提供附着力；第四步：履带继续向后行驶，同时旋转臂驱动油缸25缓慢伸长，防止岸边斜坡附着系数太小，两栖船下滑失去控制；第五步：如此循环重复第三步和第四步知道两
栖船成功下河。两栖船主要通过倒退下河时，气囊翻转下河机构2翻转至船尾产生浮力。随着两栖船逐渐倒退下河，气囊32产生浮力逐渐增大至最大浮力，保证其顺利平稳的完成由陆地到水中的转场作业过程。成功下河后，气囊32翻转至图8所示的初始状态，同步腿式机构6恢复至图10所示初始状态，履带8停止工作。
[0049]
两栖船上岸过程和下河过程类似，主要步骤：第一步：翻转气囊32至最大角度，防止因岸边斜坡角度过大，船体姿态角变化太大，增大两栖船的爬坡风险；第二步：结合图13同步腿式机构6先通过双出杆油缸29伸长到船体外侧后并锁住，随后旋转臂驱动油缸25伸长，即旋转臂23旋转到图11的位置后，直动臂驱动油缸22开始伸长为两栖船提供附着力，当直动伸缩臂27伸长至硬质土壤，船体5升起，再通过伸长旋转臂驱动油缸25，两栖船开始向上爬坡；第三步：螺旋桨自始至终给两栖船提供向前的推力，辅助其上岸爬坡；第四步：当履带接触到岸边斜坡时，打开多路阀为履带驱动马达13供油，提供爬坡牵引力；第五步：如此循环第三步，直到两栖船顺利上岸。
[0050]
本发明可以通过仿形轮3配合四条履带完成陆地行走，通过同步腿式机构6的双腿同步动作来协助履带行走系统以及气囊翻转下河机构2从而达到使两栖船成功上岸和下河的目的。
[0051]
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0052]
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

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