CN102730177B - 一种紧凑直驱的转台式水下推进器及水下作业装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种紧凑直驱的转台式水下推进器，包括推进器壳体、转台、推进器电机、螺旋桨、第一力矩电机、以及第二力矩电机，其中，所述转台通过所述第一力矩电机安装在所述推进器壳体内，所述推进器电机通过所述第二力矩电机安装在所述转台上，所述推进器电机的输出轴连接所述螺旋桨，所述第一力矩电机的转向方向与第二力矩电机的转向方向不同。还提供水下作业装置。本发明采用平台式的转向结构，具有两个方向的转向，有电机直接驱动转向，没有传动机构，正反转（左右、上下转向）基本无间隙、无回程误差，优点在于结构简单紧凑，无传动机构，误差小，转向灵活可控，转向范围大，可帮助潜水艇、水下机器人等水下作业机械实现水下的快速转向。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下作业机械用小型水下推进器，尤其涉及一种结可完成左右方位与上下俯仰两轴转向且直接驱动的转台式小型推进器，具体地，涉及一种紧凑直驱的转台式水下推进器及水下作业装置。
背景技术
目前，水下潜艇、水下机器人等水下作业机械上使用的推进器大多是采用固定安装的方式，也有些新型的水下推进器具备转向能力，比如采用齿轮结构，或万向、或摆动。但这些转向机构的结构都较复杂，需要的零部件多，安装繁琐，且需要通过齿轮组啮合等传动机构，由于传动存在间隙，精度不高，传动误差逐级放大。因此有必要开发一种新型的推进器，这种推进器不仅要结构简单紧凑、安装方便，而且能轻松完成左右方位、上下俯仰两轴方向上的转向。
发明内容
针对现有技术中水下推进器转向技术的缺陷，本发明的目的是提供一种紧凑直驱的转台式水下推进器及水下作业装置。
根据本发明的一个方面，提供一种紧凑直驱的转台式水下推进器，包括推进器壳体、转台、推进器电机、螺旋桨、第一力矩电机、以及第二力矩电机，其中，所述转台通过所述第一力矩电机安装在所述推进器壳体内，所述推进器电机通过所述第二力矩电机安装在所述转台上，所述推进器电机的输出轴连接所述螺旋桨，所述第一力矩电机的转向方向与第二力矩电机的转向方向不同。
优选地，所述第一力矩电机的数量为2个、对称布置在所述转台的两侧；所述第二力矩电机的数量为2个、对称布置在所述推进器电机的两侧。
优选地，所述第一力矩电机为方位轴电机，所述第二力矩电机为俯仰轴电机。推进器的结构简单紧凑，可完成左右方位与上下俯仰两轴转向。
优选地，所述转台由所述第一力矩电机直接驱动。转向无传动机构。
优选地，所述第二力矩电机的转角大于15度。
优选地，所述第二力矩电机的转角达到20度。
根据本发明的另一个方面，还提供一种水下作业装置，包括水下设备，还包括如权利要求1所述转台式小型水下推进器，其中，所述转台式小型水下推进器安装于所述水下设备。
优选地，所述水下设备为水下潜艇、或者水下机器人。
优选地，还包括螺旋桨保护装置，其中，所述螺旋桨保护装置安装于所述转台式小型水下推进器上。
本发明采用平台式的转向结构，具有两个方向的转向，有电机直接驱动转向，没有传动机构，正反转（左右、上下转向）基本无间隙、无回程误差，优点在于结构简单紧凑，无传动机构，误差小，转向灵活可控，转向范围大，可帮助潜水艇、水下机器人等水下作业机械实现水下的快速转向。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出根据本发明的紧凑直驱的转台式水下推进器的立体结构图。
其中：1为推进器壳体；2为推进器中的转台（具体结构见图4）；3为推进器电机；4为推进器螺旋桨。
图2为图1所示转台式小型水下推进器的标准三维视图（附半剖视图）。
图3为图1转台式小型水下推进器中的推进器壳体（附半剖视图）。
图4为推进器转台装配了保护装置后的示意图。
图5为图1转台式小型水下推进器中的推进器转台的结构图。
其中：2为转台（右附缩小简图）；21为负责方位轴转向的第一力矩电机（功率较大，负责壳体和转向体之间的旋转，转角很大）；22为负责俯仰轴转向的第二力矩电机（功率稍小，负责转向体和主电机之间的旋转，转角可达15至20度）。
图6为本推进器中用到的三种电机的示意图，其中:左为螺旋桨电机，右下为方位轴力矩电机，右上为俯仰轴力矩电机。
图7为推进器转台绕俯仰轴和方位轴转动的示意图。
图8为推进器驱动潜水艇模型示意图（为看清结构，螺旋桨无保护）。
图9为运动示例演示。
具体实施方式
下面结合附图和运动示例对本发明作进一步说明。
根据本发明提供的紧凑直驱的转台式水下推进器，包括推进器壳体1、转台2、推进器电机3、螺旋桨4、第一力矩电机21、以及第二力矩电机22，其中，所述转台2通过所述第一力矩电机21安装在所述推进器壳体1内，所述推进器电机3通过所述第二力矩电机22安装在所述转台2上，所述推进器电机3的输出轴连接所述螺旋桨4，所述第一力矩电机21的转向方向与第二力矩电机22的转向方向不同。所述第一力矩电机21为方位轴电机，所述第二力矩电机22为俯仰轴电机。推进器的结构简单紧凑，可完成左右方位与上下俯仰两轴转向。
优选地，所述第一力矩电机21的数量为2个、对称布置在所述转台2的两侧；所述第二力矩电机22的数量为2个、对称布置在所述推进器电机3的两侧。所述转台2由所述第一力矩电机21直接驱动。转向无传动机构。进一步优选地，所述第二力矩电机的转角可以达到15至20度。
根据本发明提供的水下作业装置，包括水下设备，还包括根据本发明提供的所述转台式小型水下推进器、以及螺旋桨保护装置，其中，所述转台式小型水下推进器安装于所述水下设备。优选地，所述水下设备为水下潜艇、或者水下机器人。所述螺旋桨保护装置安装于所述转台式小型水下推进器上。
运动示例：以小型水下潜艇为例，目的是水中快速转向。如示图9所示，潜艇的初始状态为水平悬浮在水中，并匀速前进，图位置1。现需要快速左转。则：第一步，俯仰轴电机不动，方位轴电机转动，使螺旋桨右转一定角度后停止，潜艇尾部受朝右下方的动力作用，如图位置2；第二步，潜艇在尾部动力的作用下，开始快速左转，直到进入位置3状态；第三步，俯仰轴仍不动，方位轴电机反向转动，使螺旋桨转到中间后停止，尾部动力向上，如图位置4，潜艇左转完成，并快速前进。如需右转，只需要方位轴电机将螺旋桨左转即可。
同样的原理，方位轴电机不动而俯仰轴电机转动，就能使潜艇快速完成上升和下潜的动作。
可见，本发明机构简单紧凑，转向过程简单而迅速；又由于本发明中转台转向由四个力矩电机执行，执行速度快；且转台转向无传动机构，转向更加灵活，传动误差很小。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (9)
1.一种紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，包括推进器壳体、转台、推进器电机、螺旋桨、第一力矩电机、以及第二力矩电机，其中，所述转台通过所述第一力矩电机安装在所述推进器壳体内，所述推进器电机通过所述第二力矩电机安装在所述转台上，所述推进器电机的输出轴连接所述螺旋桨，所述第一力矩电机的转向方向与第二力矩电机的转向方向不同。
2.根据权利要求1所述的紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，所述第一力矩电机的数量为2个、对称布置在所述转台的两侧；所述第二力矩电机的数量为2个、对称布置在所述推进器电机的两侧。
3.根据权利要求1所述的紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，所述第一力矩电机为方位轴电机，所述第二力矩电机为俯仰轴电机。
4.根据权利要求1所述的紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，所述转台由所述第一力矩电机直接驱动。
5.根据权利要求1所述的紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，所述第二力矩电机的转角大于15度。
6.根据权利要求5所述的紧凑直驱的转台式水下推进器，其特征在于，所述第二力矩电机的转角达到20度。
7.一种水下作业装置，包括水下设备，其特征在于，还包括如权利要求1所述转台式小型水下推进器，其中，所述转台式小型水下推进器安装于所述水下设备。
8.根据权利要求7所述的水下作业装置，其特征在于，所述水下设备为水下潜艇、或者水下机器人。
9.根据权利要求7所述的水下作业装置，其特征在于，还包括螺旋桨保护装置，其中，所述螺旋桨保护装置安装于所述转台式小型水下推进器上。
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