CN107284637B - 一种水下航行器动力推进装置 - Google Patents

Abstract

一种水下航行器动力推进装置。涉及一种新型海洋航行器动力推进系统设计领域，包括动力部件、传动部件、低压齿轮泵部件、挡板挡块部件和连接部件，两套动力推进装置十字交叉安装于水下航行器内部，通过齿轮泵的正反转结合挡板挡块结构实现在水平面的矢量推进。该装置结构简单、造价便宜、噪声小并且在矢量正反向推进时效率不发生变化，适用于低航速、小型的水下航行器。

Description

一种水下航行器动力推进装置

技术领域

本发明涉及一种新型海洋航行器动力推进系统设计领域，具体为一种水下航行器动力推进装置。

背景技术

进入21世纪，随着工业的发展，陆地资源的有限性越来越制约着人类的进步，而海洋资源的丰富性将人类的目光拉向了广阔而神秘的海洋。人类对海洋的探索不断深入 ,逐步发展了一批用于海洋湖泊探测研究用的设备。水下机航行器已经成为一种重要的水下作业装备，并广泛应用于内河堤坝检测、海洋结构的安装与维修、深海资源探测和海洋管线检修等领域。

水下航行器主要用的推进器分为螺旋桨推进器，喷水推进器，直翼推进器，吊舱推进器。螺旋桨推进器是目前最常用的一种推进器，在高速的情况下容易产生空泡，噪声也比较大，在反向推进时效率极低；喷水推进器具有空泡性能好，震动噪声小，低速航行时操纵性能好，可实现正反向推进，但低速时效率比螺旋桨低等特点；直翼推进器是一种装有垂直机翼型叶片的圆盘式推进器，具有操作性能优良，推进效率高，适用于不同工况，但结构复杂，造价高，垂直翼安装在船底外部，叶片容易损坏；吊舱推进器可以在360°范围内实现旋转，故可以实现矢量推进，提高操作的灵活性，有利于航行器优化设计，工作效率高，震动噪声低，但投资比较大，由于吊舱内空间狭窄，发生故障需要大修较普通推进器麻烦。综合以上优缺点，研究一种结构简单、造价便宜、噪声小并且在矢量正反向推进时效率不发生变化的动力推进装置很有必要。

专利CN102225702A公布了一种仿水母式水下推进装置 ,基于仿生学原理 ,模拟水 母在水下运动时伞盖张开、闭合的运动过程 ，适用于低速航行的水下航行器。专利CN102795325A公布了一套船用喷水推进装置 ,适用于气液两相推进的水下航行器。专利CN1278503A公布了一种无噪音潜水艇压水式喷水推进器 ,该推进器有两个水缸 ,一水缸吸 水 ,另一水缸将水压出喷水。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术存在的不足，克服当前水下航行器动力推进装置存在的结构复杂、造价高和矢量推进效率发生变化的缺点，本发明提出了一种以低压齿轮泵为核心部件的水下航行器动力推进装置，通过电机驱动可正反转的低压齿轮泵，结合安装于水下航行器的壳体上的挡板挡块结构，向航行器外喷水，利用两套装置从而实现航行器在水平面的矢量推进，该装置适用于低航速、小型的水下航行器。

技术方案

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：包括动力部件、传动部件、低压齿轮泵部件、挡板挡块部件和连接部件，其特点是 ,两套动力推进装置十字交叉安装于水下航行器内部，通过齿轮泵的正反转结合挡板挡块结构实现在水平面的矢量推进；

所述动力部件由电机驱动器、电机编码器、电机、减速器等部件组成，电机驱动器连接水下航行器的控制部件上，受到控制部件的指令控制驱动电机的正反转或者停机，安装于航行器内壳体上，电机编码器、电机和减速器固连，整体垂直安装于支架上；

所述传动部件由联轴器、紧定螺钉、支架等部件组成，联轴器两端利用紧定螺钉分别和电机伸出轴以及低压齿轮泵伸出轴连接，联轴器可起到在电机轴向，径向调节电机伸出轴和低压齿轮泵伸出轴的不同心误差以及两轴断面距离误差，支架两端分别连接减速器和低压齿轮泵，支架起到将电机驱动器、电机和减速器整体支撑到低压齿轮泵壳体上，避免将整体的重量直接压到低压齿轮泵的主动轴上，进而影响低压齿轮泵的性能；

所述低压齿轮泵部件由泵体、前盖、后盖、主动齿轮轴、从动齿轮轴、O型圈、浮动侧板、主动轴衬套、定位销、螺栓螺母和管道等部件组成，主动齿轮轴和从动齿轮轴的齿轮参数一致，保证在正反转时低压齿轮泵性能不发生变化，浮动侧板和O型圈配合调节使得低压齿轮泵的主动和从动齿轮轴与泵体定位，通过定位销定位泵体、前盖、后盖，利用螺栓螺母固连，后盖上开有通孔用于和连接部件的连接，低压齿轮泵的密封主要有三处，一是管道与低压齿轮泵的密封，二是主动轴衬套和泵的前盖、浮动侧板和泵的前后盖之间的密封，三是泵体、前盖和后盖三块板之间的密封，全部使用O型圈密封，低压齿轮泵的前后盖与浮动侧板配合的孔钻有小孔，可方便泵的加工以及装配中前后盖孔内气体的排出，避免孔内保留气体影响泵的性能；

所述挡板挡块部件由挡板、挡块、旋转轴等部件组成，每一套动力推进装置安装有两套挡板挡块部件，分别安装于水下航行器的液体进出口处，挡块安装于挡板垂直放置时相对于航行器中心的外侧，挡板上开有小孔，当泵从一侧孔吸入液体时，该一侧挡板由于液体的冲击作用以旋转轴为中心向航行器的外侧抬起，液体入口面积增大，另一侧的挡板由于有挡块挡住，液体只能从小孔排出，在吸入排出流量一定的条件下，排出液体的速度大于吸入液体的速度，从而使得航行器向液体吸入口一侧运动，反之亦然，两套动力系统需要四套挡板挡块部件；

所述连接部件由连接杆、螺栓螺母组成，连接杆主要起到定位连接低压齿轮泵和水下航行器以及支撑的作用。

有益效果

本发明提出了一种水下航行器动力推进装置，包括动力部件、传动 部件、低压齿轮泵部件、挡板挡块部件和连接部件，两套动力推进装置十字交叉安装于水下 航行器内部，通过齿轮泵的正反转结合挡板挡块结构实现在水平面的矢量推进。

本发明结构简单，容易实现，噪声小，正反转时效率不变，提供了一种新型的低速小型水下航行器动力推进装置的设计思路，拓展了小型低速水下航行器的应用领域，也可以应用于小型船舶及其他航行器。

附图说明

图1：水下航行器动力推进装置总体布局的俯视图

图2：水下航行器动力推进装置的侧视剖视图

图3：低压齿轮泵的局部剖视图

图4a：支架的主视剖视图

图4b：支架的俯视剖视图

图中：1 .第一螺栓螺母；2 .连接杆；3 .航行器圆柱壳体；4 .第二螺栓螺母；5 .低压齿 轮泵；6 .定位销；7 .第一旋转轴；8 .第一挡板；9 .第一挡块；10 .第一O型圈；11.短管路；12 .支 架；13 .第三螺栓螺母；14 .电机；15 .第一电机驱动器；16 .第二电机驱动器；17 .长管路；18 . 第二O型圈块；19 .第二挡块；20 .第二挡板；21 .第二旋转轴；22.动力推进系统；23 .第三O型 圈；24 .泵后盖；25 .浮动侧板；26 .第四O型圈；27 .第五O型圈；28 .泵体；29 .泵前盖；30 .从动 齿轮轴；31 .主动齿轮轴；32 .螺钉；33 .电机编码器；34 .减速器；35 .紧定螺钉；36 .联轴器； 37 .主动轴衬套；38 .第六O型圈；

具体实施方式

本实施例是一种水下航行器动力推进装置。

参阅图1-图2，本实施例一种水下航行器动力推进装置由第一螺栓 螺母1、连接杆2、航行器圆柱壳体3、第二螺栓螺母4、低压齿轮泵5、定位销6、第一旋转轴7、 第一挡板8、第一挡块9、第一O型圈10、短管路11、支架12、第三螺栓螺母13、电机14、第一电 机驱动器16、长管路17、第二O型圈18、第二挡块19、第二挡板20第二旋转轴21、第三O型圈 23、泵后盖24、浮动侧板25、第四o型圈26、第五o型圈27、泵体28、泵前盖29、从动齿轮轴30、 主动齿轮轴31、螺钉32、电机编码器33、减速器34、紧定螺钉35、联轴器36、主动轴衬套37、第 六O型圈38组成，第一套动力推进系统和第二套动力推进系统22十字交叉布置于航行器内 部，在每套动力推进系统的两个液体进出口处分别布置安装有一套挡板挡块结构。

参阅图1-图2，动力部件由第一电机驱动器16、电机编码器33、电机14、减速器34等部件组成，电机驱动器16连接水下航行器的控制部件上，受到控制部件的指令控制驱动电机14的正反转或者停机，通过螺钉安装于航行器内壳体上，电机编码器33、电机14和减速器34固连，支架12上开有定位孔，整体垂直通过螺钉固定在支架12上。

参阅图2、图4a、图4b，传动部件由联轴器36、紧定螺钉35、支架12等部件组成，联轴器36两端利用紧定螺钉35分别和电机伸出轴以及低压齿轮泵伸出轴连接，联轴器36可起到在电机轴向，径向调节电机伸出轴和低压齿轮泵伸出轴的不同心误差以及两轴断面距离误差，联轴器36的外径小于支架上用于定位电机14的孔的孔径，便于装配，支架12两端分别连接减速器34和低压齿轮泵，支架12起到将电机驱动器33、电机14和减速器34整体支撑到低压齿轮泵前盖29上，支架12连接减速器34一端，开有通孔，用螺钉32连接减速器34；连接泵前盖29一端和泵前盖29的凸台定位，端面开有通孔，利用连接泵体28、前盖29和后盖24的第三螺栓螺母13使支架12与泵固连，为了方便安装联轴器36，支架12的侧面开有安装孔，方便螺丝刀伸入拆装紧定螺钉35。

参阅图2，低压齿轮泵部件由泵体28、前盖29、后盖24、主动齿轮轴31、从动齿轮轴30、第四o型圈26、第五o型圈27、第六O型圈38、浮动侧板25、主动轴衬套37、定位销6、第三螺栓螺母13、短管道11和长管道17等部件组成。主动齿轮轴31和从动齿轮轴30的齿轮参数一致，保证在正反转时低压齿轮泵性能不发生变化。浮动侧板25端面以及侧面开有O型圈槽，与第四O型圈26配合调节使得低压齿轮泵的主动和从动齿轮轴与泵体定位，与第五O型圈27配合密封，浮动侧板25端面开有小孔，使得齿轮轴装到浮动侧板25过程中的挤压的气体排出泵。通过定位销6定位泵体28、前盖29、后盖24，利用第三螺栓螺母13固连，泵体28、前盖29和后盖24三块板之间的密封，全部使用第六O型圈38密封；参阅图4a后盖24上下两端开有通孔，用于与连接杆2连接。短管路11和长管路17两头分别插入到泵和壳体上，利用O型圈密封。

参阅图1 ,挡板挡块部件由挡板8、挡块9、旋转轴7等部件组成，旋转轴7固连于航行 器壳体3上，挡板8插入旋转轴7上，挡块9安装于挡板8垂直放置时相对于航行器中心的外 侧，挡板9上开有小孔。

参阅图1，连接部件由连接杆2、螺栓螺母组成，连接杆2一端通过第一螺栓螺母1和航行器壳体3连接，另一端通过第二螺栓螺母4与泵5连接。

Claims (4)

1.一种水下航行器动力推进装置，包括动力部件、传动部件、低压齿轮泵部件、挡板挡块部件和连接部件，其特征是：两套动力推进装置十字交叉安装于水下航行器内部，通过齿轮泵的正反转结合挡板挡块结构实现在水平面的矢量推进；

低压齿轮泵部件由泵体、前盖、后盖、主动齿轮轴、从动齿轮轴、O型圈、浮动侧板、主动轴衬套、定位销、螺栓螺母和管道等部件组成，主动齿轮轴和从动齿轮轴的齿轮参数一致，保证在正反转时低压齿轮泵性能不发生变化，浮动侧板和O型圈配合调节使得低压齿轮泵的主动和从动齿轮轴与泵体定位，通过定位销定位泵体、前盖、后盖，利用螺栓螺母固连，后盖上开有通孔用于和连接部件的连接，低压齿轮泵的密封主要有三处，一是管道与低压齿轮泵的密封，二是主动轴衬套和泵的前盖、浮动侧板和泵的前后盖之间的密封，三是泵体、前盖和后盖三块板之间的密封，全部使用O型圈密封，低压齿轮泵的前后盖与浮动侧板配合的孔钻有小孔，可方便泵的加工以及装配中前后盖孔内气体的排出，避免孔内保留气体影响泵的性能；

挡板挡块部件由挡板、挡块、旋转轴等部件组成，每一套动力推进装置安装有两套挡板挡块部件，分别安装于水下航行器的液体进出口处，挡块安装于挡板垂直放置时相对于航行器中心的外侧，挡板上开有小孔，当泵从一侧孔吸入液体时，该一侧挡板由于液体的冲击作用以旋转轴为中心向航行器的外侧抬起，液体入口面积增大，另一侧的挡板由于有挡块挡住，液体只能从小孔排出，在吸入排出流量一定的条件下，排出液体的速度大于吸入液体的速度，从而使得航行器向液体吸入口一侧运动，反之亦然，两套动力系统需要四套挡板挡块部件。

2.根据权利要求1所述的一种水下航行器动力推进装置，其特征是：动力部件由电机驱动器、电机编码器、电机、减速器等部件组成，电机驱动器连接水下航行器的控制部件上，受到控制部件的指令控制驱动电机的正反转或者停机，安装于航行器内壳体上，电机编码器、电机和减速器固连，整体垂直安装于支架上。

3.根据权利要求1所述的一种水下航行器动力推进装置，其特征是：传动部件由联轴器、紧定螺钉、支架等部件组成，联轴器两端利用紧定螺钉分别和电机伸出轴以及低压齿轮泵伸出轴连接，联轴器可起到在电机轴向，径向调节电机伸出轴和低压齿轮泵伸出轴的不同心误差以及两轴断面距离误差，支架两端分别连接减速器和低压齿轮泵，支架起到将电机驱动器、电机和减速器整体支撑到低压齿轮泵壳体上，避免将整体的重量直接压到低压齿轮泵的主动轴上，进而影响低压齿轮泵的性能。

4.根据权利要求1所述的一种水下航行器动力推进装置，其特征是：连接部件由连接杆、螺栓螺母组成，连接杆起到定位连接低压齿轮泵和水下航行器以及支撑的作用。

Images