CN110539866A - 一种组合推进器 - Google Patents

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宋显成
赵国平
袁静国
赵曾武
岳彩锐
艾贤祖
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    • B63H21/12Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven
    • B63H21/17Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being motor-driven by electric motor

Abstract

一种组合推进器,包括导管、轮缘电机、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、传动机构、仿生尾鳍;所述轮缘电机和前置定子均安装在所述导管上,所述螺旋桨与所述轮缘电机的转子固定连接,所述前置定子位于所述螺旋桨的上游;所述仿生推进电机安装在所述前置定子上;仿生推进电机通过传动机构带动仿生尾鳍运动;所述仿生尾鳍位于所述螺旋桨的下游。本发明实现了轮缘推进和仿生推进的一体化设计,属于推进器技术领域。

Description

一种组合推进器
技术领域
本发明涉及一种组合推进器,特别是涉及一种可应用于舰船、无人艇、水下机器人、潜艇和鱼雷等水面、水下航行器的电推进器。
背景技术
当今世界,海洋资源争夺和海上军事抗衡日益激烈,海洋装备技术发展日新月异,航行器的任务剖面越来越宽,任务越来越复杂,迫切要求推进器具有高性能并在宽广的航速范围适用。但现有推进器技术愈发难以满足这些要求。如传统螺旋桨的推进方式,受空泡限制难以达到高速高效推进、且具有机动性较差、惯性大、振动和噪声大等不足。新兴的泵喷推进器,尤其是无轴轮缘泵喷推进器,结构紧凑,振动噪声小,但低速航行时效率不高。其它诸如直翼推进器虽操纵灵活,但效率低,结构复杂,叶片易损。而仿生类推进器在低速航行下有高效低噪的优点,但也难以满足高速高效推进的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种组合推进器,包括导管、轮缘电机、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、传动机构、仿生尾鳍;所述轮缘电机和前置定子均安装在所述导管上,所述螺旋桨与所述轮缘电机的转子固定连接,所述前置定子位于所述螺旋桨的上游;所述仿生推进电机安装在所述前置定子上;仿生推进电机通过传动机构带动仿生尾鳍运动;所述仿生尾鳍位于所述螺旋桨的下游。本发明属于推进器技术领域。
本发明目的通过以下技术方案予以实现:
一种组合推进器,包括导管、轮缘电机、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、传动机构、仿生尾鳍;
所述轮缘电机和前置定子均安装在所述导管上,所述螺旋桨与所述轮缘电机的转子固定连接,所述前置定子位于所述螺旋桨的上游;所述仿生推进电机安装在所述前置定子上;仿生推进电机通过传动机构带动仿生尾鳍运动;所述仿生尾鳍位于所述螺旋桨的下游。
上述组合推进器,所述螺旋桨无轮毂,螺旋桨的轴线位置为中空区域;所述仿生推进电机置于所述中空区域里,通过传动机构带动仿生尾鳍运动。
上述组合推进器,所述轮缘电机包括电机转子、电机定子,所述电机定子安装在导管的内腔中,所述电机转子环与螺旋桨固连。
上述组合推进器,所述前置定子能够为所述螺旋桨导流。
上述组合推进器,所述传动机构包括滑轨、连杆、丝杠;所述滑轨固定安装在导管上;所述仿生推进电机与丝杠连接;所述丝杠与连杆的一端连接,连杆的另一端与仿生尾鳍连接,连杆的中部设有转轴,所述转轴置于所述滑轨的孔内。
上述组合推进器,所述仿生尾鳍采用弹性材料制成。
上述组合推进器,所述连杆能绕所述转轴转动,同时所述连杆能沿所述滑轨往复滑动。
上述组合推进器,所述仿生尾鳍为仿鱼类尾鳍水动力外形。
上述组合推进器,所述仿生尾鳍也能够产生俯仰力和或偏航力。
上述组合推进器,还包括水润滑轴承,所述水润滑轴承安装在所述螺旋桨的轮缘和导管之间。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
(1)本发明公开了一种组合推进器,该组合推进器将导管、螺旋桨、前置定子、电机、机构和仿生尾鳍有机集成在一起,实现了轮缘推进和仿生推进的一体化设计,可以满足航行器更灵活的推进要求。
(2)本发明可实现多种推进模式,能使两种推进方式优势互补,优越的推进性能可在宽广的航速范围内发挥。当两种推进方式同时运行时,螺旋桨的尾涡可促进三维尾鳍脱体涡的产生,从而增加推力,达到吸收螺旋桨的尾流能量的效果,提高推进效率。低速和或超低速时可只用仿生推进模式,发挥仿生推进低速下高效推进的优势。超高速时可只用轮缘推进模式,发挥轮缘推进的高速推进性能优势。
(3)本发明仿生尾鳍也可以实现舵机效果,能配合轮缘推进实现航行器的俯仰和或偏航,为航行器节省了安装舵机的空间,使航行器更加紧凑。
(4)所述仿生尾鳍为仿鱼类尾鳍外形结构,采用弹性材料制成,可模拟鱼尾鳍柔性变形与尾鳍的浮沉摆动协调运动过程,起到增推增效的作用。
(5)本组合推进器继承了仿生推进和无轴推进的振动噪声小、机动性强等优点,且组合后更具操控性灵活性。
附图说明
图1为本发明实施例2的剖视示意图;
图2为本发明实施例2的侧视示意图;
图3为本发明实施例2的前视示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
实施例1:
一种组合推进器,包括导管、轮缘电机、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、传动机构、仿生尾鳍、水润滑轴承;
所述轮缘电机和前置定子均安装在所述导管上,所述螺旋桨与所述轮缘电机的转子固定连接,所述前置定子位于所述螺旋桨的上游,前置定子能够为所述螺旋桨导流;所述仿生推进电机安装在所述前置定子上;仿生推进电机通过传动机构带动仿生尾鳍运动;仿生尾鳍为仿鱼类尾鳍水动力外形,采用弹性材料制成,位于所述螺旋桨的下游;所述水润滑轴承安装在所述螺旋桨的轮缘和导管之间。
所述螺旋桨无轮毂,螺旋桨的轴线位置为中空区域;所述仿生推进电机置于所述中空区域里,通过传动机构带动仿生尾鳍运动。
所述轮缘电机包括电机转子、电机定子,所述电机定子安装在导管的内腔中,所述电机转子环与螺旋桨固连。
所述传动机构包括滑轨、连杆、丝杠;所述滑轨固定安装在导管上;所述仿生推进电机与丝杠连接;所述丝杠与连杆的一端连接,连杆的另一端与仿生尾鳍连接,连杆的中部设有转轴,所述转轴置于所述滑轨的孔内。所述连杆能绕所述转轴转动,同时所述连杆能沿所述滑轨往复滑动。
所述仿生尾鳍也能够产生俯仰力和或偏航力。
实施例2:
一种组合推进器,该组合推进器将仿生推进与轮缘推进有机结合,包括:轮缘电机、导管、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、仿生尾鳍和传动机构,如图1~图3所示;轮缘电机包括电机转子和电机定子,电机定子集成在导管的内腔中,电机转子环与螺旋桨固连,螺旋桨无轮毂、中空;仿生尾鳍设置在螺旋桨下游,通过传动机构与电机相连,电机旋转带动尾鳍运动实现仿生推进。仿生推进电机恰置于螺旋桨的无轮毂空间内,节省了空间,通过螺旋桨的前置定子固定于导管上。前置定子兼有固定电机和导流作用,提高螺旋桨推进的效率。
仿生尾鳍通过一滑轨-连杆-丝杠传动机构与电机相连,通过适当的控制电机转速和扭矩可实现尾鳍的摆动和浮沉运动,从而实现模拟鱼类尾鳍的波动推进运动,产生仿生推进力。仿生推进和螺旋桨推进可同时进行,亦可单独运行。同时运行模式下,螺旋桨的尾涡可促进三维尾鳍脱体涡的产生,从而增加整体推力,达到吸收螺旋桨的尾流能量的效果,提高推进效率。低速和或超低速时可只用仿生推进模式,发挥仿生推进低速下高效低噪的优势。超高速时可只用轮缘推进模式,发挥轮缘推进的高速推进的性能优势。
螺旋桨的轮缘与导管之间安装有水润滑轴承,降低了结构复杂性,使结构紧凑。
通过适当控制电机,仿生尾鳍可作舵机使用,配合螺旋桨推进模式,可实现航行器的俯仰和或偏航。
所述仿生尾鳍为仿鱼类尾鳍外形结构,采用弹性材料制成,可模拟鱼类游动过程中的柔性变形与浮沉摆动协调配合的动作,起到增推增效的作用。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种组合推进器,其特征在于,包括导管、轮缘电机、螺旋桨、前置定子、仿生推进电机、传动机构、仿生尾鳍;
所述轮缘电机和前置定子均安装在所述导管上,所述螺旋桨与所述轮缘电机的转子固定连接,所述前置定子位于所述螺旋桨的上游;所述仿生推进电机安装在所述前置定子上;仿生推进电机通过传动机构带动仿生尾鳍运动;所述仿生尾鳍位于所述螺旋桨的下游。
2.根据权利要求1所述的一种组合推进器,其特征在于,所述螺旋桨无轮毂,螺旋桨的轴线位置为中空区域;所述仿生推进电机置于所述中空区域里,通过传动机构带动仿生尾鳍运动。
3.根据权利要求1所述的一种组合推进器,其特征在于,所述轮缘电机包括电机转子、电机定子,所述电机定子安装在导管的内腔中,所述电机转子环与螺旋桨固连。
4.根据权利要求1所述的一种组合推进器,其特征在于,所述前置定子能够为所述螺旋桨导流。
5.根据权利要求1所述的一种组合推进器,其特征在于,所述传动机构包括滑轨、连杆、丝杠;所述滑轨固定安装在导管上;所述仿生推进电机与丝杠连接;所述丝杠与连杆的一端连接,连杆的另一端与仿生尾鳍连接,连杆的中部设有转轴,所述转轴置于所述滑轨的孔内。
6.根据权利要求1所述的一种组合推进器,其特征在于,所述仿生尾鳍采用弹性材料制成。
7.根据权利要求5所述的一种组合推进器,其特征在于,所述连杆能绕所述转轴转动,同时所述连杆能沿所述滑轨往复滑动。
8.根据权利要求1~7之一所述的一种组合推进器,其特征在于,所述仿生尾鳍为仿鱼类尾鳍水动力外形。
9.根据权利要求1~7之一所述的一种组合推进器,其特征在于,所述仿生尾鳍也能够产生俯仰力和或偏航力。
10.根据权利要求1~7之一所述的一种组合推进器,其特征在于,还包括水润滑轴承,所述水润滑轴承安装在所述螺旋桨的轮缘和导管之间。
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