CN111547211A - 一种新型水下矢量推进器 - Google Patents

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武建国
赵晓宇
陈武进
陈凯
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/08—Propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/52—Tools specially adapted for working underwater, not otherwise provided for

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种新型水下矢量推进器，属于水下机器人技术领域，包括矢量驱动模块和推进器模块，所述的矢量驱动模块括舱体、球面电磁铁块、球形磁铁和万向节，所述的推进器模块包括推进器外壳、导流罩、支撑件和骨架油封，所述的舱体的内表面分为球面结构段和圆柱结构段，其中球面电磁铁块安装在舱体的球面结构段，所述的外转子电机的前后两端分别设有骨架油封，舱体与推进器外壳之间设有橡胶罩。本发明的有益效果为：具有结构紧凑、操作简单，性能可靠等优点，采用蜂窝矩阵的电磁铁块控制推进器的角度的转动调节，可以代替传统的矢量推进器，同时可以缩小水下机器人的体积，可以保证水下作业的隐蔽顺利进行，使用方便。

Description

一种新型水下矢量推进器
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种水下矢量推进器。
背景技术
水下推进器是一项技术难度较大而又极具市场潜力的行业。我国在这一行业的技术研发还处于极为落后的状态。国际上现阶段所使用的水下矢量推进器多用推杆进行调节角度，体积大，结构复杂，对与水下机器人微型化有严重的影响，并且结构复杂易损害不易维修。
发明内容
本发明提供了一种新型水下矢量推进器，具有结构紧凑、操作简单，性能可靠等优点，可以代替传统的矢量推进器，同时可以缩小水下机器人的体积，可以保证水下作业的隐蔽顺利进行，使用方便。
一种新型水下矢量推进器，包括矢量驱动模块和推进器模块，所述的矢量驱动模块括舱体、球面电磁铁块、球形磁铁、万向节，所述的推进器模块包括推进器外壳、导流罩、支撑件、骨架油封，所述的矢量驱动模块中的球面电磁铁块安装舱体的球形内，球形磁铁固定在所述的矢量装置模块的推进器外壳的头部，万向节通过深沟球轴承固定在舱体内壁上，万向节通过深沟球轴承固定在推进器外壳上，所述的推进器模块中外转子电机的转子与推进器外壳和支撑件通过2个角接触球轴承与相互连接，导管通过螺钉与推进器外壳相连接，支撑件与导管用螺钉连接固定，在外转子电机的转子与推进器外壳和支撑件的之间安装骨架油封，螺旋桨与外转子电机的转子通过平键连接，舱体与推进器外壳之间安装宽松的橡胶罩。
优选的，所述的舱体在球面上均匀分布200块球面电磁铁块。
优选的，所述的球形磁铁材料为钕铁硼磁铁。
优选的，所述的球面电磁铁块固定在球形磁铁的前端，两个球面同球心，两个球面的间隙为1mm。
优选的，所述的球形磁铁通过螺钉固定在推进器前端面，球形磁铁的球心与推进器旋转中心重合。
优选的，所述的螺旋桨从下方经过中心位置再到右边的方向时，球面电磁铁的工作顺序为2号上电后1号放电，3号上电后2号放电……16号上电后15号放电，17号上电后16号放电。
优选的，所述的导管与螺旋桨的材料为加入30％纤维的尼龙。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
具有结构紧凑、操作简单，性能可靠等优点，可以代替传统的矢量推进器，同时可以缩小水下机器人的体积，可以保证水下作业的隐蔽顺利进行，使用方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的矢量驱动结构示意图；
图2是本申请实施例的推进器结构示意图；
图3是本申请实施例的矢量推进器旋转时电磁铁工作路线图；
图4是本申请实施例的矢量推进器结构示意图；作为本方案的优选实施例，
图1-图4中：1、舱体，2、球面电磁铁块，3、球形磁铁，4、万向节，5、深沟球轴承，6、推进器外壳，7、导流罩，8、支撑件，9、骨架油封，10、角接触球轴承，11、外转子电机，12、螺旋桨，13、橡胶罩。
具体实施方式
本发明提供了一种新型水下矢量推进器，具有结构紧凑、操作简单，性能可靠等优点，可以代替传统的矢量推进器，同时可以缩小水下机器人的体积，可以保证水下作业的隐蔽顺利进行，使用方便。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
如图1-图3所示，一种新型水下矢量推进器，包括矢量驱动模块和推进器模块，所述的矢量驱动模块括舱体1、球面电磁铁块2、球形磁铁3和万向节4，所述的推进器模块包括推进器外壳6、导流罩7、支撑件8和骨架油封9，所述的舱体1的内表面分为球面结构段和圆柱结构段，其中球面电磁铁块2安装在舱体1的球面结构段，万向节4的一端通过深沟球轴承5固定在舱体1的圆柱结构段，另一端通过轴承固定在推进器外壳6上，球形磁铁3固定在推进器外壳6的前端，所述的支撑件8为“十”字形结构，外转子电机11中的转子一端通过角接触球轴承10与支撑件8的中心相连接，另一端固定在推进器外壳6的后端，支撑件8的端部分别固定在导管7的后端，导管7的前端通过支撑杆与推进器外壳6相连接，所述的外转子电机11的前后两端分别设有骨架油封9，螺旋桨12与外转子电机11通过平键连接，舱体1与推进器外壳6之间设有橡胶罩13。
其中，在实际应用中，所述的舱体1的球面结构段上呈蜂窝结构均匀分布球面电磁铁块2。对每一块小型电磁铁可以单独控制，得到需要调节的角度信号时对球面电磁铁块2按着设定的顺序依次进行上电和放电，使得推进器旋转到预设的角度。
其中，在实际应用中，所述的球面电磁铁块2固定在球形磁铁3的前端，两个球面同球心，两个球面的间隙为1mm。由于两个同球心所以可以保证球形磁块3在旋转时与电磁铁块2的每一点的距离相等。
其中，在实际应用中，所述的球形磁铁3通过螺钉固定在推进器外壳6前端面，球形磁铁3的球心与推进器外壳6旋转中心重合。通过保证球形磁块3的球心与推进器外壳6旋转中心重合，使得推进器外壳6在空间转动时受到电磁铁块2的作用力是相同的。
其中，在实际应用中，所述的螺旋桨12从下方经过中心位置再到右边的方向时，球面电磁铁2的工作顺序为2号上电后1号放电、3号上电后2号放电、……16号上电后15号放电、17号上电后16号放电。通过设定推进器的角度，依次对每个小型电磁铁进行按着顺序进行上电和放电，基于万向节4控制推进器转动到预设的角度。
其中，在实际应用中，所述的导管7与螺旋桨12为加入30％纤维的尼龙材质。材质轻强度高，防腐蚀使用寿命长。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种新型水下矢量推进器，其特征在于，包括矢量驱动模块和推进器模块，所述的矢量驱动模块括舱体(1)、球面电磁铁块(2)、球形磁铁(3)和万向节(4)，所述的推进器模块包括推进器外壳(6)、导流罩(7)、支撑件(8)和骨架油封(9)，所述的舱体(1)的内表面分为球面结构段和圆柱结构段，其中球面电磁铁块(2)安装在舱体(1)的球面结构段，万向节(4)的一端通过深沟球轴承(5)固定在舱体(1)的圆柱结构段，另一端通过轴承固定在推进器外壳(6)上，球形磁铁(3)固定在推进器外壳(6)的前端，所述的支撑件(8)为“十”字形结构，外转子电机(11)中的转子一端通过角接触球轴承(10)与支撑件(8)的中心相连接，另一端固定在推进器外壳(6)的后端，支撑件(8)的端部分别固定在导管(7)的后端，导管(7)的前端通过支撑杆与推进器外壳(6)相连接，所述的外转子电机(11)的前后两端分别设有骨架油封(9)，螺旋桨(12)与外转子电机(11)通过平键连接，舱体(1)与推进器外壳(6)之间设有橡胶罩(13)。
2.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的舱体(1)的球面结构段上呈蜂窝结构均匀分布球面电磁铁块(2)。
3.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的球形磁铁(3)材料为钕铁硼磁铁。
4.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的球面电磁铁块(2)固定在球形磁铁(3)的前端，两个球面同球心，两个球面的间隙为1mm。
5.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的球形磁铁(3)通过螺钉固定在推进器(4)前端面，球形磁铁(3)的球心与推进器(4)旋转中心重合。
6.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的螺旋桨(12)从下方经过中心位置再到右边的方向时，球面电磁铁(2)的工作顺序为2号上电后1号放电、3号上电后2号放电、……16号上电后15号放电、17号上电后16号放电。
7.根据权利要求1所述的一种新型水下矢量推进器，其特征在于，所述的导管(7)与螺旋桨(12)的材料为加入30％纤维的尼龙。
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