CN112061357A - 一种无传动轴泵喷推进器 - Google Patents

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侯振华
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Abstract

一种无传动轴泵喷推进装置属船舶推进器技术领域，本发明中前后两个定子分别固接于基座中空心阶梯轴的前后两端，两个定子上叶片组的叶片外端分别与导管内圈的前后部固接，转子经轴承活动连接于基座中空心阶梯轴的中部，导管和两个定子上所有叶片的空腔中均固接有线圈，线圈经导线与电源连接；无复杂的传动轴系，可消除轴系的机械振动和噪声；导管可屏蔽转子及内流道产生的噪声；前置定子可使进入转子的水流产生预旋，变得更为均匀，能提高推进效率；后置定子可回收尾流中的部分旋转能量，从而降低噪声，无复杂的传动轴系可消除轴系的机械振动及噪声。本发明的用途广泛，可在潜艇、鱼雷、水下潜航器等各类设备上使用。

Description

一种无传动轴泵喷推进器
技术领域
本发明属于船舶推进器技术领域，具体涉及一种无传动轴泵喷推进器，用于驱动水下设备航行。
背景技术
推进器噪声是水下设备航行时的主要噪声源之一，推进器一般布置在设备外部，通过传动轴系与内部舱室连接。轴系运转会产生较大振动，同时推进器所产生的振动会通过轴系传递到设备内部，引起设备尾部结构产生较大振动，这些振动引起的噪声是水下设备噪声的主要来源之一。
泵喷推进器是近年兴起的推进形式，具有高效、低噪声等特点。但现在使用的泵喷推进器因为存在传动轴结构，因此仍有传动轴系引起的振动和噪声。
发明内容
为解决因传动轴系存在而导致的振动及噪声问题，本发明提供了一种无传动轴泵喷推进器，可以显著减少推进器的振动与噪声。
本发明由导管A、前置定子B、基座C、转子D、后置定子E、线圈组Ⅰ1、线圈组Ⅱ2、轴承Ⅰ3、轴承Ⅱ4和线圈组Ⅲ5组成，其中导管A为从前至后直径逐渐缩小的空心桶状结构；前置定子B中叶片组Ⅰ6的叶片、转子D中叶片组Ⅱ15的叶片、后置定子E中叶片组Ⅲ17的叶片均为横截面是流线型的空心结构。
线圈组Ⅱ2和线圈组Ⅲ5的线圈数目相同，均为7-11个；线圈组Ⅱ2的7-11个线圈分别固接于前置定子B中叶片组Ⅰ6的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅲ5的7-11个线圈分别固接于后置定子E中叶片组Ⅲ17的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅰ1的线圈为叶片组Ⅰ6叶片数的两倍，均布并固接于导管A夹层的圆周方向；前置定子B、转子D和后置定子E自前至后顺序排列，其中前置定子B中桨毂Ⅰ7的内圈与基座C中前段11的外圈固接，且前置定子B中孔组Ⅰ8的7-11个孔与基座C中孔组Ⅲ13的7-11个孔对应连通；后置定子E中桨毂Ⅱ18的内圈与基座C中后段9的外圈固接，且后置定子E中孔组Ⅱ19的7-11个孔与基座C中孔组Ⅳ14的7-11个孔对应连通；轴承Ⅰ3的内圈与基座C的中段10前端固接；轴承Ⅱ4的内圈与基座C的中段10后端固接；转子D中桨毂Ⅲ16的前端内圈与轴承Ⅰ3的外圈固接；转子D中桨毂Ⅲ16的后端内圈与轴承Ⅱ4的外圈固接；前置定子B中叶片组Ⅰ6的7-11个叶片外端与导管A内圈的前部固接；后置定子E中叶片组Ⅲ17的7-11个叶片外端与导管A内圈的后部固接；线圈组Ⅰ1、线圈组Ⅱ2和线圈组Ⅲ5的线圈均经导线与电源连接。
所述的前置定子B由桨毂Ⅰ7和叶片组Ⅰ6组成，叶片组Ⅰ6由7-11个叶片组成，且每个叶片均为空心结构，7-11个叶片沿桨毂Ⅰ7外圈均布并固接；桨毂Ⅰ7上设有孔组Ⅰ8的7-11个孔，且与叶片组Ⅰ6中7-11个叶片的空隙对应连通，用于安装导线。
所述的基座C为空心的阶梯轴，从后至前分别为后段9、中段10、前段11、凸台12，凸台12与所推进设备连接；前段10上设有孔组Ⅲ13；后段9上设有孔组Ⅳ14，孔组Ⅲ13和孔组Ⅳ14均由7-11个孔组成，且孔组Ⅲ13的孔与孔组Ⅳ14的孔在基座C的轴向上的投影均匀交错排列。
所述的转子D由桨毂Ⅲ16和叶片组Ⅱ15组成，由永磁材料制造，叶片组Ⅱ15由7-13个叶片组成，且均布并固接于桨毂Ⅲ16的外圈，在线圈产生的磁场下旋转，推动设备前进。
所述的后置定子E由桨毂Ⅱ18和叶片组Ⅲ17组成，叶片组Ⅲ17由7-11个叶片组成，且每个叶片均为空心结构，7-11个叶片沿桨毂Ⅱ18外圈均布并固接，叶片可吸收转子D产生水流中的旋转能量，降低噪声；；桨毂Ⅱ18后端封闭,桨毂Ⅱ18上设有孔组Ⅱ19的7-11个孔，且与叶片组Ⅲ17的7-11个叶片的空隙对应连通，用于安装导线。
本发明的无轴结构泵喷式推进器进行工作时，线圈组相继通电，产生旋转的磁场，在磁场的作用下，转子旋转，对水流进行加速，从而推动设备前进。因为前置定子B的存在，进入转子D的水流会产生预旋，其均匀性得到改善，能提高推进效率；而后置定子E的存在，可以吸收转子D产生水流中的旋转能量，降低噪声。
本发明所的有益效果在于：
1.本发明省去了传动轴系，消除因传动轴引起的振动与噪声，因为没有传动轴系，结构较为简单，省去部分设计校核的时间，且系统总尺寸较小、重量较低，便于安装布置，提高设计及制造效率。
2.本发明采用泵喷推进形式，前置定子优化来流均匀性，导管可屏蔽定子旋转的噪声，后置定子可吸收尾流中的旋转能量，有效的提高了推进效率，降低噪声。
附图说明
图1为无传动轴泵喷推进器的轴测图
图2为本发明实施例中无传动轴泵喷推进器的轴向剖面结构示意图
图3为前置定子B的轴测图
图4为基座C的轴测图
图5为转子D的轴测图
图6为后置定子E的轴测图
其中：A.导管 B.前置定子 C.基座 D.转子 E.后置定子 1.线圈组Ⅰ 2.线圈组Ⅱ3.轴承Ⅰ 4.轴承Ⅱ 5.线圈组Ⅲ 6.叶片组Ⅰ 7.桨毂Ⅰ 8.孔组Ⅰ 9.后段 10.中段 11.前段12.凸台 13.孔组Ⅲ 14.孔组Ⅳ 15.叶片组Ⅱ 16.桨毂Ⅲ 17.叶片组Ⅲ 18.桨毂Ⅱ 19.孔组Ⅱ
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明由导管A、前置定子B、基座C、转子D、后置定子E、线圈组Ⅰ1、线圈组Ⅱ2、轴承Ⅰ3、轴承Ⅱ4和线圈组Ⅲ5组成，其中导管A为从前至后直径逐渐缩小的空心桶状结构；前置定子B中叶片组Ⅰ6的叶片、转子D中叶片组Ⅱ15的叶片、后置定子E中叶片组Ⅲ17的叶片均为横截面是流线型的空心结构。
线圈组Ⅱ2和线圈组Ⅲ5的线圈数目相同，均为7-11个；线圈组Ⅱ2的7-11个线圈分别固接于前置定子B中叶片组Ⅰ6的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅲ5的7-11个线圈分别固接于后置定子E中叶片组Ⅲ17的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅰ1的线圈为叶片组Ⅰ6叶片数的两倍，均布并固接于导管A夹层的圆周方向；前置定子B、转子D和后置定子E自前至后顺序排列，其中前置定子B中桨毂Ⅰ7的内圈与基座C中前段11的外圈固接，且前置定子B中孔组Ⅰ8的7-11个孔与基座C中孔组Ⅲ13的7-11个孔对应连通；后置定子E中桨毂Ⅱ18的内圈与基座C中后段9的外圈固接，且后置定子E中孔组Ⅱ19的7-11个孔与基座C中孔组Ⅳ14的7-11个孔对应连通；轴承Ⅰ3的内圈与基座C的中段10前端固接；轴承Ⅱ4的内圈与基座C的中段10后端固接；转子D中桨毂Ⅲ16的前端内圈与轴承Ⅰ3的外圈固接；转子D中桨毂Ⅲ16的后端内圈与轴承Ⅱ4的外圈固接；前置定子B中叶片组Ⅰ6的7-11个叶片外端与导管A内圈的前部固接；后置定子E中叶片组Ⅲ17的7-11个叶片外端与导管A内圈的后部固接；线圈组Ⅰ1、线圈组Ⅱ2和线圈组Ⅲ5的线圈均经导线与电源连接。
导管A为空心桶状结构，从前至后直径逐渐缩小，用于引导和限制水流流向。导管A内部沿周向安装线圈组Ⅰ1。导管内圈前部与前置定子叶片外端固连，后部与后置定子叶片外端固连，连接处应有足够大的孔，以便导管线圈通过线缆与电源连接实现电驱动。
如图3和图6所示，所述的前置定子B与后置定子E结构类似，均由桨毂和叶片两部分组成，叶片为空心结构，截面均为流线型以减小阻力，内部分别安装有线圈组Ⅱ2与线圈组Ⅲ5。桨毂与基座C固连，叶片外端与导管A内圈固连。叶片既起对导管A的支撑作用，同时也是导管线圈的通道。
如图4所示，所述的基座C为空心的阶梯轴，从后至前分别为后段9、中段10、前段11、凸台12，凸台12与所推进设备连接；前段10上设有孔组Ⅲ13；后段9上设有孔组Ⅳ14，孔组Ⅲ13和孔组Ⅳ14均由7-11个孔组成，且孔组Ⅲ13的孔与孔组Ⅳ14的孔在基座C的轴向上的投影均匀交错排列。
如图5所示，所述的转子D由桨毂Ⅲ16和叶片组Ⅱ15组成，叶片组Ⅱ15由7-13个叶片组成，且均布并固接于桨毂Ⅲ16的外圈，在线圈产生的磁场下旋转，推动设备前进。
转子D由磁性材料制成，由桨毂和叶片两部分组成，安装在基座C中段10上，可实现自由转动。

Claims (5)

1.一种无传动轴泵喷推进器，由导管(A)、前置定子(B)、基座(C)、转子(D)、后置定子(E)、线圈组Ⅰ(1)、线圈组Ⅱ(2)、轴承Ⅰ(3)、轴承Ⅱ(4)和线圈组Ⅲ(5)组成，其中导管(A)为从前至后直径逐渐缩小的空心桶状结构；前置定子(B)中叶片组Ⅰ(6)的叶片、转子(D)中叶片组Ⅱ(15)的叶片、后置定子(E)中叶片组Ⅲ(17)的叶片均为横截面是流线型的空心结构，其特征在于，线圈组Ⅱ(2)和线圈组Ⅲ(5)的线圈数目相同，均为7-11个；线圈组Ⅱ(2)的7-11个线圈分别固接于前置定子(B)中叶片组Ⅰ(6)的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅲ(5)的7-11个线圈分别固接于后置定子(E)中叶片组Ⅲ(17)的7-11个叶片空隙中；线圈组Ⅰ(1)的线圈为叶片组Ⅰ(6)叶片数的两倍，均布并固接于导管(A)夹层的圆周方向；前置定子(B)、转子(D)和后置定子(E)自前至后顺序排列，其中前置定子(B)中桨毂Ⅰ(7)的内圈与基座(C)中前段(11)的外圈固接，且前置定子(B)中孔组Ⅰ(8)的7-11个孔与基座(C)中孔组Ⅲ(13)的7-11个孔对应连通；后置定子(E)中桨毂Ⅱ(18)的内圈与基座(C)中后段(9)的外圈固接，且后置定子(E)中孔组Ⅱ(19)的7-11个孔与基座(C)中孔组Ⅳ(14)的7-11个孔对应连通；轴承Ⅰ(3)的内圈与基座(C)的中段(10)前端固接；轴承Ⅱ(4)的内圈与基座(C)的中段(10)后端固接；转子(D)中桨毂Ⅲ(16)的前端内圈与轴承Ⅰ(3)的外圈固接；转子(D)中桨毂Ⅲ(16)的后端内圈与轴承Ⅱ(4)的外圈固接；前置定子(B)中叶片组Ⅰ(6)的7-11个叶片外端与导管(A)内圈的前部固接；后置定子(E)中叶片组Ⅲ(17)的7-11个叶片外端与导管(A)内圈的后部固接；线圈组Ⅰ(1)、线圈组Ⅱ(2)和线圈组Ⅲ(5)的线圈均经导线与电源连接。
2.按权利要求1所述的无传动轴泵喷推进器，其特征在于，所述的前置定子(B)由桨毂Ⅰ(7)和叶片组Ⅰ(6)组成，叶片组Ⅰ(6)由7-11个叶片组成，且每个叶片均为空心结构，7-11个叶片沿桨毂Ⅰ(7)外圈均布并固接；桨毂Ⅰ(7)上设有孔组Ⅰ(8)的7-11个孔，且与叶片组Ⅰ(6)中7-11个叶片的空隙对应连通。
3.按权利要求1所述的无传动轴泵喷推进器，其特征在于，所述的基座(C)为空心的阶梯轴，从后至前分别为后段(9)、中段(10)、前段(11)、凸台(12)；前段(10)上设有孔组Ⅲ(13)；后段(9)上设有孔组Ⅳ(14)，孔组Ⅲ(13)和孔组Ⅳ(14)均由7-11个孔组成，且孔组Ⅲ(13)的孔与孔组Ⅳ(14)的孔在基座(C)的轴向上的投影均匀交错排列。
4.按权利要求1所述的无传动轴泵喷推进器，其特征在于，所述的转子(D)由桨毂Ⅲ(16)和叶片组Ⅱ(15)组成，由永磁材料制造，叶片组Ⅱ(15)由7-13个叶片组成，且均布并固接于桨毂Ⅲ(16)的外圈。
5.按权利要求1所述的无传动轴泵喷推进器，其特征在于，所述的后置定子(E)由桨毂Ⅱ(18)和叶片组Ⅲ(17)组成，叶片组Ⅲ(17)由7-11个叶片组成，且每个叶片均为空心结构，7-11个叶片沿桨毂Ⅱ(18)外圈均布并固接；桨毂Ⅱ(18)后端封闭,桨毂Ⅱ(18)上设有孔组Ⅱ(19)的7-11个孔，且与叶片组Ⅲ(17)的7-11个叶片的空隙对应连通。
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