CN113200133A - 一种能够深潜水无限的潜水艇及其配用螺旋桨推进器的特殊衔接方法 - Google Patents

Abstract

一种能够深潜水无限的潜水艇及其配用螺旋桨推进器的特殊衔接方法，其特征在于：至少是让转子(2)或让转子(2)与定子(1)被窄型型金属密封隔离屏蔽(4)或宽型金属密封隔离屏蔽(5)以立体形式包围着，并且，该金属密封隔离屏蔽的底部设置了能够向下穿过电机轴封(7)的转轴(6)；所述的金属密封隔离屏蔽内充注了的油液(S)，执行顶托外界高压水体欲通过电机轴封(7)向上对于内部的渗透；所述的金属密封隔离屏蔽涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的；所述的电机是以垂直的状态设置的。——包括螺旋桨(11)的潜水艇电动推进器是配用在用于座仓的潜水艇主体部分尾端，并且，该独立的两者的衔接也是可拆卸的。

Description

一种能够深潜水无限的潜水艇及其配用螺旋桨推进器的特殊 衔接方法

技术领域

本发明涉及一种能够深潜水无限的潜水艇及其配用螺旋桨推进器的特殊衔接方法。

背景技术

目前的潜水艇，其潜水深度有限，例如：难以达到近千米的深度；原因是多方面的，其中的防水密封举措不理想就是一个特大的原因之一。——人们的常规思路是：利用橡胶或塑料为主的柔性高分子材料来制作密封圈元件以及配用的密封结构来实现常规的防水密封举措的。

潜水艇的最大潜水深度一直是人们欲解决的问题，否则，就会直接影响将来对于海底可燃冰的开采(商业化开采也同样是世界上的一个一直没有达到妥善解决的问题)。——其蕴藏量是地球上其他矿物能源(含石油与煤等等)总合的两倍，可供地球人使用1000年。

显然，若能够在水下千米左右深度的动力器械一直是人们千方百计欲解决的问题，其中能够研制出可以深潜千米左右的潜水艇就成为人们首当其冲的首选典型技术项目。

——作为现有技术的潜水泵的致命缺陷就在于：潜水深度很浅(一般不超过10米左右)以及需要定期吊出水面进行清除渗水的维护工作(不是维修)，而且，潜水越深，上述“定期”的周期就越短。

发明内容

本发明之目的：

就是为了彻底解决上述的这个潜水艇能够达到超过千米深度的问题。——这个问题若能够解决，其他的各种深海动力设备的解决就有希望了。

本发明之关键在于：

就是绕过现有技术利用的以“橡胶或塑料高分子柔性材料”为主体制作的“实体元件”及其“配用的结构形式”实施防水密封的常规思路，采用由纯金属形成的“全密封”型结构，再依靠不可压缩的油液来实现最理想的顶托外界高压水体对内渗透的防水密封的举措，其技术要求应该是：

一.潜水艇的潜水深度大于1000米——本发明技术与潜水深度无关。

二.不需要排除渗水的定期维护工作。——本发明技术不存在渗水的问题。

本发明的特点：

一、由于构成本发明的“全密封型”整机结构中，即由金属密封隔离屏蔽形成的金属密封隔离腔体中，所有的接缝位置之间都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现的(作为现有技术的焊接可靠性已经予以彻底解决了)，而且，本发明的转轴必须以垂直向下的方向与水下器具配用的，这就为让轻于水且不可压缩的油液能够在本发明内由上而下地实现其顶托外界水体欲通过电机轴封位置由下而上的对内渗透压力或极大的渗透压力(潜水越深该通过电机轴封位置向上的渗透压力也就越大)创造了条件。

——如果将本发明在水下予以水平放置，那么，本发明中圆形的轴封位置也

必然会水平放置，该圆形的下部外界水压力就必然会高于该圆形的上部外界水压力，则该圆形的下部外界水体(外界水压力稍高一些)就会坦然地通过该轴封位置渗入本发明的金属密封隔离腔体中，并将该腔体内的油液从圆形轴封位置的上部(外界水压力稍低一些)挤出本发明，其后果就是让电机转子减速而造成该电机的坏损，具体理由详见“具体实施方式”中的“二、”款的说明。

二、由于本发明内的定子与转子之间充满了有油液，尽管与空气相比较对其转速会造成一些阻力(适当会减速)，然而，对于绝大多数的水下器具来说，在发挥其电动效率来说不会有多大影响的。——仅次一点小小的减速影响来换取与潜水艇的“潜水深度无关”，即不受潜水深度的限制是非常值得的。

附图说明

图1示意了作为本发明的电动螺旋桨推进器与潜水艇主体(座仓)部分的衔接概况图。

图2示意了第一种本发明的电动螺旋桨推进器内部结构，即第一实施例：只将电机的转子由窄型金属密封隔离屏蔽所隔离(电机的定子可拆卸更换)。

图3示意了第二种本发明的电动螺旋桨推进器内部结构，即第二实施例：将电机的转子与定子由宽型金属密封隔离屏蔽所隔离(电机的定子不可拆卸更换——制造上较简便)。

1：嵌入绕组的电机定子；2：电机转子；3：电机轴承；4：窄型金属密封隔离屏蔽；5：宽型金属密封隔离屏蔽；6：竖向电机转轴；7：电机轴封或设置该轴封的位置；8：竖斜向齿轮；9：横斜向齿轮；“8与9”：力矩的换向传递机构；

10：螺旋杆；11：螺旋桨；S：油液；G：由底部管道连接的充油嘴；W：与其他部位衔接的安装板块架；X：衔接机构框架；Q：设置在潜水艇尾部的定位板块；“X-Q”：属于两个独立实体之间的可拆卸的衔接板块机构。

具体实施方式

根据图1的示意：本发明作为一个独立的部分的潜水艇电动螺旋桨推进器配用在另一个作为独立部分的潜水艇主体(座舱)部分的尾部，属于该两个独立实体之间的可拆卸的衔接板块机构“X-Q”是可拆卸的。——这样于在极高压力差情况下的防水密封效果有利。以下，再结合图2就可作出更具体的分析。

为了实现本发明上述之目的，拟采用以下的技术方案：

本发明包括：

(一)由转子2与嵌入绕组的定子1二者构成的电机，并通过电机内竖转轴6的竖齿轮8与螺旋杆10的横齿轮9耦合并将电机转矩输出给螺旋杆10上的螺旋桨11；

(二)至少是让转子2或让转子2与定子1被窄型型金属密封隔离屏蔽4或宽型金属密封隔离屏蔽5以立体形式包围着，并且，在窄型型金属密封隔离屏蔽4或宽型金属密封隔离屏蔽5的底部设置了能够向下穿过电机轴封7的转轴6；

所述的窄型金属密封隔离屏蔽4或宽型金属密封隔离屏蔽5内充注了的油液S，执行顶托外界高压水体欲通过电机轴封7向上对于内部的渗透；

所述的窄型金属密封隔离屏蔽4或宽型金属密封隔离屏蔽5涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的；

所述的拖动电机是以垂直的状态设置在：包括螺旋桨11与衔接机构框架X两者在内构成的潜水艇电动推进器上的；并且允许电机浸泡在水体中工作；

所述的油液S是小于0℃的低凝固点轻型油质。

所述的潜水艇电动推进器的衔接机构框架X与潜水艇尾部的定位板块Q的衔接是可拆卸的。

本发明的使用方法，

潜水艇电动推进器是配用在用于座仓的潜水艇主体部分尾端，该两者是两个独立的部分，分别通过属于前者的定位机构框架X与属于后者的定位板块Q，就能够将该两者衔接为一体，并且，如此的衔接也是可拆卸的。

根据以上的扼要说明以及图1、图2与图3的示意，应该基本上可以理解了本发明的机理，以下再对本发明技术实施时的相关关键具体问题作进一步的说明：

一、本发明涉及金属密封隔离屏蔽腔体的“全密封”型结构问题：

在窄型金属密封隔离屏蔽4中，只有电机转子2被包围其中，该窄型金属密封隔离屏蔽4的厚度可以取几个毫米的量级(例如：电机的厚度可取2毫米)；在位于电机转子2与电机定子1之间的窄型金属密封隔离屏蔽4部分的厚度可采用0.1至0.2毫米，而且，还必须采用非导磁金属材料以及最好让窄型金属密封隔离屏蔽4与电机定子1的内圈位置呈可拆卸的紧配合状态；而在宽型金属密封隔离屏蔽5中，构成该宽型金属密封隔离屏蔽5的厚度可均采用厚2毫米；上述两种密封隔离屏蔽不同部位之间的间隙必须采用焊接工艺来实现，而且应该严禁出现虚焊或假焊的现象(避免虚焊或假焊在技术上已经很成熟)。——只有这样，才能够确保内部的不会被压缩的油液S圆满完成顶托住外界极高的水体通过轴封位置7对于金属密封隔离屏蔽腔体内部的渗透压力。

由于构成金属分子之间的间隙小于空气分子或水分子的直径，因此，金属密封隔离屏蔽腔体就形成了“全密封”型的结构，能够阻止空气分子或油液分子或水分子从中穿越；而由橡胶或塑料为主体的高分子柔性材料制成的各种规格的密封圈或结构，是绝对不可能阻止上述流体分子从中穿越的。

如果，本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的非金属橡皮或塑料一类的柔性高分子密封材料通过螺栓的紧固来实施密封的，那么，它不可能形成“全密封”型的立体防线，因为，它不可能阻止上述流体分子从中穿越，只是其穿越速率可能会慢一些而已。——就如自行车内胎一年不打气就不能使用了一样，若拿自行车胎来做密封材料，显然是不能够形成可以阻止流体分子穿越的“全密封”型立体防线的。

如果，本发明中的金属密封隔离屏蔽腔体的某个部位是采用可拆卸的二个非常光滑的金属平面通过螺栓的紧固来实施密封的，那么，它也不可能形成“全密封”型的立体防线，因为，再光滑的平面都是有“粗糙度”的，它同样也不可能阻止上述流体分子从中穿越，只是其穿越的速率可能会慢一些而已。

以上二个“如果”的实例充分证明了为什么现有技术中在其关键部位采用的可拆卸的上述密封元件及其配用结构均无法抵御上述流体分子从其密封防线中穿透的缘故。

至此，应该非常明白了，本发明正是因为采用了关键的纯金属密封腔体而实现了自己的“全密封”型立体防线，才能以此来确保了该立体防线内的油液S不存在外泄其分子的可能，只要油液S不外泄，在高压力的外界水体也就不会通过轴封位置7向着该纯金属密封腔体内渗透了。

当本发明采用了充满油液S的设计方案，目的就是：让不会被压缩的油液S在本发明内部，以自身绝对不会由于形成的“全密封”型防线而外泄为前提，就能够阻止外界哪怕是极高的水体压力对于本发明内部的渗透压力。——若内部的油液S有途径能够外泄(显然没有)，那么，外界的高压水体就会从金属密封屏蔽腔体的轴封位置7向上渗透进来(显然不可能)。

然而，油液S存在热胀冷缩系数，而金属密封屏蔽腔体下部的倒锥形形体就是为了解决油液S在热胀冷缩体积微弱变化时可以允许外界的微量水体进入该倒锥形体内暂存，并被压在比重比它轻的油液S体之下。

二、本发明涉及采用允许内部充满液体(油液S)方案的问题：

鉴于公知知识：如果，原先的设计就是让电机内可以充满了水体，那么，由于水体能够导电，因此，水体对于转子2的转速影响是极大的：

其一是：由于水体能够导电，转子2旋转时会引起它周围一圈水体形成的反电动势而造成大幅度让转子2减速的影响，整机的电动效率也会打折扣；

其二是：水体在转子2与定子1两者之间本身就会造成对转子2大幅度减速的影响。——与空气在转子2与定子1两者之间比较是不言而喻的。

因此，一般电机的设计，绝大多数采用的是让转子2与定子1在充满空气的条件下让转子2能够高速旋转的高效设计方案，然而，此时一旦让转子2接触到水体仍然会引起转速变慢，造成过电流现象而损坏电机。

如果如本发明那样地就是故意采用了不导电的油液S充满电机内部的结构形式所设计的电机，那么，不导电的油液S在转子2与定子1之间仅仅只会对转子的转速造成减速的影响，而且远远会小于上述水所造成的减速总影响。如果，当充注油液S的电机就是用于非高速运行的水下器具，那么，充满了油液S，对于该水下电机而言的影响仅仅限于由于油液S造成的转速下降，如果这有限的转速影响是允许的，那就无关紧要了。——然而，此时一旦本发明中的油液S被迫换成了水体(必然通过在挤出了部分原来的油液S前提下才会形成外界水体的渗入)，那么，该渗入的水体同样会造成该电机转速相对变慢而最后导致电机损坏的后果。

——根据上述分析以及公知常识，不难小结出，电机的转子与定子之间存在不同的介质对于电机转子的转速影响也是不同的：

若处于真空状态，对于转子的减速影响不存在；

若充注了空气，对于转子的减速影响极小(空气阻力对于转速影响不大)；

若充注了油液，对于转子的减速影响偏大(油液的粘稠度对转速有影响)；

若充注了水体，对于转子的减速影响偏大(水体的粘稠度对转速有影响)，然而，对于转子的减速影响最大的要素还是由于水体能导电，转子在旋转时造成转子与定子之间导电水体也会带电(产生反电动势)，这对于转子减速的影响很可能会达到大幅度的程度，即很可能远大于水体自身粘稠度对于减速的有限影响。

三、本发明涉及电机的定子能否拆卸更换的问题：

由图3所示，电机定子1与电机转子2两者都被金属密封隔离屏蔽腔体所屏蔽，一旦相对来说容易损坏的电机定子1上的绕组出现问题，需要单独拆换该定子1是不行的，只能将整个的换掉才行；然而，这样的电机在它本身的制造上会带来许多方便，致使现有技术绝大多数电机都是采用了这样的结构形式。

由图2所示，电机定子1与电机转子2两者之间被金属密封隔离屏蔽腔体所隔离，使得相对于容易损坏的环绕了绕组的电机定子1成为可单独拆卸更换的；

由于这样的电机结构制造较麻烦，目前，现有技术电机产品中只有极少数采用了这样的可以更换定子1的结构形式，然而，作为水下的配用电机(尤其对于大功率的重型机)来说，不像在地面上容易整机更换，因此，还是应该另当别论考虑的，还是采用能够拆卸更换定子1的理想结构为妥，这同时也有利于延长该水下配用电机主体部分的寿命。

综上所述：

一般来说，电机是个非常成熟的产品，只要确保其中的电机转子2始终是在油液S中旋转工作的，那么，电机就不容易损坏。因此，将本发明中的电机转子2设置在金属密封隔离屏蔽腔内也就不用担心在长时期运行之后容易发生自损的问题了。——由电机拖动驱动的耐用器械，例如：洗衣机、电冰箱与空凋器，等等，一般达标的配用现有技术电机作为出力部件的器具，其不需维护的一次性配用寿命大都可以在15年以上，而世界名牌则可达到30年以上，若再采用最好的材料来制取，其渴望不需维护的一次性配用寿命可能会超过50年。为此，属于简单产品的本发明中采用了不可拆卸的焊接工艺来实施其“全密封”型的结构时(使得产品不能进行拆卸维护)，不会影响人们对于本发明一次性使用寿命的期限。

显然，至此对于水下电机的相关说明是不少的，然而，由于本发明中的关键部件就是水下电机，因此，本发明的结构质量以及寿命，在极大地程度上是取决于水下电机的结构与质量。

Claims (2)

1.一种能够深潜水无限的潜水艇，

其特征在于，驱其动螺旋桨推进器的电动机结构包括：

(一)由转子(2)与嵌入绕组的定子(1)二者构成的电机，并通过电机内竖转轴(6)将电机转矩输出给螺旋杆(10)上的螺旋桨(11)；

(二)至少是让转子(2)或让转子(2)与定子(1)被窄型金属密封隔离屏蔽(4)或宽型金属密封隔离屏蔽(5)以立体形式包围着，并且，在窄型型金属密封隔离屏蔽(4)或宽型金属密封隔离屏蔽(5)的底部设置了能够向下穿过电机轴封(7)的转轴(6)；

所述的窄型金属密封隔离屏蔽(4)或宽型金属密封隔离屏蔽(5)内充注了的油液(S)，执行顶托外界高压水体欲通过电机轴封(7)向上对于内部的渗透；

所述的窄型金属密封隔离屏蔽(4)或宽型金属密封隔离屏蔽(5)涉及到的所有拼接缝隙都是通过不可拆卸的焊接工艺来实现连接的；

所述的电机是以垂直的状态设置在：包括螺旋桨(11)与衔接机构框架(X)两者在内构成的潜水艇推进器上的，并且允许电机浸泡在水体中工作；

所述的油液(S)是小于0℃的低凝固点轻型油质。

2.一种能够深潜水无限的潜水艇所配用螺旋桨推进器的特殊方式，

其特征在于，在水下就能够实施相互装配与拆卸的定位方式：

所述的潜水艇电动推进器是配用在用于座仓的潜水艇主体部分尾端，该两者是两个独立的部分，分别通过属于前者的定位机构框架(X)与属于后者的定位板块(Q)，就能够将该两者衔接为一体。

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