CN114572370A - 一种对转双桨水下推进器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了水下推进器技术领域的一种对转双桨水下推进器，包括包括推进器壳体，所述推进器壳体外表面通过支架固定连接有扰流板，所述推进器壳体内表面通过连杆固定连接有安装壳，所述安装壳内腔左壁固定有第一步进电机，所述安装壳内腔右壁固定有第二步进电机，所述第一步进电机上安装有第一角度传感器，所述第二步进电机上安装有第二角度传感器；本发明通过将两个驱动电机分别配置有高精度角度位置传感器，采用特殊的电机控制方法使得第一桨叶与第二桨叶同步反向旋转，从而在不使用传动机构的情况下达到对转推进的目的，同时能够根据实际需要选择单个桨叶进行旋转工作。

Description

一种对转双桨水下推进器
技术领域
本发明涉及水下推进器技术领域，具体是一种对转双桨水下推进器。
背景技术
推进器(Propeller)是将任何形式的能量转化为机械能的装置。通过旋转叶片或喷气(水)来产生推力的。可以用来驱动交通工具前进，或是作为其他装置如发电机的动力来源。
现有的对转双桨水下推进器在进行使用时，一般采用齿轮传动，也就是电机通过齿轮直角齿轮同时带动两个桨叶转动，最终达到两个桨叶转速一致但旋向相反的目的，该方案一般用于航空发动机当中，因此不存在防水问题，但如果用于水下，齿轮的密封防水将会非常复杂、非常困难，同时两个桨叶必然同时旋转，不能根据实际需要控制单一桨叶进行旋转。
为此，本发明提供了一种对转双桨水下推进器，以解决上述问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种对转双桨水下推进器，解决了上述问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种对转双桨水下推进器，包括推进器壳体，所述推进器壳体外表面通过支架固定连接有扰流板，所述推进器壳体内表面通过连杆固定连接有安装壳，所述安装壳内腔左壁固定有第一步进电机，所述安装壳内腔右壁固定有第二步进电机，所述第一步进电机上安装有第一角度传感器，所述第二步进电机上安装有第二角度传感器，所述第一步进电机的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳左壁固定连接有第一桨叶，所述第二步进电机的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳右壁固定连接有第二桨叶，所述安装壳内腔底壁固定安装有控制器。
优选的，所述控制器信号连接第一步进电机、第二步进电机、第一角度传感器和第二角度传感器。
优选的，所述第一角度传感器用于测量第一步进电机动力轴的转动角度，所述第二角度传感器用于测量第二步进电机动力轴的转动角度，所述控制器能够根据第一角度传感器和第二角度传感器的测量数据使得第一桨叶与第二桨叶呈垂直设置。
优选的，所述推进器壳体为两端呈敞口的圆柱形壳体。
优选的，所述扰流板的截面为机翼型，所述扰流板的截面右端尾部的直径大于左端进口处直径，即攻角为正攻角，扰流板固定在水下推进器的外表面，安装时与来流呈现合适的角度，正攻角的翼型，使得扰流板外壁弧长大于内壁弧长，故外壁面流速高于内壁面流速，使得内壁面压力高于外壁面压力，该压力差产生了一个由内壁面指向外壁面的力，实现了扰流板具有小推力，相比于没有扰流板的水下推进器，添加了扰流板的水下推进器其推力增加，且由于水有一定的粘性，流动时会附着在水下推进器外表面，增加了水下推进器的阻力，而扰流板的运用，加快了水下推进器表面附着流体的流速，可以有效减小水下推进器的阻力。
优选的，所述连杆的数量为2-4个，所述连杆以安装壳为轴线对称分布。
优选的，所述安装壳外形呈圆柱形。
优选的，所述第一桨叶与第二桨叶的叶片数量均为两个。
有益效果
本发明提供了一种对转双桨水下推进器。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)、该对转双桨水下推进器，通过将两个驱动电机分别配置有高精度角度位置传感器，采用特殊的电机控制方法使得第一桨叶与第二桨叶同步反向旋转，从而在不使用传动机构的情况下达到对转推进的目的，同时能够根据实际需要选择单个桨叶进行旋转工作。
(2)、该对转双桨水下推进器，通过增加扰流板，同时将扰流板的截面设为机翼型，扰流板的截面右端尾部的直径大于左端进口处直径，即攻角为正攻角，使得扰流板外壁弧长大于内壁弧长，故外壁面流速高于内壁面流速，使得内壁面压力高于外壁面压力，该压力差产生了一个由内壁面指向外壁面的力，实现了扰流板具有小推力，加快了水下推进器表面附着流体的流速，可以有效减小水下推进器的阻力。
附图说明
图1是本发明的外部结构立体图；
图2是本发明的内部结构主视图；
图3是本发明的扰流板剖面结构立体图；
图4是本发明的实施例二中某一时刻第一桨叶与第二桨叶位置示意图；
图5是本发明的实施例二中第二步进电机速度趋势图。
图中1、推进器壳体；2、扰流板；3、连杆；4、安装壳；5、第一步进电机；6、第二步进电机；7、第一角度传感器；8、第二角度传感器；9、第一桨叶；10、第二桨叶；11、控制器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1-3，一种对转双桨水下推进器，包括推进器壳体1，推进器壳体1外表面通过支架固定连接有扰流板2，推进器壳体1内表面通过连杆3固定连接有安装壳4，安装壳4内腔左壁固定有第一步进电机5，安装壳4内腔右壁固定有第二步进电机6，第一步进电机5上安装有第一角度传感器7，第二步进电机6上安装有第二角度传感器8，第一步进电机5的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳4左壁固定连接有第一桨叶9，第二步进电机6的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳4右壁固定连接有第二桨叶10，安装壳4内腔底壁固定安装有控制器11。
扰流板2的截面为机翼型，扰流板2的截面右端尾部的直径大于左端进口处直径，即攻角为正攻角，扰流板2固定在水下推进器的外表面，安装时与来流呈现合适的角度，正攻角的翼型，使得扰流板2外壁弧长大于内壁弧长，故外壁面流速高于内壁面流速，使得内壁面压力高于外壁面压力，该压力差产生了一个由内壁面指向外壁面的力，实现了扰流板2具有小推力，相比于没有扰流板2的水下推进器，添加了扰流板2的水下推进器其推力增加，且由于水有一定的粘性，流动时会附着在水下推进器外表面，增加了水下推进器的阻力，而扰流板2的运用，加快了水下推进器表面附着流体的流速，可以有效减小水下推进器的阻力。连杆3的数量为2-4个，连杆3以安装壳4 为轴线对称分布。安装壳4外形呈圆柱形。第一桨叶9与第二桨叶10的叶片数量均为两个。
实施例二：
请参阅图1-5，本实施例在实施例一的基础上提供了一种技术方案：控制器11信号连接第一步进电机5、第二步进电机6、第一角度传感器7和第二角度传感器8。第一角度传感器7用于测量第一步进电机5动力轴的转动角度，第二角度传感器8用于测量第二步进电机6动力轴的转动角度，控制器11能够根据第一角度传感器7和第二角度传感器8的测量数据使得第一桨叶9与第二桨叶10之间呈垂直设置。
第一角度传感器7用于实时检测第一步进电机5动力轴的转动角度及第一步进电机5的转速，并将数据传输至控制器11内，控制器11对第一角度传感器7传输的数据进行处理，转化为与第一步进电机5旋转位置(角度) 相对(垂直设置)、转速相反的命令并发送给第二步进电机6，第二步进电机 6根据接收的命令调整自身转速，并根据PID控制算法进行修正，不断缩小差异，最终与控制器11所发送的命令一致，使得第一桨叶9与第二桨叶10同步反向旋转(因为第一桨叶9与第二桨叶10是相反的，所以反向旋转，就可以使得第一桨叶9与第二桨叶10的推进方向相同)，从而在不使用传动机构的情况下达到对转推进的目的。
在控制时，第一步进电机5按照第一转速X＝120转/min转动，第二步进电机6转速为0，启动第二步进电机6，第二步进电机6开始转动，并且达到第二转速Y＝120转/min；
通过两个电机对应的角度传感器检测到的两个电机的转动角度，第一桨叶9转动到90度的一个时刻T0，如图4所示，第一桨叶9为垂直设置，第二桨叶10的理想位置为水平设置，第二桨叶10的理想位置与第一桨叶9之间的夹角为90度。
但T0当前检测到的第二桨叶10与理想位置的相位角α为+30度(逆时针为正，顺时针为负)。
例如：第一步进电机5是120转/min，第二步进电机6按照φ转/min的进行增加；其中，φ1＝(α+N)/360度，其中，N的初始值为4。
然后在第一桨叶9转动M圈(M可以为1，也可以为3圈，或5圈，一般来说不超过10圈)后，再次检测，第二桨叶10与第一桨叶9之间的α角度，如果此时α的角度为正，继续按照φ1调整。
若为负，重新计算φ2，第二次的φ2＝(α+N)/360度，其中，N在初始值基础除以2，即N等于2。
然后在第一桨叶9转动M圈(M可以为1，也可以为3圈，或5圈，一般来说不超过10圈)后，再次检测，第二桨叶10与第一桨叶9之间的α角度，如果此时α为负，继续按照φ1调整。
若角度为正，重新计算φ3，第三次的φ3＝(α+N)/360度，其中，N 在上一次的基础上除以2，即N等于1。
直至N小于等于预设精度值，停止调整。预设精度值为0.05。
如图5所示，第二步进电机6的转速，在第一步进电机5转速的基础上，下方浮动，最终趋向一致，此时，第二桨叶10无限接近理想位置，也即两个桨叶之间的夹角为90度。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种对转双桨水下推进器，包括推进器壳体(1)，其特征在于：所述推进器壳体(1)外表面通过支架固定连接有扰流板(2)，所述推进器壳体(1)内表面通过连杆(3)固定连接有安装壳(4)，所述安装壳(4)内腔左壁固定有第一步进电机(5)，所述安装壳(4)内腔右壁固定有第二步进电机(6)，所述第一步进电机(5)上安装有第一角度传感器(7)，所述第二步进电机(6)上安装有第二角度传感器(8)，所述第一步进电机(5)的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳(4)左壁固定连接有第一桨叶(9)，所述第二步进电机(6)的动力轴通过防漏轴承贯穿安装壳(4)右壁固定连接有第二桨叶(10)，所述安装壳(4)内腔底壁固定安装有控制器(11)。
2.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述控制器(11)信号连接第一步进电机(5)、第二步进电机(6)、第一角度传感器(7)和第二角度传感器(8)。
3.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述第一角度传感器(7)用于测量第一步进电机(5)动力轴的转动角度，所述第二角度传感器(8)用于测量第二步进电机(6)动力轴的转动角度，所述控制器(11)能够根据第一角度传感器(7)和第二角度传感器(8)的测量数据使得第一桨叶(9)与第二桨叶(10)之间呈垂直设置。
4.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述推进器壳体(1)为两端呈敞口的圆柱形壳体。
5.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述扰流板(2)的截面为机翼型，所述扰流板(2)的截面右端尾部的直径大于左端进口处直径。
6.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述连杆(3)的数量为2-4个，所述连杆(3)以安装壳(4)为轴线对称分布。
7.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述安装壳(4)外形呈圆柱形。
8.根据权利要求1所述的一种对转双桨水下推进器，其特征在于：所述第一桨叶(9)与第二桨叶(10)的叶片数量均为两个。
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