CN115743485B - 一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器 - Google Patents
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Abstract
一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，包括导流壳、环形电机组件和轮缘螺旋桨组件；两个所述导流壳与环形电机组件之间围成密封空间，且该空间内充斥有承压流体，导流壳和环形电机组件之间连接有补偿膜片；所述轮缘螺旋桨组件与导流壳之间设置有水润滑摩擦副组件；所述导流壳内嵌套有压缩弹簧。本发明结构紧凑、合理，操作方便，将带有减振功能的水润滑摩擦副组件与轮缘推进器组合成一体，同时通过增加补偿膜片和补偿孔能够方便推进器在深海中工作，采用减阻减振的设计方式，在水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副端部增加压缩弹簧，达到水润滑摩擦副组件无间隙的目的，实现推进器的减振和减低轮缘间隙水摩擦损耗的目的。
Description
技术领域
本发明涉及轮缘推进器技术领域，尤其是一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器。
背景技术
轮缘推进器是一种新型的水下集成电力推进装置，其将环形电机组件内置于导流罩内，电机转子与桨叶连为一体，通过电机定、转子之间的电磁力带动桨叶旋转产生推力，具有模块化程度高，安装维护方便，整体效率高等优点。
但是常用的轮缘推进器是水面工作，不能满足深海工作的需要，而且轮缘推进器和驱动器是分离式结构，没有真正发挥模块化高的特点，在深海高压的情况下容易损坏；
另外，轮缘推进器在深海工作时，水润滑推力轴承之间的间隙，在刚启动时候，水润滑轴承的硬接触会增加振动噪声，还增加轴承的损害程度，在推进器运行时，泥沙会通过轴承间隙进入电机内部，不仅磨损水润滑轴承，还会损害电机内部，另外电机转子与电机定子之间存在间隙，水流通过轴承间隙进入电机间隙中，电机定转子间隙的水流摩擦会增大功率损耗，造成水动力效率下降。
为此，我们提出一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，从而在水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副端部增加压缩弹簧，用来减小轴向推力变化对水润滑摩擦副组件的冲击振动，并且达到水润滑摩擦副组件无间隙的目的。
本发明所采用的技术方案如下：
一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，包括两个对称的导流壳、设置在两个导流壳之间的环形电机组件，以及设置在环形电机组件内壁能够转动推进的轮缘螺旋桨组件；
两个所述导流壳与环形电机组件之间围成密封空间，且该空间内充斥有承受高压的承压流体，且导流壳位于该空间的侧壁上开设有环形凹槽，环形凹槽上开设有多个补偿孔，且导流壳和环形电机组件之间连接有凸向环形凹槽内，并将环形凹槽与密封空间隔开的补偿膜片；
所述轮缘螺旋桨组件与导流壳之间设置有能够降低摩擦系数的水润滑摩擦副组件；
所述导流壳内嵌套有与水润滑摩擦副组件相连接，并减少轮缘螺旋桨组件与导流壳之间振动和阻力的压缩弹簧。
其进一步特征在于：
所述轮缘螺旋桨组件包括轮毂和固定在轮毂上环形等距分布的桨叶。
所述环形电机组件包括嵌套在轮毂周向并等距间隔分布的多个永磁体N和永磁体S，以及环设在永磁体N和永磁体S外侧的多个绕组。
所述绕组和永磁体之间通过密封板隔开，密封板连接在两个导流壳之间设置的台阶槽中，绕组通过冲片固定在密封板上，且冲片的外侧还设置有提高密封效果的外壳，外壳密封连接在两个导流壳端面之间。
所述水润滑摩擦副组件包括活动套接在轮毂侧壁上的轴向动摩擦副，以及与轴向动摩擦副相接触并活动卡接在导流壳上的轴向静摩擦副。
所述轴向动摩擦副设置在轮毂周向侧壁上开设环槽内，轴向动摩擦副的上下端均开设有环形槽，且在环形槽的内外侧分别设置有径向内摩擦副和径向外摩擦副，径向外摩擦副与导流壳相互连接，以降低轴向动摩擦副的摩擦系数，同时防止水进入到轮毂和永磁体之间。
所述环形电机组件上固定连接有至少一个，用于与潜器进行连接的支柱包，支柱包中设置三个隔层，且位于中部的隔层内设置有用于控制的驱动器，提高防水效果，位于上下两个隔层中分别设置有与潜器连接的接插件，以及和环形电机组件连接的穿舱件。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，将带有减振功能的水润滑摩擦副组件与轮缘推进器组合成一体，同时通过增加补偿膜片和补偿孔能够方便推进器在深海中工作，采用减阻减振的设计方式，在水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副端部增加压缩弹簧，用来减小轴向推力变化对水润滑摩擦副组件的冲击振动，并且达到水润滑摩擦副组件无间隙的目的，水只是在推力轴承面形成水膜，但是不会进入间隙内部，减小了间隙内部的水摩擦损耗，实现推进器的减振和减低轮缘间隙水摩擦损耗的目的。
同时，本发明还具备如下优点：
(1).在推进器启动和换向的时候，桨叶受到推力带动轮毂和轴向动摩擦副向一侧移动，由于压缩弹簧的作用，桨叶的推力会柔和的作用在水润滑摩擦副组件的摩擦面上，减小摩擦面的损耗，同时水润滑摩擦副组件的摩擦面一直出于接触状态，外面的水就不能通过接触面进入环形电机组件间隙内部，解决了间隙水摩擦损耗问题。
(2).由于压缩弹簧的作用力，使得水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副和轴向动摩擦副的摩擦面一直结合在一起，推进器外面的水只会在摩擦面之间形成水膜，起到润滑作用，很少的会泄露进入定转子之间的间隙，因此就可以避免了间隙水流动摩擦造成的功率损耗，达到减小阻力提高推进效率的目的。
(3)通过在两个导流壳2与环形电机组件之间围成密封空间，且该空间内充斥有承受高压的承压流体，且导流壳2位于该空间的侧壁上开设有环形凹槽，环形凹槽上开设有多个环形分布的补偿孔d，且导流壳2和环形电机组件之间连接有补偿膜片19，能够自动进行压力调节，方便在深海工作。
(4).轴向动摩擦副5设置在轮毂10周向侧壁上开设环槽内，轴向动摩擦副5的上下端均开设有环形槽，且在环形槽的内外侧分别设置有径向内摩擦副7和径向外摩擦副4，径向外摩擦副4与导流壳2相互连接，以降低轴向动摩擦副5的摩擦系数，同时防止水进入到轮毂10和永磁体之间，影响传动效果；
(5).环形电机组件上固定连接有至少一个，用于与潜器进行连接的支柱包15，支柱包15中设置三个隔层，且位于中部的隔层内设置有用于控制的驱动器16，提高防水效果，位于上下两个隔层中分别设置有与潜器连接的接插件18，以及和环形电机组件连接的穿舱件17，方便通过潜器向环形电机组件供电以及控制驱动，防止承压流体外泄。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为图2中A-A截面的剖视图。
图4为图3为图1中B部的局部放大图。
图5为本发明的侧视图。
图6为图5中C-C截面的剖视图。
其中：1、外壳；2、导流壳；3、密封板；4、径向外摩擦副；5、轴向动摩擦副；6、轴向静摩擦副；7、径向内摩擦副；8、永磁体N；9、桨叶；10、轮毂；11、永磁体S；12、绕组；13、压缩弹簧；14、冲片；15、支柱包；16、驱动器；17、穿舱件；18、接插件；19、补偿膜片；d、补偿孔。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图6所示，本实施例提出一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，包括两个对称的导流壳2、设置在两个导流壳2之间的环形电机组件，以及设置在环形电机组件内壁能够转动推进的轮缘螺旋桨组件；
两个导流壳2与环形电机组件之间围成密封空间，且该空间内充斥有承受高压的承压流体，且导流壳2位于该空间的侧壁上开设有环形凹槽，环形凹槽上开设有多个环形分布的补偿孔d，且导流壳2和环形电机组件之间连接有凸向环形凹槽内，并将环形凹槽与密封空间隔开的补偿膜片19，补偿膜片19的形状与环形凹槽相适配，当轮缘推进器位于深海时，此时深海的超高水压从补偿孔d进入到环形凹槽中，将推动补偿膜片19向密封空间移动，压缩承压流体，继而提高耐压效果，另外当工作于浅水区域时，承压流体能够将补偿膜片19撑开，继而将环形凹槽内的海水排出，从而达到自调节压力的效果。
环形电机组件上固定连接有至少一个，用于与潜器进行连接的支柱包15，支柱包15中设置三个隔层，且位于中部的隔层内设置有用于控制的驱动器16，提高防水效果，位于上下两个隔层中分别设置有与潜器连接的接插件18，以及和环形电机组件连接的穿舱件17，方便通过潜器向环形电机组件供电以及控制驱动，防止承压流体外泄；
轮缘螺旋桨组件与导流壳2之间设置有能够降低摩擦系数的水润滑摩擦副组件，且导流壳2内嵌套有与水润滑摩擦副组件相连接的压缩弹簧13。
轮缘螺旋桨组件包括轮毂10和固定在轮毂10上环形等距分布的桨叶9。
环形电机组件包括嵌套在轮毂10周向并等距间隔分布的多个永磁体N8和永磁体S11，以及环设在永磁体N8和永磁体S11外侧的多个绕组12，绕组12和永磁体之间通过密封板3隔开，密封板3连接在两个导流壳2之间设置的台阶槽中，提高密封效果，绕组12通过冲片14固定在密封板3上，且冲片14的外侧还设置有提高密封效果的外壳1，外壳1密封连接在两个导流壳2端面之间。
水润滑摩擦副组件包括活动套接在轮毂10上的轴向动摩擦副5，以及与轴向动摩擦副5相接触并活动卡接在导流壳2上的轴向静摩擦副6；
轴向动摩擦副5设置在轮毂10周向侧壁上开设环槽内，轴向动摩擦副5的上下端均开设有环形槽，且在环形槽的内外侧分别设置有径向内摩擦副7和径向外摩擦副4，径向外摩擦副4与导流壳2相互连接，以降低轴向动摩擦副5的摩擦系数，同时防止水进入到轮毂10和永磁体之间，影响传动效果；
位于导流壳2内的压缩弹簧13与轴向静摩擦副6相连接，并推动轴向静摩擦副6贴合轴向动摩擦副5,轴向静摩擦副6和轴向动摩擦副5的端面一直保持接触，从而减少轴向动摩擦副5和轴向静摩擦副6的间隙，而且压缩弹簧13的弹性系数会随着承压增大而增大，在深海工作时，能够更好的防止高压水侵入到轮毂10和永磁体之间。
在推进器启动和换向的时候，桨叶9受到推力带动轮毂10和轴向动摩擦副5向一侧移动，由于压缩弹簧13的作用，桨叶9的推力会柔和的作用在水润滑摩擦副组件的摩擦面上，减小摩擦面的损耗，同时水润滑摩擦副组件的摩擦面一直出于接触状态，外面的水就不能通过接触面进入环形电机组件间隙内部，解决了间隙水摩擦损耗问题。
更进一步的说明：桨叶9旋转启动时，假设桨叶9会受到一个向左的轴向力，带动轮毂10和水润滑摩擦副组件的轴向动摩擦副5向反方向运动，此时左右两个轴向静摩擦副6在两侧相同的压缩弹簧13的压力下，力是平衡的，当桨叶9的力增加越过两端压缩弹簧13的平衡点时，左侧的压缩弹簧13力变大，右侧压缩弹簧13力变小，就会减缓桨叶9、轮毂10向左移动，直至轴向静摩擦副6限位到导流壳2内部，这个过程减缓轴向动摩擦副5作用在轴向静摩擦副6上的冲击力，减小作用在轮缘推进器上的冲击和振动；
同样的当桨叶9反转推力向右的时候，右侧的压缩弹簧13增加的压缩力将会减缓桨叶9向右侧的冲击力，尤其是正反转频繁切换的时候，减振效果越发明显。
另外由于压缩弹簧13的作用力，使得水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副6和轴向动摩擦副5的摩擦面一直结合在一起，推进器外面的水只会在摩擦面之间形成水膜，起到润滑作用，很少的会泄露进入定转子之间的间隙，因此就可以避免了间隙水流动摩擦造成的功率损耗，达到减小阻力提高推进效率的目的。
水润滑摩擦副组件轴向静摩擦副6与压缩弹簧13连在一起固定安装在导流壳2内部，轮缘螺旋桨组件带着水润滑摩擦副组件的轴向动摩擦副5作用在轴向静摩擦副6上，通过压缩弹簧13的缓冲作用，达到减缓启动和反复正反转的冲击作用，并且将水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副6和压缩弹簧13连接在一起，两端的压缩弹簧13会将前后两个水润滑摩擦副组件轴向静摩擦副6与轴向动摩擦副5适当的压紧，只让水分子进入形成水润滑水膜，电机定转子间隙不会进水，就不会有间隙水摩擦损耗。
本发明结构紧凑、合理，操作方便，将带有减振功能的水润滑摩擦副组件与轮缘推进器组合成一体，采用减阻减振的设计方式，在水润滑摩擦副组件的轴向静摩擦副6端部增加压缩弹簧13，用来减小轴向推力变化对水润滑摩擦副组件的冲击振动，并且达到水润滑摩擦副组件无间隙的目的，水只是在推力轴承面形成水膜，但是不会进入间隙内部，减小了间隙内部的水摩擦损耗，实现推进器的减振和减低轮缘间隙水摩擦损耗的目的。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (7)
1.一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：包括两个对称的导流壳(2)、设置在两个导流壳(2)之间的环形电机组件，以及设置在环形电机组件内壁能够转动推进的轮缘螺旋桨组件；
两个所述导流壳(2)与环形电机组件之间围成密封空间，且该空间内充斥有承受高压的承压流体，且导流壳(2)位于该空间的侧壁上开设有环形凹槽，环形凹槽上开设有多个补偿孔(d)，且导流壳(2)和环形电机组件之间连接有凸向环形凹槽内，并将环形凹槽与密封空间隔开的补偿膜片(19)；
所述轮缘螺旋桨组件与导流壳(2)之间设置有能够降低摩擦系数的水润滑摩擦副组件；
所述导流壳(2)内嵌套有与水润滑摩擦副组件相连接，并减少轮缘螺旋桨组件与导流壳(2)之间振动和阻力的压缩弹簧(13)。
2.如权利要求1所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述轮缘螺旋桨组件包括轮毂(10)和固定在轮毂(10)上环形等距分布的桨叶(9)。
3.如权利要求2所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述环形电机组件包括嵌套在轮毂(10)周向并等距间隔分布的多个永磁体N(8)和永磁体S(11)，以及环设在永磁体N(8)和永磁体S(11)外侧的多个绕组(12)。
4.如权利要求3所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述绕组(12)和永磁体之间通过密封板(3)隔开，密封板(3)连接在两个导流壳(2)之间设置的台阶槽中，绕组(12)通过冲片(14)固定在密封板(3)上，且冲片(14)的外侧还设置有提高密封效果的外壳(1)，外壳(1)密封连接在两个导流壳(2)端面之间。
5.如权利要求1所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述水润滑摩擦副组件包括活动套接在轮毂(10)侧壁上的轴向动摩擦副(5)，以及与轴向动摩擦副(5)相接触并活动卡接在导流壳(2)上的轴向静摩擦副(6)。
6.如权利要求5所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述轴向动摩擦副(5)设置在轮毂(10)周向侧壁上开设环槽内，轴向动摩擦副(5)的上下端均开设有环形槽，且在环形槽的内外侧分别设置有径向内摩擦副(7)和径向外摩擦副(4)，径向外摩擦副(4)与导流壳(2)相互连接，以降低轴向动摩擦副(5)的摩擦系数，同时防止水进入到轮毂(10)和永磁体之间。
7.如权利要求1所述的一种一体化减阻减振的深海轮缘推进器，其特征在于：所述环形电机组件上固定连接有至少一个，用于与潜器进行连接的支柱包(15)，支柱包(15)中设置三个隔层，且位于中部的隔层内设置有用于控制的驱动器(16)，提高防水效果，位于上下两个隔层中分别设置有与潜器连接的接插件(18)，以及和环形电机组件连接的穿舱件(17)。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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