CN202175186U

CN202175186U - 一种仿水母式水下推进装置

Info

Publication number: CN202175186U
Application number: CN2011201002186U
Authority: CN
Inventors: 毛昭勇; 田文龙; 宋保维; 邢容; 孟祥尧; 宋东
Original assignee: Northwestern Polytechnical University
Current assignee: Northwestern Polytechnical University
Priority date: 2011-04-07
Filing date: 2011-04-07
Publication date: 2012-03-28
Anticipated expiration: 2021-04-07

Abstract

本实用新型公开了一种仿水母式水下推进装置。该推进装置基于仿生学原理，模拟水母在水下运动时伞盖张开、闭合的运动过程；控制伺服电机正转、反转，经过丝杠传动后带动螺母相应地沿导杆前、后移动；螺母向前运动时，螺母凹槽上安装的支撑杆在流体动力的作用下带动柔性蹼收缩，装置受到的阻力较小；螺母向后运动时，螺母凹槽上安装的支撑杆在流体动力的作用下带动柔性蹼展开，装置产生较大的推力向前航行。本实用新型具有结构简单、成本低、爆发力好的特点；该推进装置安装在现有水下航行器上，可有效地提高水下航行器在低速航行时的机动性能。

Description

一种仿水母式水下推进装置

技术领域

本实用新型涉及用于水下航行器的推进装置，特别是一种仿水母式水下推进装置。属于船舶工业领域，适用于低速航行中机动性高、噪音小的水下航行器及中小船舶。

背景技术

水下航行器推进装置是影响航行器自身机动性的主要因素。目前国内外的水下航行器大多采用电磁马达或液压马达作为原动机的螺旋桨推进装置。螺旋桨推进装置已经在船舶工业领域取得广泛的应用，但其自身还存在对环境扰动大、噪音较大、机动性能差等缺点；水下航行器不论是在排水量还是在运动过程中都与船舶有较大差异，利用螺旋桨推进装置存在诸多弊端，特别是在低速航行的情况下，螺旋桨推进装置已经远远不能满足当前水下航行器的性能要求。尽管研究人员已经对螺旋桨推进装置做了很大改进，如：低速大直径螺旋桨、导管螺旋桨以及无梢涡螺旋桨，以求改变其对环境扰动的减小、降低噪音、提高机动性，但改善的效果并不理想。

中国发明专利200520012755.X中公开了一种仿真水母，该仿真水母仅是用于水族馆中的一种装饰物，不适合用于水下航行器的推进装置。

实用新型内容

为了克服现有技术对环境扰动大、噪音大、机动性能差等不足，本实用新型提供一种仿水母式水下推进装置。该推进装置具有低速航行中机动性高、噪音小、结构简单、成本低、爆发力好的特点。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：该仿水母式水下推进装置包括由前挡板、导杆、后挡板、推力轴承组成的机架和伺服电机、联轴器、丝杠、螺母、支撑杆、柔性密封囊、柔性蹼。

所述的伺服电机与前挡板固定连接，伺服电机的输出轴通过联轴器与丝杠一端连接，丝杠另一端与后挡板通过推力轴承固定连接，前挡板和后挡板之间固定有与丝杠平行的导杆，螺母中心置有螺纹通孔与丝杠配套安装，丝杠带动螺母沿两导杆向前滑动或向后滑动。

所述的螺母为中间置有圆柱状凸台的环形结构，与凸台相背的螺母端面上沿外缘均匀分布有至少三个凹槽，凹槽内设置有平行于螺母端面的圆柱销，支撑杆通过圆柱销连接安装在螺母上且绕圆柱销自由转动；螺母外缘凹槽相对中心螺纹通孔的部位固定安装有限位块，限定支撑杆与螺母和联轴器连线的夹角为20°-70°；各支撑杆之间连接有柔性蹼。螺母中心螺纹通孔水平径向两侧设置有两通孔，两导杆穿过螺母两侧的通孔与前挡板和后挡板连接；前挡板与螺母之间安装有柔性密封囊，螺母与后挡板之间安装有柔性密封囊。

所述的柔性密封囊可以弯曲，亦可以拉长。

所述的柔性蹼可弯曲，但不能拉长。

本实用新型仿水母式水下推进装置在一个推进周期内伺服电机完成正转、反转各一次；丝杠带动螺母相应地沿两导杆向前滑动或向后滑动。

当伺服电机正向转动，伺服电机的输出轴通过联轴器带动丝杠转动，丝杠带动与其配套安装的螺母相应地沿两导杆向前滑动，支撑杆与柔性蹼在水动力的作用下闭合，并在螺母上的限位块约束下收缩到一个较小的角度；随着螺母相应地沿两导杆向前滑动，滑动过程中由于支撑杆逐渐收缩，装置迎流面积逐渐变小，故产生较小的阻力。

当伺服电机反向转动，伺服电机的输出轴通过联轴器带动丝杠转动，丝杠带动与其配套安装的螺母相应地沿两导杆向后滑动，支撑杆与柔性蹼在水动力的作用下张开，并在螺母上的限位块约束下张开到一个较大的角度，随着螺母相应地沿两导杆向后滑动，滑动过程中由于支撑杆逐渐张开，装置迎流面积逐渐变大，故产生较大的推力。

本实用新型仿水母式水下推进装置，控制伺服电机正、反转，连续重复上述运动过程，即产生持续向前的推力，而且可以通过控制伺服电机的转速调节推力的大小。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型基于仿生学原理，模拟水母在水下运动时伞盖张开、闭合的运动过程；控制伺服电机正转、反转，经过丝杠传动后带动螺母相应地沿导杆前、后移动；螺母向前运动时，螺母凹槽上安装的支撑杆在流体动力的作用下带动柔性蹼收缩，装置受到的阻力较小；螺母向后运动时，螺母凹槽上安装的支撑杆在流体动力的作用下带动柔性蹼展开，装置产生的推力较大，因而向前航行。

本实用新型一种仿水母式水下推进装置，具有结构简单、成本低、爆发力好的特点；该推进装置安装在现有水下航行器上，可有效地提高水下航行器在低速航行时的机动性能；亦适用于低速航行中机动性高、噪音小的船舶以及其它航行器。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型一种仿水母式水下推进装置作进一步详细说明。

图1为本实用新型仿水母式水下推进装置结构示意图。

图2为本实用新型推进装置去除柔性密封囊和柔性蹼后支撑杆收缩示意图。

图3为本实用新型推进装置去除柔性密封囊和柔性蹼后支撑杆展开示意图。

图4为本实用新型推进装置的螺母示意图。

图中：

1.伺服电机 2.前挡板 3.导杆 4.柔性密封囊 5.螺母 6.柔性蹼7.柔性密封囊 8.后挡板 9.支撑杆 10.联轴器 11.丝杠 12.推力轴承

具体实施方式

本实施例是一种仿水母式水下推进装置。该推进装置包括伺服电机1、联轴器10、丝杠11、螺母5、支撑杆9、柔性密封囊4、柔性密封囊7、柔性蹼6和由前挡板2、导杆3、后挡板8、推力轴承12构成的机架。

参见图1、图4，本实用新型仿水母式水下推进装置的结构，机架由前挡板2、导杆3、后挡板8、推力轴承12构成；伺服电机1安装在机架的外侧与前挡板2固定连接，伺服电机1的输出轴通过联轴器10与丝杠11的一端连接，丝杠11的另一端与后挡板8通过推力轴承12固定连接。螺母5中心置有螺纹通孔与丝杠11配套安装；伺服电机1的输出轴通过联轴器10带动丝杠11转动，丝杠11带动螺母5相应地沿两导杆3向前滑动或向后滑动。

螺母5为中间置有圆柱状凸台的环形结构，与凸台相背的螺母端面上沿外缘均匀分布有至少三个凹槽，凹槽内设置有平行于螺母端面的圆柱销，支撑杆9通过圆柱销连接安装在螺母5上且绕圆柱销自由转动；螺母端面的外缘凹槽相对中心螺纹通孔的部位固定安装有限位块，限定支撑杆与螺母和联轴器连线的夹角为20°-70°；各支撑杆9之间连接有柔性蹼6。螺母5中心螺纹通孔水平径向两侧设置有两通孔，两导杆3穿过两侧的通孔与前挡板2和后挡板8相连接；前挡板2与螺母5之间安装有柔性密封囊4，螺母5与后挡板8之间安装有柔性密封囊7。安装在前挡板2与后挡板8之间的柔性密封囊可以弯曲，亦可以拉长。安装在与螺母连接的支撑杆9上的柔性蹼6可以弯曲，但不能拉长。

本实用新型仿水母式水下推进装置是基于仿生学原理，模拟水母在水下运动时伞盖张开、闭合的运动过程；控制伺服电机1正转、反转，伺服电机1的输出轴通过联轴器10带动丝杠11转动，丝杠11带动螺母5相应地沿两导杆3向前滑动或向后滑动。

仿水母式水下推进装置在去除柔性密封囊和柔性蹼后支撑杆9收缩时，支撑杆9绕圆柱销转动，在螺母5上的限位块约束下收缩到一个较小的角度。如图2所示。

仿水母式水下推进装置在去除柔性密封囊和柔性蹼后支撑杆9展开时，支撑杆9绕圆柱销转动，在螺母5上的限位块约束下张开到一个较大的角度。如图3所示。

本实用新型仿水母式水下推进装置在一个推进周期内伺服电机1完成正转、反转各一次。

当伺服电机正向转动，伺服电机1的输出轴通过联轴器10带动丝杠11转动，丝杠11带动与其配套安装的螺母5相应地沿两导杆3向前滑动，支撑杆9与柔性蹼6在水动力的作用下闭合，并在螺母5上的限位块约束下收缩到一个较小的角度；随着螺母5相应地沿两导杆3向前滑动，滑动过程中由于支撑杆9逐渐收缩，装置迎流面积逐渐变小，故产生的阻力也随之变小。

当伺服电机反向转动，伺服电机1的输出轴通过联轴器10带动丝杠11转动，丝杠11带动与其配套安装的螺母5相应地沿两导杆3向后滑动，支撑杆9与柔性蹼6在水动力的作用下张开，并在螺母5上的限位块约束下张开到一个较大的角度；随着螺母5相应地沿导杆3向后滑动，滑动过程中由于支撑杆9与连接的柔性蹼6逐渐张开，装置迎流面积逐渐变大，故产生较大的推力。

本实用新型仿水母式水下推进装置重复模拟水母在水下运动时伞盖张开、闭合的运动过程，即产生持续向前的推动力，而且可以通过控制伺服电机1正转、反转的转速，调节推进装置推力的大小。

Claims

1.一种仿水母式水下推进装置，包括伺服电机、联轴器、丝杠、螺母、支撑杆、柔性密封囊、柔性蹼，其特征在于：还包括由前挡板、导杆、后挡板、推力轴承构成的机架；所述的伺服电机与前挡板固定连接，伺服电机的输出轴通过联轴器与丝杠一端连接，丝杠另一端与后挡板通过推力轴承固定连接，前挡板和后挡板之间固定有与丝杠平行的导杆，螺母与丝杠配套安装，丝杠带动螺母沿两导杆向前、后滑动；支撑杆之间连接有柔性蹼；前后挡板与螺母之间安装有柔性密封囊。

2.根据权利要求1所述的仿水母式水下推进装置，其特征在于：所述的螺母为中间置有圆柱状凸台的环形结构，与凸台相背的螺母端面上沿外缘均匀分布有至少三个凹槽，凹槽内设置有平行于螺母端面的圆柱销，支撑杆通过圆柱销连接安装在螺母上且绕圆柱销自由转动。

3.根据权利要求1所述的仿水母式水下推进装置，其特征在于：所述的螺母端面的外缘凹槽相对螺纹通孔的部位安装有限位块，限定支撑杆与螺母和联轴器连线的夹角为20°-70°。

4.根据权利要求1所述的仿水母式水下推进装置，其特征在于：所述的螺母螺纹孔水平径向两侧置有两通孔，与丝杠平行的导杆穿过两通孔与前后挡板连接。