CN207106833U - 一种仿生水下推进器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下推进器领域，尤其涉及一种仿生水下推进器，包括密封舱(1)、动力装置(2)、活动杆(3)和软胶膜(4)；所述密封舱(1)包括密封舱壁(5)、密封舱后盖(6)和密封舱前盖(7)，所述密封舱后盖(6)和密封舱前盖(7)与所述密封舱壁(5)密封连接；所述动力装置(2)通过活动杆(3)与所述软胶膜(4)连接；所述动力装置(2)通过驱动所述活动杆(3)前后运动带动所述软胶膜(4)扩张或收缩，从而驱动推进器前进。该水下推进器，通过仿生结构的设计，减少了原来扇叶结构的转动磨损，使得推进器整体密封性能更加良好，且结构简单，延长了水下推进器的使用寿命。

Description

一种仿生水下推进器

技术领域

本实用新型涉及推进器领域，具体涉及一种仿生水下推进器。

背景技术

潜水推进器最早主要用于工业和军事领域。工业方面主要应用于水下勘测、水下搜救和水下维护等，而军事方面主要用于蛙人运输等特种作战。其显著特点是速度较快，但体积重量较大，携带不便。国内对于水下推进器的研制尚处在起步阶段，有关船厂也曾组织过类似的研究，已有产品不仅推进速度低、续航能力差，而且普遍存在密封性能及可靠性能差等缺点，尤其不适用于深水作业，不具备市场竞争力。

传统的水下推进器是把马达等电子器件安装到一个密封仓内部，传动轴由舱内连接到外部，带动螺旋桨转动，进而推动水下探测器前进。而这种结构存在一个问题，就是整个旋转的传动轴贯穿密封仓内部到外部，由于存在一个旋转的动态密封圈，由于密封圈长时间的旋转就会产生疲劳磨损，密封效果就会失效，进而影响推进器的使用寿命。

因此，研发一种结构简单，密封性能好的推进器就变得十分紧迫。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种仿生水下推进器，解决了现有推进器密封性能差的技术问题。

本实用新型实施例提供的一种仿生水下推进器，包括密封舱1、动力装置2、活动杆3和软胶膜4；所述动力装置2、活动杆3、软胶膜4位于所述密封舱1内部；所述密封舱1包括密封舱壁5、密封舱后盖6和密封舱前盖7，所述密封舱后盖6和密封舱前盖7与所述密封舱壁5密封连接；所述动力装置2通过活动杆3与所述软胶膜4连接；所述动力装置2通过驱动所述活动杆3前后运动带动所述软胶膜4扩张或收缩，从而驱动推进器前进。

进一步的，所述活动杆(3)与所述软胶膜(4)一体成型、卡合连接或螺纹连接。

进一步的，所述密封舱后盖(6)、密封舱前盖(7)通过螺钉(8)和密封圈(9)与所述密封舱壁(5)密封连接。

进一步的，所述密封舱前盖(7)为圆环状，所述密封舱后盖(6)为圆盘状。

进一步的，所述密封舱壁(5)与所述密封舱前盖(7)连接的端部具有压槽，所述软胶膜(4)位于所述压槽内，并经过密封圈(9)和螺钉(8)固定连接。

进一步的，所述动力装置2包括直流电机、联轴器、传动轴，所述传动轴与所述活动杆3连接。

进一步的，还包括控制装置10，所述控制装置10控制所述动力装置2的开启与关闭。

进一步的，在所述推进器尾部还设置有减速装置11，所述减速装置11与所述控制装置10电连接。

进一步的，在所述推进器头部还设置有防水探头12。

进一步的，在所述推进器头部还设置有防水摄像机13。

进一步的，在所述推进器头部还设置有防水照明灯14。

本实用新型提供的一种仿生水下推进器，通过仿生结构的设计，减少了原来扇叶结构的转动磨损，使得推进器整体密封性能更加良好，且结构简单，延长了水下推进器的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例所述仿生水下推进器结构图；

图2是本实用新型一个实施例密封舱前盖的结构图；

图3是本实用新型一个实施例所述仿生水下推进器结构扩展图；

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施例。

根据生物学相关知识可知，水母靠发达的内伞环状肌有节律的伸缩，挤压下伞部的海水而获得前进的动力，依伞顶部的方向作缓慢游动。研发人员在长期的研究过程中总结出了，根据水母游动的原理，设计出了一款仿生水下推进器，其原理为：仿水母的伞膜，制作出软胶膜，例如气橡胶材料；用动力及传动控制模块代替水母的控制系统。

动力及传动控制模块模仿水母的神经控制单元，给软胶膜提供动力及控制；一个工作周期的流程是：动力及传动控制慢慢回拉活动杆，活动杆带动软胶膜，由于软胶膜受到水压，会慢慢膨胀变大，软胶膜内充满水；由动力及传动模块控制，快速推出活动杆，活动杆推动软胶膜，软胶膜的水会被迅速推出，推进器从而获得向前的动力。由动力及传动控制周期性的循环，可使推进器源源不断的获得前行的动力。

具体技术方案如下：

如图1、图2所示，本实用新型实施例提供的一种仿生水下推进器，包括密封舱1、动力装置2、活动杆3和软胶膜4；所述动力装置2、活动杆3、软胶膜4位于所述密封舱1内部；所述密封舱1可以采用防腐蚀性材料制造，形状为圆柱形，所述密封舱1包括密封舱壁5、密封舱后盖6和密封舱前盖7，所述密封舱壁5外形可以为类圆柱形、类圆锥形或类圆台型，其外侧结构可以设计导流槽，减少水流阻力。所述密封舱后盖6、密封舱前盖7通过螺钉8和密封圈9与所述密封舱壁5密封连接；所述动力装置2通过活动杆3与所述软胶膜4连接；所述动力装置2通过驱动所述活动杆3前后运动带动所述软胶膜4扩张或收缩，从而驱动推进器前进。

其中，所述活动杆3与所述软胶膜4一体成型。也可以采用卡合结构进行卡合连接，或者采用螺纹连接，总之保证活动杆3与所述软胶膜4牢固连接，避免在推拉作用力下断开。所述软胶膜4优选采用气橡胶材料制造，气橡胶材料采用气相白炭黑生产、补强性能佳、电气性能优越、透明性好。经过特殊处理，采用气橡胶制造的软胶膜具有硬度高、抗拉强度高、断裂伸长率强、抗撕强度高的特点，因此是优选的软胶膜材料。

另外，所述密封舱前盖7为圆环状，所述密封舱后盖6为圆盘状。所述密封舱前盖7为圆环状，其环状宽度优选与密封舱壁5的厚度相当，从而使得能够严密封装，环状密封舱前盖7上均匀设置有螺孔，供密封圈9和螺钉8固定连接。为了使得密封舱前盖7与密封舱壁5能够更加牢固连接，优选可以使密封舱前盖7具有内凹边框，从而可以与密封舱壁5扣合，进一步加强连接强度。而所述密封舱后盖6为圆盘状，也可以设计相应的内凹边框，也需要设置多个螺孔进行连接。

另外，所述密封舱壁5与所述密封舱前盖7连接的端部具有压槽，所述软胶膜4位于所述压槽内，所述密封舱前盖7对应所述压槽位置具有凸起的卡扣部，并经过密封圈9和螺钉8固定连接后保证所述软胶膜4能够牢固的封装于所述密封舱壁5与所述密封舱前盖7之间。

另外，所述动力装置2包括直流电机、联轴器、传动轴；所述传动轴与所述活动杆3连接。所述动力装置2采用200W直流电机，为了能够控制电机的方向与速度，驱动使用H桥驱动电路，H桥驱动电路使用IR公司的MOSFET驱动IR2136。通过霍尔电流传感器产生电压、电流、功率信号。

如图3所示的仿生水下推进器结构扩展图，所述仿生水下推进器结构还包括控制装置10，所述控制装置10控制所述动力装置2的开启与关闭。所述控制装置10具有主控芯片，接收来自外部的控制命令。

另外，在所述推进器尾部还设置有减速装置11，所述减速装置11与所述控制装置10电连接。所述减速装置根据控制装置10的控制信号进行打开或关闭，控制装置10发送控制信号给动力装置停止工作，接着再发送减速信号到减速装置，从而保证推进器及时得到制动。

另外，在所述推进器头部还设置有防水探头12。防水探头12包括温湿度传感器、姿态传感器、下潜深度传感器等，温湿度传感器，采用的是DHT11单总线传感器，DHT11数字温度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性和稳定性。包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，用于周边环境温度湿度的测量；姿态传感器，采用的是SCA100T-D01，SCA100T-D01是基于3D-MEMS的高精度双轴倾角传感器芯片。具有弱的温度依赖性、高分辨率、低噪声和健全的传感元件设计并在传感器内部增加了阻尼，用于改正或消除水下机器人所载仪器由于垂荡、横摇和纵摇引起的测量误差,可大大提高测量精度；下潜深度传感器，采用GB-2100A投入式压力传感器，用于测量水下机器人的下潜深度；水质探头，携带pH值、盐度、溶解氧、浊度等传感器，用于对水质环境的监测。

另外，在所述推进器头部还设置有防水摄像机13。水下摄像机包括防水的视频采集卡、防水摄像头。通过摄像头采集视频信号传送到视频采集卡并存储，定时的将水下视频信号传送到岸上显示装置。

另外，控制装置的主控芯片使用LPC2292，增加外设CAN总线收发器MCP2551与主控芯片相连，用于接收控制信息；通过霍尔电流传感器产生电压、电流、功率信号，主控芯片使能A/D转换对电机电压、电流、功率进行采样，对推进器提供过流、过压、欠压保护，通过对电机电压信号进行判断获得推进器方向。由霍尔电流传感器获得电机运行时电流波形，然后送入信号调理电路，由信号调理电路对纹波信号进行滤波、放大、整形取出换向信息，将该信息送至频率测量电路，测量出换向纹波频率，经过计算可得电机速度。

为了给所述摄像装置提供较好的光线，在所述推进器头部还设置有防水照明灯14。可以采用抗水压的LED灯进行照明。该水下推进器采用可充电的电源进行供电。

综上，本实用新型提供的仿生水下推进器，通过模仿水母的推进原理，设计出了一套推进装置，该设计，减少了原来扇叶结构的转动磨损，使得推进器整体密封性能更加良好，且结构简单，延长了水下推进器的使用寿命。

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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种仿生水下推进器，其特征在于：包括密封舱(1)、动力装置(2)、活动杆(3)和软胶膜(4)；所述动力装置(2)、活动杆(3)、软胶膜(4)位于所述密封舱(1)内部；所述密封舱(1)包括密封舱壁(5)、密封舱后盖(6)和密封舱前盖(7)，所述密封舱后盖(6)和密封舱前盖(7)与所述密封舱壁(5)密封连接；所述动力装置(2)通过活动杆(3)与所述软胶膜(4)连接；所述动力装置(2)通过驱动所述活动杆(3)前后运动带动所述软胶膜(4)扩张或收缩，从而驱动推进器前进。

2.根据权利要求1所述仿生水下推进器，其特征在于：所述活动杆(3)与所述软胶膜(4)一体成型、卡合连接或螺纹连接。

3.根据权利要求2所述仿生水下推进器，其特征在于：所述密封舱(1)为圆柱形，所述密封舱前盖(7)为圆环状，所述密封舱后盖(6)为圆盘状；所述密封舱后盖(6)、密封舱前盖(7)通过螺钉(8)和密封圈(9)与所述密封舱壁(5)密封连接。

4.根据权利要求1-3之一所述仿生水下推进器，其特征在于：所述密封舱壁(5)与所述密封舱前盖(7)连接的端部具有压槽，所述软胶膜(4)位于所述压槽内，并经过密封圈(9)和螺钉(8)固定连接。

5.根据权利要求4所述仿生水下推进器，其特征在于：所述动力装置(2)包括直流电机、联轴器、传动轴，所述传动轴与所述活动杆(3)连接。

6.根据权利要求1所述仿生水下推进器，其特征在于：还包括控制装置(10)，所述控制装置(10)控制所述动力装置(2)的开启与关闭。

7.根据权利要求6所述仿生水下推进器，其特征在于：所述推进器尾部还设置有减速装置(11)，所述减速装置(11)与所述控制装置(10)电连接。

8.根据权利要求1所述仿生水下推进器，其特征在于：所述推进器头部还设置有防水探头(12)。

9.根据权利要求1所述仿生水下推进器，其特征在于：所述推进器头部还设置有防水摄像机(13)。

10.根据权利要求1所述仿生水下推进器，其特征在于：所述推进器头部还设置有防水照明灯(14)。