專利名稱：一種水下劃槳推進裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水下推進技術領域，具體涉及一種水下航行體的水下劃動推進裝置。(二) 背景技術水下航行體為了航行，必須具備推進器。水下航行體上的推進器幾乎都可以從船舶的推 進器中找到原型，但由于各種原因，目前應用于水下航行體上的水中傳統推進方式以螺旋槳 推進最為常見。在水下航行體研發應用過程中，其傳統推進方式噪音大、效率低等不足嚴重 制約著水下航行體速度、機動性、能耗等方面技術的發展，隨著人類水下探索需求的不斷擴 大，水下航行體水下推進技術的發展己經很有必要，各種推進技術的研究與開發迫在眉睫。(三) 發明內容本實用新型的目的在于提供一種能夠裝備到具備自航能力的水下航行體上的，結構簡單、 調節自如、能夠模塊化應用的水下劃槳推進裝置。本實用新型的目的是這樣實現的它包括殼體固定單元、水下槳葉單元、槳葉旋轉單元 和槳葉劃動單元，槳葉旋轉單元通過轉動軸安裝在殼體固定單元的殼體內、并且旋轉軸與殼 體之間設置有密封機構，水下槳葉單元與槳葉旋轉單元相連，槳葉劃動單元為安裝在殼體固 定單元的殼體外的電機，槳葉劃動單元與槳葉旋轉單元之間通過傳動機構相連。本實用新型還有這樣一些結構特征-1、 所述的槳葉旋轉單元的組成包括一個伺服電機，伺服電機安裝在電機筒中，電機筒的 兩端有密封端蓋，伺服電機的輸出軸伸出前端端蓋與水下槳葉單元相連、且輸出軸與前端端 蓋之間有密封機構，所述的轉動軸包括固定在電機筒上的同軸心的實心軸和空心軸；2、 所述的槳葉劃動單元與槳葉旋轉單元之間的傳動機構包括安裝在電機軸上的同歩齒形 帶小輪、安裝在轉動軸的實心軸上的同步齒形帶大輪和連接于同歩齒形帶小輪與同歩齒形帶 大輪之間的同歩齒形帶；3、 所述的水下槳葉單元是對稱式劃水槳葉；4、 所述的水下槳葉單元是流線型搖櫓板；5、 所述的搖櫓板的上面突起，下面內凹。本實用新型中殼體實際上既起固定支撐的作用，又起密封隔水的作用。槳葉旋轉單兀處于殼體的半包圍腔體內，這部分應該是處于水中的；而槳葉劃動單元則處于殼體的半包圍腔體外，是在潛水器內部的，通過動密封件與水隔開。本實用新型的優點在于提供了一種適于水下劃動的推進裝置，此裝置結構緊湊，安裝
方便，既可以多套對稱安裝在潛水器的兩側，猶如船舶兩側的劃槳推進；又可單套安裝在潛 水器的尾部，類似船尾的搖櫓推進。因為槳葉旋轉和劃動的方向、角度、速度等等都是Bj以 自由調節的，因此裝有本裝置的潛水器可完成前進、后退、轉向、升沉等動作。另外，本實用新型中殼體主要起到固定、支撐和充當密封隔板的作用。因此，當本實用 新型裝置實際安裝到潛水器上的時候，既可以實行整裝置的模塊化安裝應用，即將殼體與潛 水器殼體相連；也可在潛水器結構允許的情況下，直接用潛水器殼體代替殼體，節省內部空 間。從圖中可以看出，空心轉軸的中空部分，既與電機筒內部相通，乂殼體腔外相通，這樣 就保證了電機的電路布線順暢，也使得電機筒內可能滲入的積水及時地排出。鑒于過去在船舶上運用的劃槳推進方式有著良好的低速航行特性和轉彎特性，本實用新 型設計了一種水下自動劃槳推進裝置，并突破了過去劃槳只能用于水面的局限性。通過應用 該推進裝置，有望能夠提高水下航行體的低速航行特性和轉彎特性、降低推進系統制造成本， 并且在推進系統模塊化、小型化、降低噪音、降低能耗、提高推進效率、擴大水下航行體運 動范圍等方面有著重要的探索價值。過去的劃槳推進因其回程要經過空氣，所以一直只應用于水面船只。現在本實用新型改 變其回程方式，使其能夠進入水下運作，對于開發新的水下驅動方式、研究微小型結構具有 重要的理論研究意義和明確的應用背景，在豐富我國國防資源的同時增強了我們開發利用海 洋資源的能力。(四)
圖1是本實用新型的槳葉旋轉單元結構示意主視圖； 圖2是本實用新型實施例1的結構示意主視圖； 圖3是本實用新型實施例1的結構示意俯視圖；圖4是本實用新型實施例2的結構示意俯視圖和搖櫓板的橫截面示意圖。(五) 具體實施方案
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型做更詳細的描述 實施例1:結合圖1-圖3，本實施例包括水下槳葉單元，槳葉旋轉單元，槳葉劃動單元和殼體固定 單元四部分。水下槳葉單元安裝在槳葉旋轉單元上，槳葉旋轉單元又和槳葉劃動單元連接在 一起，而這兩個運動單元都要安裝在殼體固定單元上。結合圖1，水下槳葉單元為適應在水下劃動的對稱式劃水槳葉l。槳葉旋轉單元由伺服電 機8、電機固定板12、電機固定圈13、電機筒9、電機筒前蓋17、電機筒后蓋t0、電機軸套 18、小軸承5、密封件4、 11、 15、圓柱銷3、連接件2及實轉軸14和空心轉軸6構成。伺服電機8安裝在電機筒9內，經過電機固定板12和電機固定圈13固定在電機筒前蓋17卜:。 電機8的輸出軸與電機軸套18的后端相連(圖1中右側為前，左側為后)，而電機軸套18的 前端則經過小軸承5的定位后，再經過密封件4的動密封，最后伸出電機筒前蓋17。密封件 4采用旋轉油封動密封方式，安裝在電機筒前蓋17的前部。電機軸套18的最前端，經過圓 柱銷3與連接件2緊密相連。而連接件2的前端則預留出與水下槳葉單元連接。電機筒前蓋 17和電機筒后蓋10分別用密封件15和密封件11密封安裝在電機筒9的前后兩端，使得電 機8等都密封在電機筒9內。密封件11和密封件15都采用0型圈靜密封方式。實轉軸14連 接在電機筒9的頂部，但并不與電機筒9內部相通。空心轉軸6與實轉軸14同軸，安裝在電 機筒9的底部，且空心轉軸6的中空部分與電機筒9內部相通，以供電機8的電線通過。結合圖2和圖3，槳葉劃動單元由伺服電機22、大電機軸套24、同步齒形帶小輪25、同 步齒形帶26、同步齒形帶大輪27、軸承20、 28、密封件19、 29組成。大電機軸套24的下 部安裝在電機22的輸出軸上，而上部與同步齒形帶小輪25相連。同步齒形帶小輪25通過同 歩齒形帶26與同步齒形帶大輪27連接，構成一個完整的同歩齒形帶傳動系統。同歩齒形帶 大輪27則安裝在實轉軸14上。實轉軸14和空心轉軸6上分別裝有軸承28和軸承20，就使 得前段所述整個槳葉旋轉單元可以跟隨同歩齒形帶大輪27 -起轉動。密封件19和密封件29 分別安裝在空心轉軸6和實轉軸14上，都采用旋轉油封動密封方式，它們將整個槳葉劃動舉 元密封在潛水器內部。結合圖2和圖3，殼體固定單元由電機固定件23、殼體21等組成。電機固定件23安裝 在電機22上，并與殼體21固定上，亦即使電機22固定在了殼體21上。另外軸承20、 28和 密封件19、 29都要固定在殼體21上進行定位。本實施例是以圖示的狀態將兩套裝置對稱安裝到潛水器的兩側，圖示乃取其中右套裝置 舉例說明。結合圖2，劃水槳葉1處于殼體21的右側，處于水中；電機22處于殼體21的左 側，處于潛水器內部，此時潛水器的運動方向應指向圖3所示的圖紙頂端。伺服電機22首先 逆時針啟動，通過同步齒形帶的傳動，使得實轉軸14跟隨做逆時針轉動。因為實轉軸14和 空心轉軸6是同軸的，且它們都與電機筒9固連，則此時電機筒9及整個槳葉旋轉單元開始 做繞實轉軸14軸線的逆時針旋轉。劃水槳葉1是與槳葉旋轉單元連接在一起的，因此劃水 槳葉1也開始繞實轉軸14的軸線轉動，此動作目的是將槳葉l送至劃水起點。當劃水槳葉l 以圖3所示位置，逆時針轉過45。時，電機22停止，電機8啟動(正反轉皆可)。電機8的 輸出軸通過電機軸套18和連接件2，將旋轉傳遞到劃水槳葉1上，則此時槳葉1丌始做繞電 機8軸線的旋轉運動。電機8旋轉90°后停止，槳葉1從圖3所示平行于紙面狀態轉為垂直 于紙面狀態，即準備以最大迎水面積劃水。接著電機22順時針啟動運行，運行速度較逆時針
時快，槳葉l則以最大迎水面積開始劃水，全力推動潛水器前進。電機22轉動9()°后停止， 電機8啟動，啟動方向也是正反亦可，旋轉90°后使得槳葉1重新回到平行于圖3紙面狀態 停止，此時槳葉1在潛水器前進方向上迎水面積最小。然后電機22再以較慢速度逆時針轉動 90° ，在最小的迎水面積下將槳葉1從劃水終點送至劃水起點，完成-一個劃水周期。下面， 各電機又按上述歩驟周期運行，完成槳葉1的周期性劃水動作，推動潛水器前進。因為槳葉 1是以最大迎水面積劃水，以最小迎水面積回程，且劃水速度大于回程速度，所以潛水器劃 槳時受到的前進推力遠大于其在槳葉回程時受到的阻力，潛水器在水面以下即可完成劃槳周 期動作推動自身前進，突破了過去劃槳回程只能在空氣中進行的局限。此時潛水器的左右對 稱安裝了兩套推進裝置，這樣就可以實現潛水器的差動轉向。而裝置中各電機的轉速、轉角、 啟動順序都是可以自由調節的，因此潛水器可在不掉頭的情況下立即進入后退狀態，這是螺 旋槳推進所不具備的優點；也可根據需要，使潛水器完成升沉動作等。 實施例2:結合圖4，本實施例是以圖4狀態將裝置單套安裝在潛水器的尾部，即如圖4所示搖櫓 板30處于殼體21的后方，處于水中；電機22處于殼體21的前方，處于潛水器內部，此時 潛水器的運動方向應指圖紙左側。圖4右側部分所示為搖櫓板30的橫截面示意圖，圖中可看 出，櫓板截面是流線型的。搖櫓左右擺動時，櫓上面(即背水面)稍突起，下面(即迎水面) 稍內凹，造成不同的水壓，產生向前的推力。如圖4狀態時，電機8首先逆時針啟動，使搖 櫓板30從圖示平行于紙面狀態轉為與紙面成一定的角度后停止，使得搖櫓板30的突起面在 上，內凹面在下，如搖櫓板30的橫截面圖所示狀態。然后電機22也逆時針運行，使得搖櫓 板30的內凹面迎水擺動，開始推動潛水器。當電機22轉動45°后停止，電機8反轉第 次 運行時的雙倍角度，仍舊使搖櫓板30的內凹面在下，突起面在上。接著電機22再順時針轉 動90°后停止，即使搖櫓板30的內凹面再迎水擺動90。。然后電機8再逆時針運行回橫截 面圖所示位置，電機22又逆時針轉動90。，如此又使得搖櫓板30的內凹面迎水擺動-- 次。 這樣也就完成了搖櫓板30的一個擺動劃水周期。各電機再按上述歩驟連續運行，就使本裝置 猶如搖櫓推進一般連續推動潛水器前進。由于搖櫓推進是集推進和轉向功能于一身的，因此 只需調節各電機的運行順序、角度、速度等，也可完成潛水器的前進和轉向等動作。
權利要求1、一種水下劃槳推進裝置，它包括殼體固定單元，其特征在于它還包括水下槳葉單元、槳葉旋轉單元和槳葉劃動單元，槳葉旋轉單元通過轉動軸安裝在殼體固定單元的殼體內、并且旋轉軸與殼體之間設置有密封機構，水下槳葉單元與槳葉旋轉單元相連，槳葉劃動單元為安裝在殼體固定單元的殼體外的電機，槳葉劃動單元與槳葉旋轉單元之間通過傳動機構相連。
2、 根據權利要求l所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的槳葉旋轉單元的組成 包括一個伺服電機，伺服電機安裝在電機筒中，電機筒的兩端有密封端蓋，伺服電機的輸 出軸伸出前端端蓋與水下槳葉單元相連、且輸出軸與前端端蓋之間有密封機構，所述的轉 動軸包括固定在電機筒上的同軸心的實心軸和空心軸。
3、 根據權利要求1或2所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的槳葉劃動單元與 槳葉旋轉單元之間的傳動機構包括安裝在電機軸上的同步齒形帶小輪、安裝在轉動軸的實 心軸上的同步齒形帶大輪和連接于同步齒形帶小輪與同步齒形帶大輪之間的同步齒形帶。
4、 根據權利要求1或2所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的水下槳葉單元是 對稱式劃水槳葉。
5、 根據權利要求3所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的水下槳葉單元是對稱 式劃水槳葉。
6、 根據權利要求1或2所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的水下槳葉單元是 流線型搖櫓板。
7、 根據權利要求3所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的水下槳葉單元是流線 型搖櫓板。
8、 根據權利要求6所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的搖櫓板的上面突起， 下面內凹。
9、 根據權利要求7所述的一種水下劃槳推進裝置，其特征在于所述的搖櫓板的上面突起， 下面內凹。
專利摘要本實用新型提供了一種水下劃槳推進裝置。它包括殼體固定單元、水下槳葉單元、槳葉旋轉單元和槳葉劃動單元，槳葉旋轉單元通過轉動軸安裝在殼體固定單元的殼體內、并且旋轉軸與殼體之間設置有密封機構，水下槳葉單元與槳葉旋轉單元相連，槳葉劃動單元為安裝在殼體固定單元的殼體外的電機，槳葉劃動單元與槳葉旋轉單元之間通過傳動機構相連。本實用新型結構緊湊，安裝方便，既可以多套對稱安裝在潛水器的兩側，又可單套安裝在潛水器的尾部。
文檔編號B63H23/00GK201023643SQ20072011586
公開日2008年2月20日 申請日期2007年3月30日 優先權日2007年3月30日
發明者儲定慧, 劉曉白, 張銘鈞, 徐建安, 王玉甲, 趙文德 申請人:哈爾濱工程大學