一种海底软泥螺旋推进车及其行进方法与流程

本发明属于海洋工程和水下工程领域，具体涉及一种海底软泥螺旋推进水下运载车辆装置及其行进方法。

背景技术：

随着海洋工程、近海工程的发展，很多水下作业需要能在海底行走的车辆装置来完成。在海底地层的表面分布着深厚的软泥层，轮式车辆、履带车辆在海底软泥中行进会发生严重的沉陷，使得履带、车轮失去推进力。因此需要一种新的推进装置克服工程难题。

经对现有技术文献的检索发现：专利号为201510450587.0的中国专利(专利名称为：一种螺旋推进式水田行走机)提供了一种在水田行走的车辆装置，但是该专利驱动机构外露，容易被外界腐蚀和磨损，此外该专利是一种陆地车辆，不能应用在水下。

技术实现要素：

本发明针对现有海底软泥运载车辆的不足，提出一种海底软泥螺旋推进车及其行进方法，采用螺旋推进，发电机和控制柜安装在母船甲板上，通过脐带缆控制车辆的运行，电机安装在螺旋推进器内部，节省空间，推进力大。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明一种海底软泥螺旋推进车，包括水面支持系统和水下运载车；所述的水面支持系统包括母船、发电机、控制柜和脐带缆；所述的水下运载车由排泥板、车架、螺旋推进器组成。两块排泥板对中固定在车架前部；四个螺旋推进器设置在车架底部，分别位于车架左前、右前、左后及右后位置；所述的螺旋推进器由螺旋叶片、推进器外壳、电机、行星减速器和轴用密封件组成。推进器外壳的一端与固定在电机座体端面的支撑轴构成转动副，另一端与电机的输出轴构成转动副，支撑轴与车架固定；电机和行星减速器均设置在推进器外壳内；电机的输出轴通过行星减速器驱动推进器外壳；发电机通过脐带缆给电机供电，控制柜通过脐带缆给电机传输控制信号；所述的螺旋叶片固定在推进器外壳外；固定在电机座体端面的支撑轴与车架之间、电机的输出轴与车架之间均设有轴用密封件，两端的轴用密封件用于密封电机与推进器外壳之间的缝隙。

所述左前螺旋推进器的螺旋叶片为右旋，右前螺旋推进器的螺旋叶片为左旋，左后螺旋推进器的螺旋叶片为左旋，右后螺旋推进器的螺旋叶片为右旋。

本发明一种海底软泥螺旋推进车的行进方法，具体如下：

步骤一、发电机启动产生电力，发电机通过脐带缆给各个螺旋推进器的电机供电，控制柜通过脐带缆对各个螺旋推进器的电机启停和转动方向进行控制；

步骤二、螺旋推进器内的电机经过行星减速器减速和放大扭矩后带动推进器外壳旋转，推进螺旋叶片开始切割推动软泥，从而产生与切割方向相反的推力推动螺旋推进器。

四个螺旋推进器的电机转动方向不同，从而分配四个螺旋推进器的螺旋叶片转向，使得车架的行进方式不同，具体如下：

(1)向前行进

左前螺旋推进器的螺旋叶片右转；右前螺旋推进器的螺旋叶片左转；左后螺旋推进器的螺旋叶片左转，右后螺旋推进器的螺旋叶片右转。四个螺旋推进器同时产生对车架向前的推力，从而实现车架向前行进。

(2)向后行进

左前螺旋推进器的螺旋叶片左转；右前螺旋推进器的螺旋叶片右转；左后螺旋推进器的螺旋叶片右转；右后螺旋推进器的螺旋叶片左转。四个螺旋推进器同时产生对车架向后的推力，从而实现车架向后行进。

(3)向左转向

左前螺旋推进器的螺旋叶片左转；右前螺旋推进器的螺旋叶片左转；左后螺旋推进器的螺旋叶片右转；右后螺旋推进器的螺旋叶片右转。左前螺旋推进器和左后螺旋推进器产生对车架向后的推力，右前螺旋推进器和右后螺旋推进器产生对车架向前的推力，从而实现车架原地向左转向。

(4)向右转向

左前螺旋推进器的螺旋叶片右转；右前螺旋推进器的螺旋叶片右转；左后螺旋推进器的螺旋叶片左转；右后螺旋推进器的螺旋叶片左转。左前螺旋推进器和左后螺旋推进器产生对车架向前的推力，右前螺旋推进器和右后螺旋推进器产生对车架向后的推力，从而实现车架原地向右转向。

(5)向左行进

四个螺旋推进器的螺旋叶片全部左转，前进或后退方向的推进力相互抵消，对车架的推进力合力向左，实现车架向左行进。

(6)向右行进

四个螺旋推进器的螺旋叶片全部右转，前进或后退方向的推进力相互抵消，对车架的推进力合力向右，实现车辆向右行进。

本发明采用四个螺旋推进器为水下运载车提供推进力，与其他推进装置相比推进力大，沉陷小，能够克服海底广泛分布的淤泥阻力，自由前进、后退以及转向，同时还能横向向左、向右行进，有着明显的优点。同时电机安装在螺旋推进器内，节省了车上空间，为其它装置和载货提供更大的空间，在未来海洋工程当中有着广泛的应用前景。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中水下运载车的侧视图；

图3为本发明中水下运载车的剖视图；

图4为本发明中水下运载车的俯视示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种海底软泥螺旋推进车，包括水面支持系统和水下运载车5；水面支持系统包括母船1、发电机2、控制柜3和脐带缆4；母船1是发电机和控制柜的载具。控制柜3通过脐带缆4给水下运载车5传输控制信号。

如图2和3所示，水下运载车由排泥板5-1、车架5-2、螺旋推进器5-3组成。两块排泥板5-1对中固定在车架5-2前部；排泥板5-1的材料为钢，功能是排开前方的软泥，减小车首推土阻力。四个螺旋推进器5-3设置在车架5-2底部，分别位于车架5-2左前、右前、左后及右后位置，如图4所示。螺旋推进器由螺旋叶片5-3-1、推进器外壳5-3-2、电机5-3-3、行星减速器5-3-4和轴用密封件5-3-5组成。推进器外壳5-3-2的一端与固定在电机5-3-3座体端面的支撑轴构成转动副，另一端与电机5-3-3的输出轴构成转动副，支撑轴与车架5-2固定；电机5-3-3和行星减速器5-3-4均设置在推进器外壳5-3-2内，可以节约车辆空间，提供更大的载货空间；电机5-3-3的输出轴通过行星减速器5-3-4驱动推进器外壳5-3-2，为推进器外壳提供推进力；发电机2通过脐带缆4给电机5-3-3供电，控制柜3通过脐带缆4给电机5-3-3传输控制信号；螺旋叶片5-3-1固定在推进器外壳5-3-2外；固定在电机5-3-3座体端面的支撑轴与车架5-2之间、电机5-3-3的输出轴与车架5-2之间均设有轴用密封件5-3-5，两端的轴用密封件5-3-5用于密封电机与推进器外壳5-3-2之间的缝隙，从而为电机提供防水功能。

左前螺旋推进器的螺旋叶片为右旋，右前螺旋推进器的螺旋叶片为左旋，左后螺旋推进器的螺旋叶片为左旋，右后螺旋推进器的螺旋叶片为右旋。

本发明采用四个螺旋推进器为水下运载车5提供推进力，与其他推进装置相比推进力大，沉陷小，能够克服海底广泛分布的淤泥阻力，自由前进、后退以及转向，同时还能横向向左、向右行进，有着明显的优点。同时电机安装在螺旋推进器内，节省了车上空间，为其它装置和载货提供更大的空间，在未来海洋工程当中有着广泛的应用前景。

如图4所示，该海底软泥螺旋推进车的行进方法，具体如下：

步骤一、发电机启动产生电力，发电机2通过脐带缆4给各个螺旋推进器的电机5-3-3供电，控制柜通过脐带缆4对各个螺旋推进器的电机5-3-3启停和转动方向进行控制；

步骤二、螺旋推进器内的电机经过行星减速器减速和放大扭矩后带动推进器外壳旋转，推进螺旋叶片开始切割推动软泥，从而产生与切割方向相反的推力推动螺旋推进器。

四个螺旋推进器的电机转动方向不同，从而分配四个螺旋推进器的螺旋叶片转向，使得车架5-2的行进方式不同，具体如下：

(1)向前行进

左前螺旋推进器的螺旋叶片右转；右前螺旋推进器的螺旋叶片左转；左后螺旋推进器的螺旋叶片左转，右后螺旋推进器的螺旋叶片右转。四个螺旋推进器同时产生对车架5-2向前的推力，从而实现车架5-2向前行进。

(2)向后行进

左前螺旋推进器的螺旋叶片左转；右前螺旋推进器的螺旋叶片右转；左后螺旋推进器的螺旋叶片右转；右后螺旋推进器的螺旋叶片左转。四个螺旋推进器同时产生对车架5-2向后的推力，从而实现车架5-2向后行进。

(3)向左转向

左前螺旋推进器的螺旋叶片左转；右前螺旋推进器的螺旋叶片左转；左后螺旋推进器的螺旋叶片右转；右后螺旋推进器的螺旋叶片右转。左前螺旋推进器和左后螺旋推进器产生对车架5-2向后的推力，右前螺旋推进器和右后螺旋推进器产生对车架5-2向前的推力，从而实现车架5-2原地向左转向。

(4)向右转向

左前螺旋推进器的螺旋叶片右转；右前螺旋推进器的螺旋叶片右转；左后螺旋推进器的螺旋叶片左转；右后螺旋推进器的螺旋叶片左转。左前螺旋推进器和左后螺旋推进器产生对车架向前的推力，右前螺旋推进器和右后螺旋推进器产生对车架向后的推力，从而实现车架原地向右转向。

(5)向左行进

四个螺旋推进器的螺旋叶片全部左转，前进或后退方向的推进力相互抵消，对车架的推进力合力向左，实现车架向左行进。

(6)向右行进

四个螺旋推进器的螺旋叶片全部右转，前进或后退方向的推进力相互抵消，对车架的推进力合力向右，实现车辆向右行进。