一种组装式水下推进设备的制作方法

本发明属于水下推进设备，具体涉及一种组装式水下推进设备。

背景技术：

随着水下机器人应用领域的不断拓宽,研制一种超小型自主水下机器人来代替人工进行一些浅水区域的危险作业成为必要。为了提高超小型水下机器人的快速性和操纵性,需要一款体积小，阻力小、转矩大的推进器。而市场上的推进器同样的推力和转矩时选用的电机体积相应增大，导致整体推进器体积增大，且相应阻力也变大，不适合超小型水下机器人。

现有技术中，水下推进器大多为一体式结构设计，其壳体为椭圆形，尾部安装螺旋桨，并且整体进行密封，但是该推进在安装于水下机器人机身上时，需要外加连接部件，才能与水下机器人连接，这样会导致机器人整体结构复杂，增大机器人整体体积和重量，不利于机器人下潜至更深的深度，不适合小型水下机器人使用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在水下推进器体积过大，与水下机器人之间安装不方便的技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种组装式水下推进设备，包括照明装置、竖直推进装置和水平推进装置，所述照明装置和水平推进装置分别设置于所述竖直推进装置两侧；

所述竖直推进装置包括外壳和安装于所述外壳内的推进器；

所述外壳由轴心线相互垂直相交的竖直套筒和水平套筒组成；

所述水平套筒的两端分别与所述照明装置和水平推进装置连接；

所述竖直套筒底部内壁上通过多个连杆固定设置有一固定板，所述推进器设置于所述竖直套筒内、且所述推进器底部固定于所述固定板上；

所述照明装置包括紧固件、密封卡件、密封圈、灯体、灯罩和套筒；

所述密封卡件包括固定部和密封杆，所述固定部和密封杆为一体成型结构；

所述密封杆自由端与所述灯体螺纹连接，所述密封杆上套设有多个所述密封圈；

所述灯罩为一端开口的桶状结构，所述密封卡件和所述灯体设置于所述灯罩内，所述固定部抵触在所述灯罩开口处；

所述套筒为一端开口的桶状结构，所述灯罩设置于所述套筒内；

所述套筒开口处与所述紧固件螺纹连接，且紧固件伸入所述套筒的一端端面抵触在所述固定部上；

所述套筒底壁上开设有一透光孔；

所述紧固件另一端与所述水平套筒的一端固定连接。

作为本发明的进一步说明，所述水平套筒分布于所述竖直套筒左、右两侧的筒壁上均设置有向同一方向延伸的、用于连接潜水设备的连接件；

两个所述连接件的轴心线相互平行、且与所述水平套筒和竖直套筒的轴心线均相互垂直；

所述竖直套筒的筒壁上设置有引流孔。

作为本发明的进一步说明，所述水平推进装置包括导流罩、电机后套和所述推进器，所述导流罩套设于所述推进器上，所述推进器底部嵌入所述电机后套内，所述电机后套和导流罩之间通过多根固定条固定连接；

所述水平推进装置和竖直推进装置之间通过所述电机后套与所述水平套筒的另一端固定连接。

作为本发明的进一步说明，所述推进器包括螺旋桨和水下电机，所述螺旋桨与所述水下电机转子端之间设置有一锥台型的电机前套，所述电机前套的小头端上设置有一桨轴；

所述电机前套的大头端与所述水下电机转子端固定连接；

所述桨轴的自由端穿过所述螺旋桨的桨套中心通孔，并且与子弹头螺母连接，以实现固定所述螺旋桨。

作为本发明的进一步说明，所述电机前套的小头端上设置有一凸台，所述桨轴固定于所述凸台上；

所述螺旋桨的桨套底端设置有一凹槽，当所述桨轴穿过所述桨套时，所述凸台伸入所述凹槽内，以实现所述螺旋桨和所述电机前套之间的周向防转。

作为本发明的进一步说明，所述竖直推进装置内的所述推进器水下电机定子端与所述固定板固定连接；

所述水平推进装置内的所述推进器水下电机定子端嵌入、且固定于所述电机后套内。

作为本发明的进一步说明，所述水下电机的型号为rovmaker。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：

1、本发明的水下推进设备，通过螺纹连接的方式，将照明装置、水平推进装置和竖直推进装置连接组装在一起，实现水下照明以及推进的功能，该结构拆装方便，结构紧凑，整体体积小，适合应用于小型水下机器人。

2、本发明推进器的水下电机和螺旋桨之间通电机前套固定连接，该电机前套设置圆锥状，一方面有利于水流，增强推进效果，另一方面整体结构集成度高，体积小，水下推力大，使推进器行进过程中水下阻力减小。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是水下推进设备的整体结构示意图一。

图2是水下推进设备的整体结构示意图二。

图3是竖直推进装置的剖面结构示意图。

图4是水平推进装置的剖面结构示意图。

图5是电机前盖结构示意图。

图6是照明装置爆炸结构图。

图7是照明装置密封卡件16结构示意图。

图8是照明装置套筒20结构示意图。

图中：1、子弹头螺母；2、螺旋桨；3、桨轴；4、凸台；5、电机前套；51、安装孔；6、水下电机；61、转子端；62、定子端；7、电机后套；71、第一本体；72、第二本体；73、固定件；8、导流罩；9、固定条；10、水平套筒；101、第一套筒；102、第二套筒；11、竖直套筒；12、引流孔；13、连接件；14、固定板；15、紧固件；16、密封卡件；161、固定部；162、密封杆；163、卡槽；17、密封圈；18、灯体；19、灯罩；20、套筒；201、第一圆柱壳体；202；第三圆柱壳体；203、第二圆柱壳体。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

为解决现有技术中存在的水下推进器体积过大，而且一体式水下推进器在安装时需要增加连接，使水下机器人整体体积和重量增大，使用不方便的技术问题，本实施例提供一种如图1、图2所示的组装式水下推进设备，包括照明装置、竖直推进装置和水平推进装置，照明装置和水平推进装置分别设置于竖直推进装置两侧；如图3所示，竖直推进装置包括外壳和安装于外壳内的推进器；外壳由轴心线相互垂直相交的竖直套筒11和水平套筒10组成；竖直套筒11底部内壁上通过多个连杆固定设置有一固定板14，推进器设置于竖直套筒11内、且推进器底部固定于固定板14上。

进一步地，水平套筒10包括分布于竖直套筒11左、右两侧的第一套筒101和第二套筒102；第一套筒101和第二套筒102的筒壁上均设置有向同一方向延伸的、用于连接潜水设备的连接件13；两个连接件13的轴心线相互平行、且与水平套筒10和竖直套筒11的轴心线均相互垂直；竖直套筒11的筒壁上设置有引流孔12。

上述水平套筒10与竖直套筒11相互垂直设置，并且内部联通，水平套筒10两端分别通过螺纹与水平推进装置和照明装置连接，竖直推进装置、水平推荐装置和照明装置三部分之间不需要其他密封组件，拆装方便，利于更换，而且结构紧凑。

上述竖直套筒11将水平套筒10分为左、右两部分，分别为第一套筒101和第二套筒102，第一套筒101和第二套筒102上均设置有一连接件13，该连接件13用于连接潜水设备的本体，连接件13为圆柱状，安装时，将该连接件13套设在潜水设备上的对应接口上，并且通过径向设置的螺钉紧固即可，该结构整体拆卸，维护方便，而且安装在水下设备上时，不需其他连接机构，整体体积减小。

需要指出的是，水平推进装置和照明装置分别安装在水平套筒10的两端，在安装时，水平推进装置和照明装置均可安装在第一套筒101上，也均可安装在第二套筒102上，该安装连接关系均以实际使用情况而定。

在竖直套筒11底部设置的固定板14用于固定推进器，而且，该固定板14通过多根连杆固定在竖直套筒11内壁底部，该固定板14与竖直套筒11内壁之间的空隙形成能够起到引流作用的一圈小孔，但是，该小孔的大小有限，会限制水流量，在推进器运转流量过大的时候，会影响推进器的行进速度，所以，为保证推进器正常推进，在竖直套筒11的筒壁上开设有引流孔12，进一步提高水流量，本实施例优选的在竖直套筒11筒壁上对称开设两个引流孔12，而且该引流孔12为沿竖直套筒11高度方向设置的椭圆形孔，该孔的竖直长度至少为竖直套筒11竖直高度的二分之一；该引流孔12不但能够增加水流量，而且能够减轻推进器整体重量，能够有效提高推进器的行进速度。

如图6所示，照明装置包括紧固件15、密封卡件16、密封圈17、灯体18、灯罩19和套筒20；密封卡件16包括固定部161和密封杆162，如图7所示，固定部161和密封杆162为一体成型结构；密封杆162自由端与灯体18螺纹连接，密封杆162上套设有多个密封圈17；灯罩19为一端开口的桶状结构，密封卡件16和灯体18设置于灯罩19内，固定部161抵触在灯罩19开口处；套筒20为一端开口的桶状结构，灯罩19设置于套筒20内；套筒20开口处与紧固件15螺纹连接，且紧固件15伸入套筒20的一端端面抵触在固定部161上；套筒20底壁上开设有一透光孔；紧固件15另一端与水平套筒10的一端固定连接。

上述密封圈17可以设置多个，并排套设在密封杆162上，通过多层密封圈17进行密封，使密封效果更好；本实施例优选设置两个密封圈17并列设置，密封圈17采用橡胶密封圈17，增强密封效果。

为了达到更好的透光效果，本实施例的套筒20底壁上的透光孔直径与灯罩19的内径相同，保证灯光不会被套筒20底壁遮挡，透光效果更好；本实施例的灯罩19采用亚克力材料，透光性好，质量轻，且耐腐蚀；本实施例的固定部161上开设有多个卡槽163，均匀分布，增加散热效果。

为了有利于美观，如图8所示，本实施例的套筒20由第一圆柱壳体201、第三圆柱壳体202和第二圆柱壳体203组成，第二圆柱壳体203设置在第一圆柱壳体201和第三圆柱壳体202之间。第一圆柱壳体201、第三圆柱壳体202和第二圆柱壳体203的内径相同，第二圆柱壳体203的外径小于第一圆柱壳体201和第三圆柱壳体202的外径。本实施例的套筒20采用铝合金材质，密度小、质量轻，在水中使用耐腐蚀、耐高压。

如图4所示，水平推进装置包括导流罩8、电机后套7和推进器，导流罩8套设于推进器上，推进器底部嵌入电机后套7内，电机后套7和导流罩8之间通过多根固定条9固定连接；水平推进装置和竖直推进装置之间通过电机后套7与水平套筒10的另一端固定连接。

上述电机后套7有第一本体71、与第一本体71固定连接的第二本体72和用于固定推进器中的水下电机6的固定件73组成；所述固定件73与第一本体71或第二本体72的内壁固定连接；由于水下电机6分为转子端61和定子端62，该定子端62自第一本体71的开口处嵌入并与固定件73固定连接；电机后套7的内壁与定子端62的外壁固定连接。这样，将第二本体72伸入前述水平套筒10任意端内，使用螺纹将其固定即可实现安全、平稳运行。

本实施例的水平推进装置的导流罩8为锥形中空结构，该导流罩8与电机后套7通过固定条9固定连接；推进器的螺旋桨2和电机前套5位于该导流罩8的空腔内。

本实施例的导流罩8能够使水流规则地通过螺旋桨2，产生较大的推力，调高推进效率，在一定程度的减少去流的旋转能量。同时，本实施例的导流罩8设计为流线型，具有锥形结构，这样便能成功的减小水下推进器在水中的阻力。

需指出，本实施例的固定件73可以是任何现有的固定部161件，例如：固定套、固定板14、固定带等等，为了最大限度的减小水下推进器在水中作用时的阻力，本实施例的固定条9沿电机后套7的轴心均匀分布，该固定条9的一端与电机后套7的上端面固定连接，另一端与导流罩8的大端固定连接。该固定条9为细长结构，与水的接触面积较小，阻力也较小。

推进器包括螺旋桨2和水下电机6，螺旋桨2与水下电机6转子端61之间设置有一锥台型的电机前套5，电机前套5的小头端上设置有一桨轴3；电机前套5的大头端与水下电机6转子端61固定连接；桨轴3的自由端穿过螺旋桨2的桨套中心通孔，并且与子弹头螺母1连接，以实现固定螺旋桨2。

该水下电机6本身即为防水结构，所以推进器不需要在设置其他防水结构，由于水下电机6为防水结构，所以整体分为转子端61和定子端62，该转子端61与螺旋桨2之间通过上述电机前套5连接，该电机前套5设置为圆锥状，使水流更加流畅。该电机前套5即保证了推进器在水下的推力，又减小了推进器的体积；在该电机前套5的圆锥体上设置安装孔51，该安装孔51内设置螺钉，电机前套5和水下电机6之间通过螺钉固定连接。

本实施例的水下电机6选用本实施例的水下电机6优选型号为rovmaker的水下电机6，该水下电机6是rovmaker.cn社区协作开发的一款水下专用外转子且可正反转的无刷电机，使用5s内电源，电压可以选用12v、16v、24v。经过打压测试，本实施例的水下电机6最大可进入水下500米的深度使用，考虑到水下设备的安全性，本实施例的水下推进器带动水下设备进入水下100-200米是相对较为安全的。通常情况下，水下电机6在12v电压作用下正推，具有1kg推力、7.8电流，水下电机6在12v电压作用下反推，具有0.86kg推力、7.7电流。水下电机6在16v电压作用下正推，具有1.5kg推力、10.9电流，水下电机6在16v电压作用下反推，具有1.25kg推力、10.9电流。水下电机6在24v电压的作用下正推，具有2kg推力、16电流，水下电机6在24v电压的作用下反推，具有1.8kg推力、16.1电流。

优选地，如图5所示，电机前套5的小头端上设置有一凸台4，桨轴3固定于凸台4上；螺旋桨2的桨套底端设置有一凹槽，当桨轴3穿过桨套时，凸台4伸入凹槽内，以实现螺旋桨2和电机前套5之间的周向防转，即桨轴3穿过螺旋桨2的桨套上的通孔后，该凸台4伸入桨套底端的凹槽内，此时，桨套和凸台4相互卡紧，即螺旋桨2和电机前套5相互卡紧，不会发生周向转动，在电机驱动下，使电机前套5、桨轴3、螺旋桨2和子弹头螺母1一下高速转动，实现推进器推进。

本实施例的推进器把螺旋桨2和水下电机6在结构上集成，减少动力传动时扭矩的损失，水下电机6的定子端62和转子端61采用静密封，转子端61与螺旋桨2的桨轴3集成于一体，这种结构上的集成减少了装置的体积。导流罩8设计成流线型，减小了在水中的阻力，使得本实施例的水下推进器具有体积小、推力大、重量轻、阻力小的优点。本实施例的水下推进器具有体积小、低转速下能输出高扭矩、噪声小、推进器效率高。

本实施例的水下推进设备，在安装时，竖直推进装置内的推进器水下电机6定子端62与固定板14通过螺钉固定连接；水平推进装置内的推进器水下电机6定子端62嵌入、且固定于电机后套7内，该水下电机6与电机后套7之间通过螺钉固定连接。

本实施例的组装式水下推进设备，整体拼装方便，而且应用于水下设备上时，也能够整体拆装，与水下本体连接时不需要其他密封装置，也不需要其他连接结构，整体密封性能好，而且体积小，由于水下电机6选用的是rovmaker的水下电机6，所以，该推进器能够下潜水下较深的深度。该设备设置一个水平推进装置、一个竖直推进装置，能够方便的调整推进方向，再配合照明装置，能够更好的通过水下设备观察水下情况；该设备的推进器整体为流线形式设计，集成度高，使整体体积减小，能够适用于超小型水下机器人中。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。