一种导管式深海推进器

本发明涉及水下推进器领域，具体涉及一种导管式深海推进器。

背景技术：

1、伴随着人类认识海洋、开发海洋、利用海洋资源和保护海洋资源的进程，水下机器人作为一种在水下移动、具有视觉和感知系统、通过遥控或自主遥控方式、使用机械或其他工具代替或辅助人去完成水下作业任务的装置，在海洋开发和利用中扮演着重要的角色。

2、推力系统是广泛用于水面或者水下航行器的动力装置，主要用来推动航行器航行，或提供可控的力和力矩使设备调整处于期望的位置和姿态。

3、目前作为水下航行器使用的推力系统，通常由单个电机通过轴系连接螺旋桨旋转配合导管组合使用。电力推进装置和高压海水泵是深海潜水器中的重要。导管式深海推进器作为深海动力来源。由于此推进器集成了驱动器、推进电机和螺旋桨，使得推进器的整体功率密度提高，整体效率提高。现有深海推进器一般采用分体结构，即驱动器和电机分体安装，两者之间通过水密电缆连接，传输电气信号，螺旋桨固定于电机输出轴。

4、上述推进器的驱动器和电机需分别通过连接装置固定于载体上，增加了其在载体上的安装难度，因此，如何提供一种在结构上简化装配结构且提高电机的功率密度的水下推进器成为亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种新型结构的导管式深海推进器，从而克服现有技术的不足。

2、为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种导管式深海推进器，包括：

3、壳体，所述壳体内被分隔为第一腔室和第二腔室两个独立的壳体；

4、一体集成的推进电机和驱动器，所述推进电机和驱动器分别设置于所述第一腔室和第二腔室内，且所述驱动器与所述推进电机之间电连接，所述推进电机包括电机外轴和电机内轴；

5、对转螺旋桨，安装在所述推进电机的后端，其包括内螺旋桨和外螺旋桨，所述内螺旋桨安装在所述电机外轴上，所述外螺旋桨安装在所述电机内轴上，两者分别在对应的电机输出轴驱动下产生对转运动；

6、环状导管和与所述环状导管相连的曲面导流罩，所述环状导管设置在所述对转螺旋桨的外侧，所述曲面导流罩罩设固定于所述壳体靠近对转螺旋桨的后端且位于所述推进电机和对转螺旋桨之间；

7、且，在推进器的前进方向上，所述第二腔室、第一腔室、曲面导流罩和内螺旋桨或外螺旋桨或环状导管从前往后依次设置，且存在以下关系：

8、l1+l2＝l3＝1/2l4；

9、d2＝1.2d1；

10、d1≌d3≌4×l5：

11、其中，在推进器的前进方向上，l1为第二腔室的长度，l2为第一腔室的长度，l3为曲面导流罩的长度，l4为转轴伸出长度，l5为内螺旋桨和外螺旋桨之间的桨距，d1为推进器外径，d2为曲面导流罩的最小内径，d3为对转螺旋桨的外径；

12、环状导管的内侧呈前宽后窄的流线曲线形式，外侧呈前宽后窄的流线直线形式，曲面导流罩的内、外侧曲面呈与环状导管内侧曲面相同的类双曲线形式。

13、在一优选实施例中，所述推进电机还包括定子、第一转子和第二转子，所述第一转子和第二转子分别分布于所述定子的两侧，所述第一转子和第二转子在所述驱动器的驱动下独立自由转动。

14、在一优选实施例中，所述推进器还包括密封装置，所述密封装置包括动密封装置和静密封装置，所述电机外轴和所述电机内轴之间、所述电机外轴的旋转部分均采用所述动密封装置密封，所述推进器的静止结构配合处采用所述静密封装置密封。

15、在一优选实施例中，所述动密封装置包括机械动密封和旋转动密封，所述电机外轴的旋转部分采用所述机械动密封密封，所述电机外轴和所述电机内轴之间采用所述旋转动密封密封。

16、在一优选实施例中，所述驱动器采用无位置传感器控制方式。

17、在一优选实施例中，所述推进器还包括用于维持所述推进器内部压力大于外部海水环境压力的压力平衡装置，所述压力平衡装置设置于所述推进器的前端，且与所述壳体相连通。

18、在一优选实施例中，所述压力平衡装置采用被动式自适应压力平衡装置，或者采用主动式打压压力平衡装置。

19、在一优选实施例中，所述第二腔室内设置有用于屏蔽掉所述驱动器和推进电机磁场的相互干扰的屏蔽结构。

20、在一优选实施例中，所述曲面导流罩和环状导管之间采用用于将海水中的乱流改变为稳定流体的曲面导叶结构连接。

21、在一优选实施例中，所述外螺旋桨的后端设置一用于减少海水对整个推进器的腐蚀的牺牲阳极的锌块，所述锌块固定在所述电机内轴的尾端上。

22、在一优选实施例中，所述壳体上设置有用于抽真空的止动式卸油孔，所述止动式卸油孔与壳体内部的腔室相连通。

23、与现有技术相比较，本发明的有益效果至少在于：

24、(1)本发明通过将推进电机和驱动器集成在一起，在结构上不仅简化了装配结构，而且提高了电机的功率密度。

25、(2)本发明采用对转螺旋桨后置固定在电机的两输出轴上，推进器与对转螺旋桨之间装配曲面导流罩，对转螺旋桨外侧装配环状导管，改善流体流动性，增大推进器推力。

26、(3)本发明设置压力平衡装置，可采用被动式自适应压力平衡装置，或者主动式压力平衡打压装置，用于达到推进器内部压力大于外部环境压力的目的。

27、(4)本发明采用静动密封系统，在推进电机外部静止零部件结合处置有静止耐压密封件，两轴之间采用旋转动密封形式，电机外轴外侧采用机械动密封形式，使推进器适用于深海工作。

技术特征：

1.一种导管式深海推进器，其特征在于，所述深海推进器包括：

2.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述推进电机还包括定子、第一转子和第二转子，所述第一转子和第二转子分别分布于所述定子的两侧，所述第一转子和第二转子在所述驱动器的驱动下独立自由转动。

3.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述推进器还包括密封装置，所述密封装置包括动密封装置和静密封装置，所述动密封装置包括机械动密封和旋转动密封，所述电机外轴和所述电机内轴之间装配所述旋转动密封，所述电机外轴的旋转部分均采用所述机械动密封，所述推进器的静止结构配合处采用所述静密封装置密封。

4.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述驱动器采用无位置传感器控制方式。

5.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述推进器还包括用于维持所述推进器内部压力大于外部海水环境压力的压力平衡装置，所述压力平衡装置设置于所述推进器的前端，且与所述壳体相连通。

6.根据权利要求5所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述压力平衡装置采用被动式自适应压力平衡装置，或者采用主动式打压压力平衡装置。

7.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述第二腔室内设置有用于屏蔽掉所述驱动器和推进电机磁场的相互干扰的屏蔽结构。

8.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述曲面导流罩和环状导管之间采用用于将海水中的乱流改变为稳定流体的曲面导叶结构连接。

9.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述外螺旋桨的后端设置一用于减少海水对整个推进器的腐蚀的牺牲阳极的锌块，所述锌块固定在所述电机内轴的尾端上。

10.根据权利要求1所述的一种导管式深海推进器，其特征在于，所述壳体上设置有用于抽真空的止动式卸油孔，所述止动式卸油孔与壳体内部的腔室相连通。

技术总结
本发明公开了一种导管式深海推进器，包括壳体、推进电机、驱动器、对转螺旋桨、环状导管、曲面导流罩、密封装置和压力平衡装置，壳体内被分隔为第一腔室和第二腔室两个独立的壳体，推进电机和驱动器分别设置于第一腔室和第二腔室内，且驱动器与推进电机之间电连接，推进电机包括电机外轴和电机内轴，对转螺旋桨安装在推进电机的后端，其包括内螺旋桨和外螺旋桨，内螺旋桨安装在电机外轴上，外螺旋桨安装在电机内轴上，两者分别在对应的电机输出轴驱动下产生对转运动。本发明通过将推进电机和驱动器集成在一起，在结构上不仅简化了装配结构，而且提高了电机的功率密度。

技术研发人员：王冬杰,张驰,郑天江,李华民,陈进华,虞冠杰,高云鹏
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13