專利名稱：一種仿水母式水下推進(jìn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于水下航行器的推進(jìn)裝置，特別是一種仿水母式水下推進(jìn)裝置。屬于船舶工業(yè)領(lǐng)域，適用于低速航行中機(jī)動(dòng)性高、噪音小的水下航行器及中小船舶。
背景技術(shù)：
水下航行器推進(jìn)裝置是影響航行器自身機(jī)動(dòng)性的主要因素。目前國內(nèi)外的水下航行器大多采用電磁馬達(dá)或液壓馬達(dá)作為原動(dòng)機(jī)的螺旋槳推進(jìn)裝置。螺旋槳推進(jìn)裝置已經(jīng)在船舶工業(yè)領(lǐng)域取得廣泛的應(yīng)用，但其自身還存在對環(huán)境擾動(dòng)大、噪音較大、機(jī)動(dòng)性能差等缺點(diǎn)；水下航行器不論是在排水量還是在運(yùn)動(dòng)過程中都與船舶有較大差異，利用螺旋槳推進(jìn)裝置存在諸多弊端，特別是在低速航行的情況下，螺旋槳推進(jìn)裝置已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前水下航行器的性能要求。盡管研究人員已經(jīng)對螺旋槳推進(jìn)裝置做了很大改進(jìn)，如低速大直徑螺旋槳、導(dǎo)管螺旋槳以及無梢渦螺旋槳，以求改變其對環(huán)境擾動(dòng)的減小、降低噪音、提高機(jī)動(dòng)性，但改善的效果并不理想。中國發(fā)明專利200520012755. X中公開了一種仿真水母，該仿真水母僅是用于水族館中的一種裝飾物，不適合用于水下航行器的推進(jìn)裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)對環(huán)境擾動(dòng)大、噪音大、機(jī)動(dòng)性能差等不足，本實(shí)用新型提供一種仿水母式水下推進(jìn)裝置。該推進(jìn)裝置具有低速航行中機(jī)動(dòng)性高、噪音小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、爆發(fā)力好的特點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該仿水母式水下推進(jìn)裝置包括由前擋板、導(dǎo)桿、后擋板、推力軸承組成的機(jī)架和伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠、螺母、支撐桿、柔性密封囊、柔性蹼。所述的伺服電機(jī)與前擋板固定連接，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲杠一端連接，絲杠另一端與后擋板通過推力軸承固定連接，前擋板和后擋板之間固定有與絲杠平行的導(dǎo)桿，螺母中心置有螺紋通孔與絲杠配套安裝，絲杠帶動(dòng)螺母沿兩導(dǎo)桿向前滑動(dòng)或向后滑動(dòng)。所述的螺母為中間置有圓柱狀凸臺的環(huán)形結(jié)構(gòu)，與凸臺相背的螺母端面上沿外緣均勻分布有至少三個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有平行于螺母端面的圓柱銷，支撐桿通過圓柱銷連接安裝在螺母上且繞圓柱銷自由轉(zhuǎn)動(dòng)；螺母外緣凹槽相對中心螺紋通孔的部位固定安裝有限位塊，限定支撐桿與螺母和聯(lián)軸器連線的夾角為20° -70° ；各支撐桿之間連接有柔性蹼。螺母中心螺紋通孔水平徑向兩側(cè)設(shè)置有兩通孔，兩導(dǎo)桿穿過螺母兩側(cè)的通孔與前擋板和后擋板連接；前擋板與螺母之間安裝有柔性密封囊，螺母與后擋板之間安裝有柔性密封
^ ο所述的柔性密封囊可以彎曲，亦可以拉長。所述的柔性蹼可彎曲，但不能拉長。
3[0010]本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置在一個(gè)推進(jìn)周期內(nèi)伺服電機(jī)完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)各一次；絲杠帶動(dòng)螺母相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿向前滑動(dòng)或向后滑動(dòng)。當(dāng)伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)與其配套安裝的螺母相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿向前滑動(dòng)，支撐桿與柔性蹼在水動(dòng)力的作用下閉合，并在螺母上的限位塊約束下收縮到一個(gè)較小的角度；隨著螺母相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿向前滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中由于支撐桿逐漸收縮，裝置迎流面積逐漸變小，故產(chǎn)生較小的阻力。當(dāng)伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)與其配套安裝的螺母相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿向后滑動(dòng)，支撐桿與柔性蹼在水動(dòng)力的作用下張開，并在螺母上的限位塊約束下張開到一個(gè)較大的角度，隨著螺母相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿向后滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中由于支撐桿逐漸張開，裝置迎流面積逐漸變大，故產(chǎn)生較大的推力。本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置，控制伺服電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，連續(xù)重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)過程，即產(chǎn)生持續(xù)向前的推力，而且可以通過控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)推力的大小。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型基于仿生學(xué)原理，模擬水母在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)傘蓋張開、閉合的運(yùn)動(dòng)過程； 控制伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，經(jīng)過絲杠傳動(dòng)后帶動(dòng)螺母相應(yīng)地沿導(dǎo)桿前、后移動(dòng)；螺母向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母凹槽上安裝的支撐桿在流體動(dòng)力的作用下帶動(dòng)柔性蹼收縮，裝置受到的阻力較小；螺母向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母凹槽上安裝的支撐桿在流體動(dòng)力的作用下帶動(dòng)柔性蹼展開，裝置產(chǎn)生的推力較大，因而向前航行。本實(shí)用新型一種仿水母式水下推進(jìn)裝置，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、爆發(fā)力好的特點(diǎn)；該推進(jìn)裝置安裝在現(xiàn)有水下航行器上，可有效地提高水下航行器在低速航行時(shí)的機(jī)動(dòng)性能；亦適用于低速航行中機(jī)動(dòng)性高、噪音小的船舶以及其它航行器。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對本實(shí)用新型一種仿水母式水下推進(jìn)裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1為本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型推進(jìn)裝置去除柔性密封囊和柔性蹼后支撐桿收縮示意圖。圖3為本實(shí)用新型推進(jìn)裝置去除柔性密封囊和柔性蹼后支撐桿展開示意圖。圖4為本實(shí)用新型推進(jìn)裝置的螺母示意圖。圖中1.伺服電機(jī)2.前擋板3.導(dǎo)桿4.柔性密封囊5.螺母6.柔性蹼7.柔性密封囊8.后擋板9.支撐桿10.聯(lián)軸器11.絲杠12.推力軸承
具體實(shí)施方式
本實(shí)施例是一種仿水母式水下推進(jìn)裝置。該推進(jìn)裝置包括伺服電機(jī)1、聯(lián)軸器10、 絲杠11、螺母5、支撐桿9、柔性密封囊4、柔性密封囊7、柔性蹼6和由前擋板2、導(dǎo)桿3、后擋板8、推力軸承12構(gòu)成的機(jī)架。參見
圖1、圖4，本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)，機(jī)架由前擋板2、導(dǎo)桿 3、后擋板8、推力軸承12構(gòu)成；伺服電機(jī)1安裝在機(jī)架的外側(cè)與前擋板2固定連接，伺服電機(jī)1的輸出軸通過聯(lián)軸器10與絲杠11的一端連接，絲杠11的另一端與后擋板8通過推力軸承12固定連接。螺母5中心置有螺紋通孔與絲杠11配套安裝；伺服電機(jī)1的輸出軸通過聯(lián)軸器10帶動(dòng)絲杠11轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠11帶動(dòng)螺母5相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿3向前滑動(dòng)或向后滑動(dòng)。螺母5為中間置有圓柱狀凸臺的環(huán)形結(jié)構(gòu)，與凸臺相背的螺母端面上沿外緣均勻分布有至少三個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有平行于螺母端面的圓柱銷，支撐桿9通過圓柱銷連接安裝在螺母5上且繞圓柱銷自由轉(zhuǎn)動(dòng)；螺母端面的外緣凹槽相對中心螺紋通孔的部位固定安裝有限位塊，限定支撐桿與螺母和聯(lián)軸器連線的夾角為20° -70° ；各支撐桿9之間連接有柔性蹼6。螺母5中心螺紋通孔水平徑向兩側(cè)設(shè)置有兩通孔，兩導(dǎo)桿3穿過兩側(cè)的通孔與前擋板2和后擋板8相連接；前擋板2與螺母5之間安裝有柔性密封囊4，螺母5與后擋板 8之間安裝有柔性密封囊7。安裝在前擋板2與后擋板8之間的柔性密封囊可以彎曲，亦可以拉長。安裝在與螺母連接的支撐桿9上的柔性蹼6可以彎曲，但不能拉長。本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置是基于仿生學(xué)原理，模擬水母在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)傘蓋張開、閉合的運(yùn)動(dòng)過程；控制伺服電機(jī)1正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，伺服電機(jī)1的輸出軸通過聯(lián)軸器10 帶動(dòng)絲杠11轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠11帶動(dòng)螺母5相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿3向前滑動(dòng)或向后滑動(dòng)。仿水母式水下推進(jìn)裝置在去除柔性密封囊和柔性蹼后支撐桿9收縮時(shí)，支撐桿9 繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，在螺母5上的限位塊約束下收縮到一個(gè)較小的角度。如圖2所示。仿水母式水下推進(jìn)裝置在去除柔性密封囊和柔性蹼后支撐桿9展開時(shí)，支撐桿9 繞圓柱銷轉(zhuǎn)動(dòng)，在螺母5上的限位塊約束下張開到一個(gè)較大的角度。如圖3所示。本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置在一個(gè)推進(jìn)周期內(nèi)伺服電機(jī)1完成正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)各一次。當(dāng)伺服電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)1的輸出軸通過聯(lián)軸器10帶動(dòng)絲杠11轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠 11帶動(dòng)與其配套安裝的螺母5相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿3向前滑動(dòng)，支撐桿9與柔性蹼6在水動(dòng)力的作用下閉合，并在螺母5上的限位塊約束下收縮到一個(gè)較小的角度；隨著螺母5相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿3向前滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中由于支撐桿9逐漸收縮，裝置迎流面積逐漸變小，故產(chǎn)生的阻力也隨之變小。當(dāng)伺服電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服電機(jī)1的輸出軸通過聯(lián)軸器10帶動(dòng)絲杠11轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠 11帶動(dòng)與其配套安裝的螺母5相應(yīng)地沿兩導(dǎo)桿3向后滑動(dòng)，支撐桿9與柔性蹼6在水動(dòng)力的作用下張開，并在螺母5上的限位塊約束下張開到一個(gè)較大的角度；隨著螺母5相應(yīng)地沿導(dǎo)桿3向后滑動(dòng)，滑動(dòng)過程中由于支撐桿9與連接的柔性蹼6逐漸張開，裝置迎流面積逐漸變大，故產(chǎn)生較大的推力。本實(shí)用新型仿水母式水下推進(jìn)裝置重復(fù)模擬水母在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)傘蓋張開、閉合的運(yùn)動(dòng)過程，即產(chǎn)生持續(xù)向前的推動(dòng)力，而且可以通過控制伺服電機(jī)1正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)推進(jìn)裝置推力的大小。
權(quán)利要求1.一種仿水母式水下推進(jìn)裝置，包括伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠、螺母、支撐桿、柔性密封囊、柔性蹼，其特征在于還包括由前擋板、導(dǎo)桿、后擋板、推力軸承構(gòu)成的機(jī)架；所述的伺服電機(jī)與前擋板固定連接，伺服電機(jī)的輸出軸通過聯(lián)軸器與絲杠一端連接，絲杠另一端與后擋板通過推力軸承固定連接，前擋板和后擋板之間固定有與絲杠平行的導(dǎo)桿，螺母與絲杠配套安裝，絲杠帶動(dòng)螺母沿兩導(dǎo)桿向前、后滑動(dòng)；支撐桿之間連接有柔性蹼；前后擋板與螺母之間安裝有柔性密封囊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿水母式水下推進(jìn)裝置，其特征在于所述的螺母為中間置有圓柱狀凸臺的環(huán)形結(jié)構(gòu)，與凸臺相背的螺母端面上沿外緣均勻分布有至少三個(gè)凹槽，凹槽內(nèi)設(shè)置有平行于螺母端面的圓柱銷，支撐桿通過圓柱銷連接安裝在螺母上且繞圓柱銷自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿水母式水下推進(jìn)裝置，其特征在于所述的螺母端面的外緣凹槽相對螺紋通孔的部位安裝有限位塊，限定支撐桿與螺母和聯(lián)軸器連線的夾角為 20。_70。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿水母式水下推進(jìn)裝置，其特征在于所述的螺母螺紋孔水平徑向兩側(cè)置有兩通孔，與絲杠平行的導(dǎo)桿穿過兩通孔與前后擋板連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種仿水母式水下推進(jìn)裝置。該推進(jìn)裝置基于仿生學(xué)原理，模擬水母在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)傘蓋張開、閉合的運(yùn)動(dòng)過程；控制伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，經(jīng)過絲杠傳動(dòng)后帶動(dòng)螺母相應(yīng)地沿導(dǎo)桿前、后移動(dòng)；螺母向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母凹槽上安裝的支撐桿在流體動(dòng)力的作用下帶動(dòng)柔性蹼收縮，裝置受到的阻力較小；螺母向后運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺母凹槽上安裝的支撐桿在流體動(dòng)力的作用下帶動(dòng)柔性蹼展開，裝置產(chǎn)生較大的推力向前航行。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、爆發(fā)力好的特點(diǎn)；該推進(jìn)裝置安裝在現(xiàn)有水下航行器上，可有效地提高水下航行器在低速航行時(shí)的機(jī)動(dòng)性能。
文檔編號B63H1/32GK202175186SQ201120100218
公開日2012年3月28日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者孟祥堯, 宋東, 宋保維, 毛昭勇, 田文龍, 邢容 申請人:西北工業(yè)大學(xué)