一种深海自主水下机器人的槽道推进器

1.本发明涉及自主水下机器人技术领域，特别涉及一种深海自主水下机器人的槽道推进器。

背景技术：

2.随着自主水下机器人技术的不断进步与发展，多种深海水下机器人的研制相继开展，对深海水下机器人的控制提出更高的要求。槽道推进器是自主水下机器人辅助推进系统的主要组成部分，槽道推进器作为一种快速反应式推进器，固定在自主水下机器人的槽道内，依靠螺旋桨推动流体而获得相应的推进力，为自主水下机器人水下上浮、下潜时提供反抗环境条件的控制力或力矩。传统的槽道推进器通过电机和减速器驱动的螺旋桨的形式，其技术弊端是系统复杂，传动效率低，功耗大，噪声大。

技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的在于提供一种深海自主水下机器人的槽道推进器，以解决传统的槽道推进器存在系统复杂、传动效率低、功耗及噪声大的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.本发明提供一种深海自主水下机器人的槽道推进器，包括槽道推进器本体和槽道螺旋桨总成；
6.槽道推进器本体包括耐压壳体及设置于耐压壳体内的无框电机、传动轴系和旋转编码器，其中旋转编码器设置于传动轴系的末端，传动轴系的前端由耐压壳体穿出且与槽道螺旋桨总成连接，无框电机与传动轴系连接，无框电机用于驱动传动轴系转动。
7.所述传动轴系包括传动主轴、前轴承座及后轴承座，其中前轴承座和后轴承座分别密封连接于所述耐压壳体的前、后端，传动主轴的两端通过轴承安装在前轴承座和后轴承座内，所述槽道螺旋桨总成连接在传动主轴上。
8.所述无框电机包括无框电机转子和无框电机定子，其中无框电机转子通过电机平键与传动主轴连接，且通过转子固定挡圈轴向固定；无框电机定子设置于所述耐压壳体的内壁上，且与无框电机转子相对应。
9.所述旋转编码器包括旋转编码器定子和旋转编码器转子，其中旋转编码器定子设置于所述后轴承座内，且通过压环固定；旋转编码器转子设置于所述传动主轴上，且位于旋转编码器转子内侧。
10.所述耐压壳体包括基座壳体、动密封端盖和接插件安装端盖，其中动密封端盖固定连接在所述前轴承座的外侧，动密封端盖与所述传动主轴之间通过唇形油封密封；接插件安装端盖固定连接在所述后轴承座的外侧，接插件安装端盖上设有接插件。
11.所述前轴承座内设有两个角接触球轴承，角接触球轴承的内圈与所述传动主轴连接，角接触球轴承的外圈通过轴承间隙调整套和所述动密封端盖固定。
12.所述后轴承座内设有深沟球轴承，深沟球轴承通过弹性挡圈进行定位和固定；所
述后轴承座的外侧设有保护盖。
13.所述槽道螺旋桨总成包括由外到内依次同轴连接的桨叶、间隔套及桨毂，其中桨毂通过平键与所述传动主轴连接，且通过防松螺母锁紧。
14.所述槽道推进器本体与所述槽道螺旋桨总成之间设有导流环；所述槽道螺旋桨总成的外侧端安装有导流盖。
15.所述的深海自主水下机器人的槽道推进器还包括压力补偿器，压力补偿器设置于所述槽道推进器本体远离所述槽道螺旋桨总成的一端。
16.本发明的优点及有益效果是：本发明提供的一种深海自主水下机器人的槽道推进器，采用无框电机直接驱动螺旋桨旋转，通过旋转变压器的反馈信息，实时控制槽道推进器的转速，提高自主水下机器人的控制精度。
17.本发明的槽道推进器具有结构形式简单、控制精度高、传动效率较高、反应迅速、体积小、噪声小等优点，且带角度反馈功能，能够满足深海水下机器人的使用要求，便于安装与维护。
附图说明
18.图1为本发明一种深海自主水下机器人的槽道推进器的结构示意图；
19.图2为本发明中槽道螺旋桨总成的爆炸图；
20.图3为本发明中槽道螺旋桨总成与槽道推进器本体的安装示意图；
21.图4为本发明中传动轴系的爆炸图；
22.图5为本发明中耐压壳体的爆炸图；
23.图中：1、槽道推进器本体；2、压力补偿器；3、槽道螺旋桨总成；4、桨叶；5、间隔套；6、桨毂；7、固定螺钉；8、平键；9、防松螺母；10、导流盖；11、导流盖螺钉；21、传动主轴；22、无框电机转子；23、角接触球轴承；24、深沟球轴承；25、转子固定挡圈；26、圆螺母；27、唇形密封圈；28、轴承间隙调整套；29、动密封端盖；30、弹性挡圈；31、旋转编码器定子；32、压紧螺母；33、压环；34、保护盖；35、电机平键；36、前轴承座；37、后轴承座；38、旋转编码器转子；40、接插件安装端盖；41、径向螺钉；42、无框电机定子；43、基座壳体；44、导流环；45、接插件；46、轴向螺钉。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
25.如图1所示，本发明提供一种深海自主水下机器人的槽道推进器，包括槽道推进器本体1和槽道螺旋桨总成3；槽道推进器本体1包括耐压壳体及设置于耐压壳体内的无框电机、传动轴系和旋转编码器，其中旋转编码器设置于传动轴系的末端，传动轴系的前端由耐压壳体穿出且与槽道螺旋桨总成3连接，无框电机与传动轴系连接，无框电机用于驱动传动轴系转动。
26.如图4所示，本发明的实施例中，传动轴系包括传动主轴21、前轴承座36及后轴承座37，其中前轴承座36和后轴承座37分别密封连接于耐压壳体的前、后端，传动主轴21的两端通过轴承安装在前轴承座36和后轴承座37内，槽道螺旋桨总成3连接在传动主轴21上。
27.本发明的实施例中，无框电机包括无框电机转子22和无框电机定子42，其中无框电机转子22通过电机平键35与传动主轴21连接，且通过转子固定挡圈25轴向固定，将无框电机的动力传递到传动主轴21上；无框电机定子42设置于耐压壳体的内壁上，且与无框电机转子22相对应。
28.本发明的实施例中，旋转编码器包括旋转编码器定子31和旋转编码器转子38，其中旋转编码器定子31设置于后轴承座37内，且通过压环33固定；旋转编码器转子38设置于传动主轴21的末端，且通过压紧螺母32固定，旋转编码器转子38位于旋转编码器转子38内侧。
29.如图3-5所示，本发明的实施例中，耐压壳体包括基座壳体43、动密封端盖29和接插件安装端盖40，前轴承座36和后轴承座37分别设置于基座壳体43的两端，且通过o型密封圈密封，前轴承座36通过多个轴向螺钉46与基座壳体43连接。动密封端盖29固定连接在前轴承座36的外侧，动密封端盖29与传动主轴21之间通过唇形油封27密封，实现与传动主轴21的动密封；接插件安装端盖40固定连接在后轴承座37的外侧端部，且通过径向螺钉41与后轴承座37连接。接插件安装端盖40上设有接插件45。接插件45为水密接插件，用于槽道推进器的供电及信号检测。
30.具体地，前轴承座36内设有两个角接触球轴承23，角接触球轴承23的内圈与传动主轴21连接，且内圈通过两个圆螺母26实现轴向定位和防松。角接触球轴承23的外圈通过轴承间隙调整套28和动密封端盖29固定。后轴承座37内设有深沟球轴承24，深沟球轴承24通过弹性挡圈30进行定位和固定；后轴承座37的外侧设有保护盖34，防止传动主轴21旋转时，旋转编码器定子31电缆被破坏。两个角接触球轴承23和深沟球轴承24为传动主轴21提供支撑。
31.如图2-3所示，本发明的实施例中，槽道螺旋桨总成3包括由外到内依次同轴连接的桨叶4、间隔套5及桨毂6，桨叶4、间隔套5及桨毂6通过多个固定螺钉7连接为一体，桨毂6通过平键8与传动主轴21连接，且通过两个防松螺母9锁紧，以便传递扭矩和动力。
32.进一步地，槽道推进器本体1与槽道螺旋桨总成3之间设有导流环44。槽道螺旋桨总成3的外侧端安装有导流盖10，导流盖10通过多个导流盖螺钉11与桨叶4连接。导流盖10的作用是槽道螺旋桨总成3正、反向旋转时，提高流场的整流能力，推进效果显著。
33.在上述实施例的基础上，本发明提供的一种深海自主水下机器人的槽道推进器，还包括压力补偿器2，压力补偿器2设置于槽道推进器本体1远离槽道螺旋桨总成3的一端，使槽道推进器的内部冲满绝缘油液，使其内部压力大于外界环境的压力，适应深海环境的压力，压力补偿器2的压力补偿技术为现有技术，在此不再赘述。
34.本发明的实施例中，通过设置压力补偿器使槽道推进器的内部压力大于外界环境的压力，适应深海的工作压力环境。螺旋桨总成在槽道推进器无框电机的驱动下，正反转旋转推动流体而获得相应的推进力。同时，槽道推进器设置旋转编码器检测转动角度，控制电路根据旋转编码器的角度信息能精确的控制和保持推进器的转速，为自主水下机器人提供上浮、下潜时反抗环境条件的高精度的控制力或力矩，从而实现自主水下机器人的升沉运动。本发明的槽道推进器具有结构简单、反应迅速、效率高、噪声小、便于安装和维护等优点。
35.以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明
的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，包括槽道推进器本体(1)和槽道螺旋桨总成(3)；槽道推进器本体(1)包括耐压壳体及设置于耐压壳体内的无框电机、传动轴系和旋转编码器，其中旋转编码器设置于传动轴系的末端，传动轴系的前端由耐压壳体穿出且与槽道螺旋桨总成(3)连接，无框电机与传动轴系连接，无框电机用于驱动传动轴系转动。2.根据权利要求1所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述传动轴系包括传动主轴(21)、前轴承座(36)及后轴承座(37)，其中前轴承座(36)和后轴承座(37)分别密封连接于所述耐压壳体的前、后端，传动主轴(21)的两端通过轴承安装在前轴承座(36)和后轴承座(37)内，所述槽道螺旋桨总成(3)连接在传动主轴(21)上。3.根据权利要求2所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述无框电机包括无框电机转子(22)和无框电机定子(42)，其中无框电机转子(22)通过电机平键(35)与传动主轴(21)连接，且通过转子固定挡圈(25)轴向固定；无框电机定子(42)设置于所述耐压壳体的内壁上，且与无框电机转子(22)相对应。4.根据权利要求2所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述旋转编码器包括旋转编码器定子(31)和旋转编码器转子(38)，其中旋转编码器定子(31)设置于所述后轴承座(37)内，且通过压环(33)固定；旋转编码器转子(38)设置于所述传动主轴(21)上，且位于旋转编码器转子(38)内侧。5.根据权利要求2所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述耐压壳体包括基座壳体(43)、动密封端盖(29)和接插件安装端盖(40)，其中动密封端盖(29)固定连接在所述前轴承座(36)的外侧，动密封端盖(29)与所述传动主轴(21)之间通过唇形油封(27)密封；接插件安装端盖(40)固定连接在所述后轴承座(37)的外侧，接插件安装端盖(40)上设有接插件(45)。6.根据权利要求5所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述前轴承座(36)内设有两个角接触球轴承(23)，角接触球轴承(23)的内圈与所述传动主轴(21)连接，角接触球轴承(23)的外圈通过轴承间隙调整套(28)和所述动密封端盖(29)固定。7.根据权利要求2所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述后轴承座(37)内设有深沟球轴承(24)，深沟球轴承(24)通过弹性挡圈(30)进行定位和固定；所述后轴承座(37)的外侧设有保护盖(34)。8.根据权利要求2所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述槽道螺旋桨总成(3)包括由外到内依次同轴连接的桨叶(4)、间隔套(5)及桨毂(6)，其中桨毂(6)通过平键(8)与所述传动主轴(21)连接，且通过防松螺母(9)锁紧。9.根据权利要求1所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，所述槽道推进器本体(1)与所述槽道螺旋桨总成(3)之间设有导流环(44)；所述槽道螺旋桨总成(3)的外侧端安装有导流盖(10)。10.根据权利要求1-9任一项所述的深海自主水下机器人的槽道推进器，其特征在于，还包括压力补偿器(2)，压力补偿器(2)设置于所述槽道推进器本体(1)远离所述槽道螺旋桨总成(3)的一端。

技术总结

本发明涉及自主水下机器人技术领域，特别涉及一种深海自主水下机器人的槽道推进器。该槽道推进器包括槽道推进器本体和槽道螺旋桨总成；槽道推进器本体包括耐压壳体及设置于耐压壳体内的无框电机、传动轴系和旋转编码器，其中旋转编码器设置于传动轴系的末端，传动轴系的前端由耐压壳体穿出且与槽道螺旋桨总成连接，无框电机与传动轴系连接，无框电机用于驱动传动轴系转动。本发明具有结构形式简单、控制精度高、传动效率较高、反应迅速、体积小、噪声小等优点，且带角度反馈功能，能够满足深海水下机器人的使用要求，便于安装与维护。便于安装与维护。便于安装与维护。