几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计

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水下机器人推进系统综述

水下机器人推进系统综述

水下机器人推进系统综述【摘要】水下机器人是一种能够在水下环境中进行各种任务的机器人,而其推进系统则是实现其在水下移动的关键。

本文从水下机器人推进系统的发展历史、分类、工作原理、优缺点和发展趋势等方面进行了综述。

通过对水下机器人推进系统的研究,我们可以更好地了解其在水下环境中的应用和挑战。

文章指出水下机器人推进系统的重要性,并展望了未来的发展方向。

水下机器人推进系统在海洋研究、资源勘探和环境监测等领域具有重要意义,未来将更加智能化和高效化,为人类对水下世界的探索和认识提供支持。

【关键词】水下机器人、推进系统、综述、发展历史、分类、工作原理、优缺点、发展趋势、重要性、发展方向、总结1. 引言1.1 水下机器人推进系统综述水下机器人是一种能够在水下进行各种任务的智能机器人。

而水下机器人的推进系统则是其最关键的部分之一,是实现水下机器人运动和完成任务的关键设备之一。

本文将对水下机器人推进系统进行综述,探讨其发展历史、分类、工作原理、优缺点以及发展趋势。

水下机器人推进系统的发展可以追溯到二战时期,当时最早的水下机器人推进系统是由军方用于水下作战和海底侦察。

随着科技的进步,水下机器人推进系统逐渐得到改进和完善,不仅在军事领域得到广泛应用,还逐渐应用于科研、资源勘探、环境监测等领域。

根据不同的应用需求,水下机器人推进系统可以分为涡轮推进、螺旋桨推进、水喷射推进等多种类型。

涡轮推进系统具有推进效率高、灵活性好的特点;螺旋桨推进系统适用于长距离巡航;水喷射推进系统则适用于需要快速变向的任务。

水下机器人推进系统虽然具有许多优点,如灵活性高、能耗低等,但也存在一些缺点,比如噪音大、维护成本高等。

未来,随着科技的不断进步,水下机器人推进系统将朝着更加智能化、高效化的方向发展,为各类水下任务提供更好的支持。

2. 正文2.1 水下机器人推进系统的发展历史水下机器人推进系统的发展历史可以追溯到20世纪50年代,当时水下机器人刚刚开始引起人们的注意。

水下推进器选型计算

水下推进器选型计算

水下推进器计算及选型1.已知参数及条件可双渠道供水,单渠渠宽3 m,渠有效长约128 m,水深4.1 m,日供水6万T,日取水量6.54万T,平时为单渠道供水。

渠内正常供水时,水流速为0.1 m/s,含沙量为20~40mg/l,沙粒直径0.1~2mm,每月排沙一次,排沙时,推进器启动前两端闸门关闭,则渠内水流动速度为0 m/s,推进器启动后要使明渠内水中泥沙经推进器搅拌及推动而不沉淀渠内水流动速度应不小于2m/s。

2.渠内水中启动推力的计算设计院经过设计计算,确定要使渠内水中泥沙流动而不沉淀,其水流速应不小于2m/s。

要使渠内水的流速达到设定值,根据动量定理,设作用在水上的合外力即推进器对水的推力为F,则有F=ρQ(β2ν2-β1ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(1)式中ρ—液体密度(kg/m3),这里为砂水混合后的密度;Q—渠内过水流量(m3/s);β1、β2—动量修正系数,工程实际应用时可取β1=β2=1;ν1、ν2—渠内过水前、后流动速度(m/s)。

又知,Q=Aν2=Bhν2式中A—渠内过水截面积(m2);B—渠宽度(m);h—渠内水深(m)。

则(1)式变为F=ρBhν2 (ν2-ν1)┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈(2)从前面工程设计参数中已知B=3(m);h=4.1(m);ν2=2(m/s);ν1≈0(m/s);含沙量取30mg/l=30 g/ m3 =0.03kg/m3液体密度ρ可通过下面公式求得。

液体密度ρ=(单渠每月沉沙量+单渠内纯净水质量)/单渠内沙水混合体积。

而单渠每月沉沙量=单渠每月过水量×平均含沙量=(日取水量×30)×平均含沙量=(65400×30)×0.03=58860( kg)。

单渠内沙水混合体积=渠宽度×渠内水深×渠长=3×4.1×128=1574.4(m3)沉沙应占体积=每月沉沙量/沙的理论密度=58860/1000/2.65=22.21(m3)渠内水应占体积=单渠内沙水混合体积-沉沙应占体积=1574.4-22.21=1552.19(m3)单渠内纯净水质量≈渠内水应占体积×纯净水密度=1552.19×1000=1552190 (kg)液体密度ρ=(58860+1552190)/ 1574.4≈1023(kg/m3)将已知参数代入(2)式有F=1023×3×4.1×2×(2-0)≈50332(N)从上计算可知,要使单渠内水的流速V≥2(m/s),则推进器对水的启动推力F≥50332 (N)3.渠内水中实际推力的计算在实际运行时,一方面推进器产生的推力只作用在导流罩内径大小范围内的水流截面,需要带动整个水流截面的水流动,因断面突然扩大,会发生旋涡、撞击,从而产生局部阻力损失,用Δрj1表示;另一方面水在长达128 m且有拐弯的明渠内流动,会因与池壁的摩擦产生沿程阻力损失,用Δрf表示,会因拐弯产生局部阻力损失用表示Δрj2表示,在渠道进口和出口也会产生局部阻力损失,用表示Δрj3表示。

潜水低速推进器

潜水低速推进器

潜水低速推进器项目概述在目前绝大多数的大中型污水处理厂,无论是氧化沟工艺还是SBR(序批式)工艺,都大量采用了推流器和搅拌器(以下简称推流器)。

推流器形式有两种,一种是潜水推流器,它的电机、减速机、桨叶在水面之下。

另一种是表曝推流器(兼有曝气功能),它的它的电机、减速机、桨叶在水面之上。

它们的作用都是推动水体保持一定的流速向前流动或搅拌,使活性污泥均匀弥漫在水中而不致于沉淀。

潜水推流器和表曝推流器都是活性污泥法处理工艺的重要手段和设备,它们各有优缺点。

表曝推流器的优点是设备在水面上,便于维护且不易损坏,缺点是水池(沟)不能做的过深,一般不超过3米,这样使占地面积和土建设施投资都大幅增加。

潜水推流器的优点是水池(沟)的深度可以做的大些,一般可达6-7米,使占地面积和土建设施投资减少,同时使水体流速更均匀些。

缺点是在使用一段时间后,由于密封件的磨损电机容易进水烧坏,同时其固定导杆由于推流器工作时产生的巨大交变应力会导致疲劳破坏或水下地脚螺栓松动、损坏。

由于固定导杆基座在水池底部,修复十分困难,需要将水全部抽出,造成污水处理厂局部甚至全部停产,这样会给污水处理厂和当地带来坏境压力和经济损失。

本发明提供了一种集潜水推流器和表曝推流器之优点,同时又避免两者缺点的简单、实用的新型水体推流、搅拌装置。

主要用途低速系列推流(搅拌)器适用于城镇和工业污水处理厂曝气池和厌氧池,其产生低切向的强力水流,可用于池中水循环及消化、脱氮和除磷阶创段建水流等。

性能参数在额定电压为380v,频率为50HZ时的性能参数如下表:规格型号电机功率(KW)额定电流(A)叶轮转速(r/min)叶轮直径(mm)水推力(N)XJB1.5/1800-42P 1.5 4 42 1800±10≥1080XJB3/1100-115P 3.0 7.8 115 1100±10≥2190XJB3/1800-56P 3.0 7.8 56 1800±10≥2240XJB4/1800-63P 4.0 9.0 63 1800±10≥2780XJB4/2500-42P 4.0 9.0 42 2500±10≥2900XJB5.5/2500-56P 5.5 11 56 2500±10≥3100XJB7/2500-63P 7.0 17 63 2500±10≥3550适用范围潜水搅拌机可在下列条件下正常连续运行:(1)最高介质温度不超过40℃(2)介质的PH值在5-9(3)介质密度不超过1150kg/m(4)长期潜水运行,潜水深度一般不超过10米使用寿命悬挂式水下推流器在规定的条件下,首次故障前平均运行时间不小于16000小时,整机寿命不小于15年。

水下推进器原理

水下推进器原理

水下推进器原理小伙伴!今天咱们来唠唠水下推进器的原理呀,这可超级有趣呢!你看啊,水下推进器就像是水里的小火箭,能带着人或者设备在水里穿梭。

那它的动力从哪儿来呢?其实有好多种方式呢。

有一种水下推进器是靠电机来提供动力的。

就像是你玩的小电动玩具车一样,只不过这个是在水里跑的。

电机一转起来呀,就带动螺旋桨呼呼地转。

这个螺旋桨就像是水里的小风扇,不过它不是用来吹风的,而是用来推水的。

当螺旋桨快速转动的时候,它就把水往后推,根据牛顿第三定律,水就会给推进器一个向前的反作用力,然后推进器就带着人或者东西在水里前进啦。

你可以想象一下,螺旋桨就像一个特别有劲儿的小胳膊,在水里不停地划水,只不过划得特别快,快到你都看不清它的动作啦。

还有一种是靠喷射水流来推进的呢。

这就有点像乌贼在水里游动的方式。

它有个小装置,可以把水吸进来,然后再用力地喷出去。

就像你拿个小水枪,把水吸满,然后用力一挤,水就喷出去了,小水枪就会往后退,这是因为水喷出去的时候有个向前的力,那水下推进器也是这样。

它把周围的水吸到自己的“肚子”里,然后通过特殊的通道,像火箭发射一样把水喷射出去,靠着这个反作用力,就能够在水里游来游去啦。

这种推进器在一些比较狭窄的水域可能会更灵活,就像个灵活的小水精灵一样。

你知道吗?水下推进器的设计还得考虑很多东西呢。

比如说浮力,要是浮力没调好,它可能就像个喝醉了酒的小鸭子,在水里歪歪扭扭的,要么沉下去太多,要么浮在水面上不好好前进。

所以工程师们就得精确地计算推进器的重量和它的形状,让它在水里能够保持一个合适的深度,这样才能顺利地工作。

而且呀,水下推进器的外壳也很重要呢。

它得能抵抗住水的压力。

水越深,压力就越大,就像有无数个小拳头在外面捶打它一样。

如果外壳不够结实,那可就糟糕了,就像一个纸糊的小船在湍急的河流里一样,一下子就被压扁啦。

所以一般水下推进器的外壳都是用那种很坚固的材料做成的,像金属之类的,这样才能保护好里面的零件,让它在水里安安稳稳地工作。

水下机器人推进系统动力学分析

水下机器人推进系统动力学分析

水下机器人推进系统动力学分析一、水下机器人推进系统概述水下机器人,也被称为无人水下航行器(UUV),是一种能够在水下自主或遥控操作的设备,广泛应用于海洋探测、科学研究、事侦察以及水下作业等领域。

水下机器人的推进系统是其核心组成部分,直接影响到机器人的机动性、稳定性和效率。

本文将对水下机器人推进系统的动力学进行分析,探讨其设计原理、性能特点以及影响因素。

1.1 水下机器人推进系统的作用与分类水下机器人的推进系统主要负责提供动力,使机器人能够在水下进行前进、后退、上浮和下潜等运动。

根据推进方式的不同,水下机器人的推进系统可以分为螺旋桨推进、喷水推进、机械臂推进等类型。

1.2 水下机器人推进系统的设计要求设计水下机器人推进系统时,需要考虑多个因素,如推进效率、噪音水平、操控性、可靠性以及成本等。

这些因素共同决定了推进系统的性能和适用性。

1.3 水下机器人推进系统的性能指标评价水下机器人推进系统性能的指标包括推力、速度、响应时间、能耗和稳定性等。

这些指标对于机器人在不同水下环境中的作业能力至关重要。

二、水下机器人推进系统的动力学原理水下机器人推进系统的动力学分析是理解其工作原理和优化设计的基础。

动力学分析涉及到流体力学、结构力学和控制理论等多个领域。

2.1 流体动力学基础水下机器人在水下运动时,其推进系统与周围水体相互作用,产生推力和阻力。

流体动力学是研究这种相互作用的科学,涉及到速度场、压力场和边界条件等概念。

2.2 推进系统动力学模型建立水下机器人推进系统的动力学模型,可以描述其运动状态和响应特性。

模型通常包括质量、刚度、阻尼和外力等元素,通过数学方程表达。

2.3 推进系统控制策略为了实现水下机器人的精确控制,需要设计合适的控制策略。

控制策略涉及到推进速度、方向和力度的调节,以适应不同的任务需求和环境条件。

三、水下机器人推进系统的设计优化与应用水下机器人推进系统的设计优化是提高其性能和适应性的关键。

水下潜器

水下潜器
收放系统主要由A型门架、摆动架、绞车、伸缩架、排缆器、纵摇 与横摇缓冲装置、液压动力系统、控制操纵系统和中继器等组成。
ROV的控制技术 —— ROV的组成
(2)脐带缆管理系统与收放机构:绞车+排缆器+(中继器)
绞车
自动排缆器
ROV的控制技术
(2)脐带缆管理系统与收放机构:绞车+排缆器+(中继器)
3kg 75m
11kg 150m
23kg 300m
800kg 1000m
2400kg 3000m
ROV的控制技术 —— ROV的组成
(4)水面供电系统:电源转换和滤波+变压器+电压\电流监测
水面供电系统负责将外部电源转换 为ROV的收放,水面控制台,水下 载体的动力用电所需的电源,并通 过滤波等手段减少纹波,为载体控 制提供稳定的控制用电。
m (v wp ur) yG (r2 p2 ) zG (qr p ) xG (qp r) Y m (w uq vp) zG ( p2 q2 ) xG (rp q) yG (rq p ) Z
Ix p (Iz I y )qr m yG (w pv qu) zG (v ru pw) K
ROV的控制技术 —— 运动与推进
推力器推力分配模型
水平运动推力器推力:
ROV的控制技术 —— 运动与推进
垂向推力分配方式类似,主要完成ROV 的下潜和垂向姿态调整,通过横倾和纵 倾的控制尽量保证其平稳作业
四个推进器可同时实现下潜和横纵倾姿态调整
ROV的控制技术 —— 受力与建模
四、受力与建模
1、脐带缆的影响
③此外还要考虑脐带缆两端的受力:

水下机器人推进系统综述

水下机器人推进系统综述水下机器人是一种能够在水下环境中执行任务的智能机器人。

它们可以用于海洋探测、海洋研究、水下救援和水下作业等各种应用。

水下机器人的推进系统是其中一个关键技术,它决定了机器人在水中的灵活性、机动性和稳定性。

本文将对水下机器人推进系统进行综述。

水下机器人的推进系统主要包括推进器、动力源和控制系统。

推进器是机器人在水中行进的关键组件,它通过产生推力推动机器人前进。

目前常用的推进器有螺旋桨、喷水推进器和电推进器等。

螺旋桨是一种常见的推进器,它通过传递转动动力产生推进力。

喷水推进器利用水的喷射推动机器人前进,它具有高推力和灵活性的优点。

电推进器是一种新兴的推进器,它使用电动机直接驱动推进器产生推力,具有高效、安静和环保的特点。

动力源是推进系统的能量来源,它提供推进器所需的电力或燃料。

常用的动力源包括电池、燃料电池和内燃机等。

电池是一种常用的动力源,它通过储存电能供给机器人的推进器和控制系统。

燃料电池利用燃料和氧气产生电能,具有高能量密度和长工作时间的优点。

内燃机使用燃料燃烧产生动力,可以提供较大的功率输出。

控制系统是推进系统的智能核心,它负责控制推进器的转速、方向和推力等参数。

控制系统可以根据机器人的任务需求和环境条件进行智能调节和优化。

常用的控制方法有开环控制和闭环控制。

开环控制是根据预定的运动轨迹和推进器的模型进行控制,它通常适用于稳定的任务和环境。

闭环控制通过传感器和反馈机制实时监测机器人的状态和环境,根据实时数据调整推进系统的参数,以实现精确的控制和稳定的运动。

除了以上几个关键组件,水下机器人推进系统还需要考虑其他因素,例如水动力学性能、能量效率和安全性等。

水动力学性能包括推进器的推力、转速和效率等,它直接影响机器人的速度和机动性。

能量效率是指推进器在产生推力时的能量消耗,高能量效率可以延长机器人的工作时间和行程。

安全性是指推进系统的稳定性和可靠性,它是保证机器人在水下环境中安全操作的重要条件。

水下机器人推进系统综述

水下机器人推进系统综述水下机器人是一种能够在水下执行各种任务的自主式机器人,其推进系统是机器人能够在水中行进和执行任务的核心部件。

水下机器人推进系统的设计和性能直接影响着机器人的灵活性、稳定性和效率,对于机器人的任务执行能力起着重要的作用。

本文将综述当前水下机器人推进系统的发展现状和未来发展趋势,以期为水下机器人推进系统的改进和设计提供一些参考和启发。

水下机器人推进系统的结构要求具有足够大的推进力和灵活性,能够适应不同水下环境下的工作任务。

根据推进方式的不同,水下机器人推进系统主要可以分为螺旋桨推进系统和水下喷射推进系统两种。

1. 螺旋桨推进系统螺旋桨推进系统是一种较为常见的水下机器人推进系统结构,其工作原理类似于船舶的推进原理。

通过螺旋桨的旋转,产生推进力推动机器人前进或转向。

这种推进系统结构设计简单,成本低廉,对水下环境的适应性较强。

在实际应用中,螺旋桨推进系统多用于水下观测机器人和水下无人潜水器。

二、水下机器人推进系统的发展现状随着水下机器人技术的不断进步和水下任务需求的增加,水下机器人推进系统的设计和性能也在不断提升和改进。

目前,水下机器人推进系统的发展现状主要表现在以下几个方面。

1. 推进效率和能耗优化推进效率和能耗优化是水下机器人推进系统改进的重点方向之一。

通过优化螺旋桨或水下喷射装置的结构设计和动力输出方式,提高推进效率,降低机器人的能耗,延长机器人的续航时间和工作效率。

2. 环境适应性和自适应性水下机器人在海洋环境下执行任务时,会受到海流、水压等自然环境因素的影响。

水下机器人推进系统需要具有一定的环境适应性和自适应性,能够在复杂的水下环境中稳定、高效地执行任务。

未来,水下机器人推进系统的发展将朝着更高效、更灵活、更智能的方向发展。

具体来说,未来水下机器人推进系统的发展趋势可能包括以下几个方面。

1. 新型推进技术的应用未来水下机器人推进系统可能会引入更多新型推进技术,如燃料电池推进技术、磁流体推进技术等,以提高推进效率和减少能耗。

水下机器人推进系统综述

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 水下机器人推进系统综述 作者:王重凯 尹辉 林鑫涌 赖寿荣 来源:《珠江水运》2019年第14期

摘 要:随着科技的发展,水下机器人的性能越来越智能化,应用的领域也越来越广泛。本文阐述了水下机器人的推进装置,介绍了水下机器人常见的推进装置类型和关键技术。

关键词:水下机器人 推进装置 关键技术 水下机器人按用途分类可分为作业用水下机器人和观测用水下机器人;按电源配置分类,可分为有缆水下机器人(ROV)和无缆水下机器人(AUV);按运动方式分类,可分为浮游式水下机器人、履带式水下机器人和步行式水下机器人。近年来,随着越来越多的国家重视海洋,如何设计出多功能智能化的水下机器人以及高效率的水下推进装置成为研究重点。

国外对水下机器人研制较早,技术也更加先进。自从1953年世界上第一台水下机器人“Poodle”研发出来后,世界各国也都开始了对水下机器人研究机构的创建。2010年美国科研人员研发出主要依靠海水热能驱动的新型水下机器;2019年挪威科技大学和kongsberg海事公司合作研究出一款仿生机器蛇,可以更方便的到达目的区域。我国开展对水下机器人研究较晚,我国首台水下机器人“海人一号”样机在1985年进行海试并取得成功,此后国内水下机器人研究层次不断上升新得高度。2018年10月,我国自主研制的“海星號”有缆水下机器人下潜深度突破6000米,创造了我国有缆水下机器人最大下潜深度;由中科院海洋所等机构研发的“发现号”水下机器人,已经执行数百个潜次任务,获取数千例岩石、生物等样品。

1.水下机器人的推进系统 目前,水下机器人的推进装置主要有螺旋桨推进器、液压推进器、泵喷推进器、磁流体推进器、仿生推进器、履带推进器等。

2.螺旋桨推进器 螺旋桨是指靠桨叶在水中旋转,将电机转动功率转化为推进力的装置。工作原理:由作用力与反作用力的原理可知,当电机带动螺旋桨转动时,产生对水的一个向后的力,那么水也会对螺旋桨一个反作用力,以此来驱动水下机器人。可以通过改变驱动电机的转速参数以及螺旋桨的转向来控制水下机器人的航速和航向。目前大多数水下机器人采用多螺旋桨协同推进方式,即通过对螺旋桨分布的位置进行设计,然后通过系统控制每一个螺旋桨的旋转,继而达到控制机器人的姿态和驱动。这种推进方式的优点是:螺旋桨在一定速度下连续转动可以产生高效的推进力。缺点是:在机器人较高速度航行时,能量损失比较大。目前常见的螺旋桨形式有:可调螺距螺旋桨、导管型螺旋桨、串列型螺旋桨、对转螺旋桨。我国研制的“蛟龙号”载人下潜机器人采用的是多导管螺旋桨协同推进。 龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 3.液压推进器 液压推进系统因为由液压液体流量来控制,所以增大了调速范围。液压推进器采用安装螺旋桨推进,通过增加推进器的个数来对机器人姿态和航向的改变。液压推进系统主要由液压动力单元、控制单元、执行单元、液压油和其他辅助元件组成,通过元件间的相互配合来驱动机器人。现阶段水下作业级机器人基本采用液压推进方式,这种推进方式的特点:液压系统体积小、传动稳定、通用性强、安全性高、良好的调速性等。为了设计和调试液压系统,采用计算机仿真,目前主要的液压仿真软件有:AMESim、Matlab等,其中AMESim应用范围最广。2014年4月,我国国内首套应用于4500米级水下机器人“海马号”的液压推进系统在南海通过了海试验收。

水下推进器在海洋观测中灵活性

水下推进器在海洋观测中灵活性一、水下推进器技术概述水下推进器作为海洋观测领域的关键技术之一,其重要性日益凸显。

它们不仅能够提供高效的移动能力,而且具备高度的灵活性和稳定性,这对于海洋科学研究和商业应用至关重要。

水下推进器的设计和应用,使得海洋观测能够更加深入和广泛地进行。

1.1 水下推进器的核心功能水下推进器的核心功能是为水下设备提供动力,使其能够在水下环境中自由移动和定位。

这些设备包括但不限于水下机器人、潜水器、监测站等。

推进器的设计必须考虑到水下环境的复杂性,包括水压、水流、温度等因素。

1.2 水下推进器的应用场景水下推进器的应用场景非常广泛,涵盖了海洋科学研究、海洋资源开发、环境监测、事侦察等多个领域。

它们使得水下设备能够到达人类难以到达的地方,执行各种任务,如海底地形测绘、水下生物多样性研究、污染物监测等。

二、水下推进器的技术创新随着科技的不断进步,水下推进器的技术创新也在不断发展。

这些创新不仅提高了推进器的性能,也增强了其在海洋观测中的灵活性。

2.1 推进器的多样化设计水下推进器的设计多种多样,包括螺旋桨式、喷水式、电动式等。

每种设计都有其独特的优势和适用场景。

例如,螺旋桨式推进器适用于深海探测,而喷水式推进器则更适合于水下摄影和观察。

2.2 高效能源管理系统水下推进器的能源管理系统也在不断优化。

高效的能源管理系统能够确保推进器在长时间的水下作业中保持稳定的性能,同时减少能源消耗,延长设备的使用寿命。

2.3 智能控制系统智能控制系统是水下推进器技术创新的重要组成部分。

通过集成先进的传感器和算法,智能控制系统能够实现对推进器的精确控制,提高其在复杂水下环境中的适应性和灵活性。

2.4 环境适应性水下推进器的环境适应性也是技术创新的重点。

通过材料科学和流体力学的研究,推进器能够更好地适应不同的水下环境,如高盐度、低温、高压等条件。

三、水下推进器在海洋观测中的灵活性分析水下推进器的灵活性是其在海洋观测中应用的关键优势。

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水下机器人又称为水下无人潜器,分为遥控、半自治及自治型。

水下机器人是典型的军民两用技术,不仅可用于海上资源的勘探和开发,而且在海战中也有不可替代的作用。

为了争夺制海权,各国都在开发各种用途的水下机器人。

以下介绍几种最新的水下推进器:
1?泵喷推进器
上世纪80年代,英国在“特拉法尔加”(Trafalgar)级攻击型核潜艇上率先装备了一种新型的泵喷推进器(PumpJetThruster)。

这种推进方式可以有效降低潜艇的辐射噪声,因而倍受世界各海军强国的关注。

随后,英国在“前卫”(Vanguard)级以及“机敏”(Astute)级核潜艇上,法国在“凯旋”(LeTriomphant)级核潜艇上,美国在“海狼”(Seawolf)级、“弗吉尼亚”(Virginia)级核潜艇上,纷纷采用泵喷推进器取代已被广泛应用的七叶大侧斜螺旋桨。

据不完全统计,至今世界上以泵喷推进器作为推进方式的核动力潜艇已达几十艘之多。

图1 ?“北风之神”级核潜艇尾部泵喷射推进器特写
采用泵喷推进的潜艇与采用大侧斜螺旋桨推进的潜艇相比,最大的优点是可以大幅度降低潜艇推进器的辐射噪声、提高潜艇的低噪声航速。

以美国“海狼”级攻击型核潜艇为例,该艇水下最高航速30节以上(有报道可达35节),水下30米时的低噪声航速大于20节,辐射噪声接近于海洋环境噪声,被美国官方称为当今世界上最安静、最快的潜艇。

图2? 泵喷推进器设计三维图
随着声探测技术的飞速进步,在未来海战中,核潜艇的声隐身性能将是决定战斗胜负的关键,努力降低核潜艇的噪声必将成为潜艇研究的主要课题,而推进器是核潜艇的一个主要噪声源,低噪声推进器的研究和应用势在必行。

因此,具有低噪声优势的泵喷推进器,将成为未来几十年核潜艇推进器的一个重要发展方向。

2 WT系列蛙人助推器
武汉维纳凯朴工程技术有限公司生产的商用水下推进器(DPV),也叫蛙人助推器,是潜水爱好者或者特种部队进行潜水航行的重要援助手段之一,广受国内外使用者的青睐。

水下推进器系列采用先进可靠的驱动方式,力图给使用者提供最强劲持久的推进力。

该产品广泛应用于水下蛙人推进、水底拍摄、潜水娱乐及辅助水下救生等。

图3? WT1-50系列水下推进器
WT1-50系列水下推进器体积小、重量轻,采用蓄电池作动力,设有电池容量显示,充电方便。

在水中呈零浮力状态。

采用特殊的密封结构。

使用维护简单、安全、可靠。

最大潜水深度为50米,可以给您的水中航行带来前所未有的体验。

其主要技术参数见表1。

适用场合:单人水下蛙人推进、水底拍摄、潜水娱乐
表1 WT1-50系列主要技术参数表
型号
尺寸重蓄电电动机
速最潜水备
(mm)量池度长运行
时间
深度注
长宽

电池
电压
转速
(空载)
WT1-50A 系列70043024.5kg
24V750r/m
1.3
节~
2.3节
90min
最深
50m

3?水下空心无榖桨推进器
刘文智、李海波等人发明了一种水下空心无榖桨推进器。

其组成包括电机外壳、定子线圈、定子硅钢片、转子永磁体、转子、螺旋桨和陶瓷轴承,定子线圈缠绕在定子硅钢片上,缠绕在定子硅钢片上的定子线圈装在电机外壳的中心处,转子为空心环状结构,转子永磁体分极固定在转子上、形成空心结构的转子,螺旋桨固定在空心转子内部,螺旋桨、转子和转子永磁体组成为一个整体,转子通过陶瓷轴承固定在电机外壳内。

本发明的浆叶旋转时不会产生诱导阻力和空泡现象大大提高了螺旋桨的效率。

另外由于加大了电机的直径增加电机的极数提高了电机的扭矩,尤其适合在大水深大密度下的环境中工作,由于该水下推进器的电机和螺旋桨为整体空心结构,易于安装在船体上。

图4? 水下空心无榖桨推进器基本结构图
4?水下球形电机推进器
张强、王红等人发明的是一种水下球形电机推进器。

定子铁心为球形,球形定子铁心表面沿大圆开有三个相互垂直的槽,槽内分别放置三相集中绕组,绕组两两垂直,三
相绕组的线圈通过电缆线接到水下密封插头上,定子铁心外面包有与其固定在一起的球形密封壳,球壳形的外转子通过橡胶轴承套在密封壳上,橡胶轴承表面开有水槽,在两个橡胶轴承之间为转子铁心,在转子铁心和密封壳之间留有微小的缝隙,转子铁心、橡胶轴承与转子外壳结合在一起,螺旋桨桨叶直接固定在转子外壳上。

本发明实现了水下电机推进器的矢量推进,在提高了推进器性能的同时,可使水下工作装置简化机械结构,减轻质量、缩小体积,具有更好的应用性和更高的可靠性。

图5? 水下球形电机推进器基本结构图。

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