一种单自由度的水下矢量推进器的制作方法

本实用新型涉及水下推进器领域，更具体地，涉及一种单自由度的水下矢量推进器。

背景技术：

水下无人机是进行海洋开发的重要工具，随着对海洋资源开发利用越来越快，水下无人机的快速发展，对无人机的水下作业的密封性提出了更高的要求。水下无人机通过水下的矢量推进器进行运动，推进器包括在水中转动的螺旋桨，而为了使得螺旋桨总成能够朝向不同的方向，推进器的内部伸出主动轴连接螺旋桨总成，并通过推进器内的驱动电机带动主动轴转动以改变螺旋桨总成的朝向。现有的主动轴一般是通过轴承与推进器的外壳连接，并通过端盖和密封圈实现防水密封。但是该种密封方式的密封性能较差，在较深的水面下容易失效。同时主动轴直接连接螺旋桨总成会导致需要的单根主动轴过长，质量重，在传动的过程中稳定性较低。

技术实现要素：

本实用新型为克服上述现有技术所述中主动轴与推进器外壳之间的密封性能差和传动稳定性差的问题，提供一种单自由度的水下矢量推进器，提高推进器的密封性能同时提高主动轴传动的稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种单自由度的水下矢量推进器，包括机壳和传动组件，所述传动组件包括螺旋桨总成、主动轴、驱动所述主动轴转动的驱动电机、传动轴、机械密封件和安装座；所述安装座设置于所述机壳内，用于承载所述主动轴；所述传动轴的一端与所述主动轴连接，另一端与伸出所述机壳外与所述螺旋桨总成连接；所述机械密封件安装于所述传动轴上，且靠近螺旋桨总成的一端与所述机壳的内壁抵接。

驱动电机带动主动轴转动，而主动轴带动传动轴转动，从而实现改变螺旋桨总成的朝向。机壳内的安装座实现了在机壳内承载所述主动轴的作用，然后通过传动轴上安装的机械密封件实现密封。主动轴经过传动轴与螺旋桨总成连接，可以减少主动轴的长度，减轻质量使得传动更加稳定。

优选的，所述机壳的内壁设置有圆环槽；所述传动轴设置有台肩，所述机械密封件包括动环和静环，所述静环安装于所述圆环槽内且与所述传动轴间隙配合，所述动环与所述传动轴过盈配合且一端与所述台肩抵接，另一端与所述静环抵接。静环安装于圆环槽内，在传动轴转动的时候，动环能够将静环压紧在圆环槽内，避免静环滑动。

优选的，所述传动轴与所述主动轴连接的一端设置有安装孔，所述主动轴装入所述安装孔内。主动轴通过紧固件安装于传动轴的安装孔内。主动轴设置有安装孔，可以减少主动轴的重量，保证转矩、弯矩符合力学性能指标的情况下，减轻推进器的重量与驱动电机载荷，从而提高传动的稳定性。

优选的，所述主动轴通过轴承与所述安装座连接；所述安装座上设置有用于容纳轴承的凹槽和用于盖合所述凹槽的轴承盖。通过拆卸轴承盖实现主动轴和轴承的安装和拆卸，且主动轴无需伸出机壳外，安装更将方便。

优选的，所述传动组件共设置有两组，以所述机壳的中心线为对称线两侧对称。机壳的两侧均设置有传动组件，即螺旋桨总成也设置有两个，能够增强推进器的推进力。

优选的，所述驱动电机为双向电机，对称设置的主动轴分别与所述双向电机的输出轴连接。双向电机能够同时驱动对称设置的主动轴，使得两侧的螺旋桨总成能够同步运动。

优选的，所述驱动电机的输出轴装有连杆；对称设置的主动轴一体化设置装有连杆连接件；所述连杆连接件通过摇杆与所述连杆连接。对称设置的主动轴为一体化的设计，也可以通过连杆连接件连成一体，驱动电机通过连杆带动主动轴转动，从而同时调节两侧螺旋桨总成的朝向。

优选的，对称设置的螺旋桨总成的螺旋桨叶的旋转方向相反。一个螺旋桨叶顺时针转动，另一个螺旋桨叶则逆时针转动，以相抵消螺旋桨叶旋转过程中产生的扭矩，使得推进器的运动更加平稳。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过机械密封件实现传动轴穿过机壳处的密封，比起现有的密封胶圈的密封结构具有更好和更稳定的密封性能，推进器能够在更深的水面下工作；主动轴经过传动轴进行传动，能够减少轴的长度，减少轴的重量，提供轴传动的稳定性。

附图说明

图1是本实用新型一种单自由度的水下矢量推进器的正视图；

图2是图1的a-a的剖视图；

图3是本实用新型一种单自由度的水下矢量推进器的机壳的结构示意图；

图4是本实用新型一种单自由度的水下矢量推进器的另一实施例的正视图。

图5是本实用新型一种单自由度的水下矢量推进器的另一实施例的立体图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本实用新型实施例的附图中为了方便阅读理解，机壳结构中的前板、后板和顶板均为示出。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1

如图1-3所示为一种单自由度的水下矢量推进器的实施例，包括机壳1和传动组件，传动组件包括螺旋桨总成2、主动轴3、驱动主动轴3转动的驱动电机4、传动轴5、机械密封件6和安装座7；安装座7设置于机壳1内，用于承载主动轴3；传动轴5的一端与主动轴3连接，另一端与伸出机壳1外与螺旋桨总成2连接；机械密封件6安装于传动轴5上，且靠近螺旋桨总成2的一端与机壳1的内壁抵接。

其中，机壳1的内壁设置有圆环槽101；传动轴5设置有台肩501，机械密封件6包括动环601和静环602，静环602安装于圆环槽101内且与传动轴5间隙配合，动环601与传动轴5过盈配合且一端与台肩501抵接，另一端与静环602抵接。静环602安装于圆环槽101内，在传动轴5转动的时候，动环601能够将静环压紧在圆环槽内，避免静环滑动。

具体的，传动轴5与主动轴3连接的一端设置有安装孔502，主动轴3装入安装孔502内。主动轴3通过紧固件安装于传动轴5的安装孔502内。主动轴3设置有安装孔502，可以减少主动轴3的重量，保证转矩、弯矩符合力学性能指标的情况下，减轻推进器的重量与驱动电机载荷，从而提高传动的稳定性。

另外的，主动轴3通过轴承8与安装座7连接；安装座7上设置有用于容纳轴承8的凹槽和用于盖合凹槽的轴承盖701。通过拆卸轴承盖实现主动轴和轴承的安装和拆卸，且主动轴无需伸出机壳外，安装更将方便。

本实用新型的工作原理或工作流程：驱动电机4带动主动轴3转动，而主动轴3带动传动轴5转动，从而实现改变螺旋桨总成2的朝向。机壳1内的安装座7实现了在机壳1内承载主动轴3的作用，通过传动轴上安装的机械密封件6的实现密封。机械密封件6通过动环601和静环602之间紧密接触来实现密封。主动轴3经过传动轴5与螺旋桨总成2连接，可以减少主动轴3的长度，减轻质量使得传动更加稳定。

本实施例的有益效果：通过机械密封件实现传动轴穿过机壳处的密封，比起现有的密封胶圈的密封结构具有更好和更稳定的密封性能，推进器能够在更深的水面下工作；主动轴经过传动轴进行传动，能够减少轴的长度，减少轴的重量，提供轴传动的稳定性。

实施例2

图4所示为一种单自由度的水下矢量推进器的另一实施例，与实施例1的区别在于，传动组件共设置有两组，以机壳1的中心线为对称线呈两侧对称设置。

具体的，驱动电机4为双向电机，对称设置的主动轴3分别与双向电机的输出轴连接。双向电机能够同时驱动对称设置的主动轴3，使得两侧的螺旋桨总成2能够同步运动。

另外的，对称设置的螺旋桨总成2的螺旋桨叶的旋转方向相反。一个螺旋桨叶顺时针转动，另一个螺旋桨叶则逆时针转动，以相抵消螺旋桨叶旋转过程中产生的扭矩，使得推进器的运动更加平稳。

本实施例相较于实施例1的有益效果：机壳的两侧均设置有传动组件，即螺旋桨总成也设置有两个，能够增强推进器的推进力。

本实施例的工作原理与实施例1的工作原理一致。

实施例3

如图5所示为一种单自由度的水下矢量推进器的另一实施例，与实施例1的区别在于，传动组件共设置有两组，以机壳1的中心线为对称线呈两侧对称设置，特别的，两侧对称的主动轴3设置为一体化的结构。

具体的，驱动电机4的输出轴装有连杆401；一体化的主动轴3装有连杆连接件301；连杆连接件301通过摇杆302与连杆401连接，摇杆302的两端分别与连杆连接件301和连杆401铰接。对称设置的主动轴为一体化的设计，能够使得主动轴的结构更加稳定，传动更加平稳。驱动电机4通过连杆401带动主动轴3转动，从而同时调节两侧螺旋桨总成2的朝向。

本实施例相较于实施例1的有益效果：机壳的两侧均设置有传动组件，即螺旋桨总成也设置有两个，能够增强推进器的推进力。

本实施例的工作原理与实施例1的工作原理一致。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

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