一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨

文档序号:38024141发布日期:2024-05-17 12:56阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,包括伞形折叠式桨毂机构、若干步进式螺距角调节机构、若干新型端板螺旋桨桨叶;所述伞形折叠式桨毂机构包括能够折叠/展开的伞形骨架,每根伞骨末端各通过一所述步进式螺距角调节机构连接一个新型端板螺旋桨桨叶;通过调控所述伞形折叠式桨毂机构的折叠角控制所有新型端板螺旋桨桨叶在水下滑翔机正常滑翔过程中折叠收起、在观察监测过程中展开,并通过所述步进式螺距角调节机构调控对应连接的新型端板螺旋桨桨叶的螺距角。

2.根据权利要求1所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述伞形折叠式桨毂机构,包括外壳、若干连杆、若干曲柄,以及依次连接的伺服电机、联轴器、法兰式固定盘、第一轴承、丝杠和限位顶盖,丝杠上设有螺母,所述螺母绕中心轴线均匀分布有开孔垂耳,所述曲柄两端分别开有定位通孔,所述连杆一端也开有定位通孔,另一端作为所述伞骨末端用于连接步进式螺距角调节机构,在连杆中部也开有定位通孔,所述法兰式固定盘绕中心轴线均匀分布有开孔垂耳,螺母与丝杠配合,将曲柄一端的定位通孔与螺母的开孔垂耳通过销钉连接,将曲柄另一端的定位通孔与连杆中部的定位通孔通过销钉连接,将连杆端部的定位通孔与法兰式固定盘的开孔垂耳通过销钉连接,分别形成转动副;

3.根据权利要求2所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,通过控制伺服电机带动丝杠转动从而使螺母轴向移动,控制曲柄、连杆在二者所在平面内转动,使得连杆与丝杠中心轴线夹角即折叠角在不超过90°范围内变化,实现螺旋桨的伸缩折叠或展开;当螺母位于丝杠上靠近伺服电机一端时,连杆与丝杠中心轴线的夹角为90°,螺旋桨处于完全展开状态;随着伺服电机带动丝杠不断转动,螺母逐渐向远离伺服电机一端运动,连杆与丝杠中心轴线的夹角逐渐减小,即连杆与丝杠中心轴线夹角小于90°,螺旋桨处于部分折叠状态;当螺母移动至限位顶盖处,连杆与丝杠中心轴线夹角为所设计的极限折叠角,螺旋桨呈完全折叠状态。

4.根据权利要求3所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述的极限折叠角为30°。

5.根据权利要求1所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述步进式螺距角调节机构包括耐压舱体、前端盖、绝缘绕组、定子铁芯、两个转子铁芯、磁钢、第二轴承、后端盖、主轴、耐压舱盖、动密封装置,耐压舱盖中心设有通孔,固定安装于耐压舱体端部,在耐压舱体内,所述磁钢套置于主轴一端且位于主轴对称位置,两块所述转子铁芯均通过键与主轴固定连接并分别位于磁钢两侧,所述定子铁芯与转子铁芯根据磁极对应进行放置,在两者中间布置绝缘绕组,绝缘绕组通过螺栓与前端盖、后端盖固定,支承固定定子铁芯,所述第二轴承内圈与主轴进行过盈配合,第二轴承外圈分别与前端盖、后端盖的中心孔槽进行过盈配合,前端盖的中心孔槽为封闭孔,后端盖的中心孔槽为通孔,主轴穿过后端盖中心通孔后从耐压舱盖中心通孔穿出且与耐压舱盖中心通孔通过动密封装置密封,前端盖与后端盖通过螺栓连接固定,耐压舱体内部设置空槽,用于放置蓄电池,为步进式螺距角调节机构供电。

6.根据权利要求5所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述前端盖与耐压舱体内的预留肋板螺栓连接,耐压舱盖通过螺钉固定连接于耐压仓体端部,且在耐压舱盖和耐压仓体中间放置o型密封圈,共同实现水下静密封。

7.根据权利要求5所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述动密封装置,包括设置在耐压舱盖内依次套置于主轴上的动环、静环、及弹簧,所述动环与主轴之间放置o型密封圈实现两者固定,同时防止外界液体从动环与主轴之间的间隙向内泄露,所述静环与耐压舱盖中心通孔之间放置o型密封圈实现两者固定,同时防止外界液体从静环与耐压舱盖中心通孔之间的间隙向内泄露,所述动环与静环接触端面滑动摩擦保持密封,在静环与动环之间设有填充材料,弹簧通过螺钉安装在耐压舱盖一侧,推动静环与动环接触端面紧贴,共同实现耐压舱盖中心通孔与主轴之间的动密封。

8.根据权利要求5所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,蓄电池为步进式螺距角调节机构供电,转子铁芯通电,在定子铁芯的作用下带动主轴步进式转动,进而主轴末端安装的新型端板螺旋桨桨叶转动,调节螺距角。

9.根据权利要求5所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,所述新型端板螺旋桨桨叶在桨叶半径大于0.9r处,即叶梢部分设有向吸力面的弯折部分,弯折程度由新型端板螺旋桨桨叶叶稍末端纵倾参数纵倾参数xs/de决定,xs/de取0.075~0.125,在桨叶半径小于0.9r处,新型端板螺旋桨桨叶叶稍末端纵倾参数xs/de为0,其中r为螺旋桨旋转中心到叶稍之间的距离,xs为桨叶叶面参考线在旋转中心轴线上的投影长度,de为2倍螺旋桨旋转中心到叶稍之间的距离。

10.根据权利要求1~9任一项所述的一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,其特征在于,对所述折叠角与螺距角进行耦合控制,在控制所有新型端板螺旋桨桨叶折叠收起过程中应耦合螺距角调节,通过螺距角调节,降低因折叠角减小而导致的升力下降幅度,达到升力减小幅度等于或者小于阻力减小幅度。


技术总结
本发明公开了一种适用于水下滑翔机的折叠式端板螺旋桨,包括伞形折叠式桨毂机构、步进式螺距角调节机构、新型端板螺旋桨桨叶三大部分,实现螺旋桨在观察监测过程中展开从而控制水下滑翔机姿态,在正常滑翔过程中折叠从而减小受到的流体阻力;同时,可以灵活调节桨叶根部切面的内弦与桨毂中心轴线所构成的角度,以达到最佳水动力学性能;新型端板螺旋桨桨叶通过在叶尖处增加端板有效减小叶梢处压力面向吸力面的回流,降低螺旋桨叶尖梢涡的能量损失,提高端板螺旋桨的推力输出;本发明的折叠式端板螺旋桨整体以低阻力、高效率、强动力的突出特点,实现水下滑翔机对特定对象的精准定位和多角度抵近式观测,同时能够在强海流环境下维持稳定的航迹。

技术研发人员:陈振纬,陆家林,胡成海,陈旭鹏
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/16
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