一種用于海洋測量平臺的螺旋槳驅(qū)動波浪能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水下機(jī)器人工程領(lǐng)域，具體地說是一種用于海洋測量平臺的螺旋槳驅(qū)動波浪能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)，可用于海洋測量平臺進(jìn)行海洋的觀測和探測。
【背景技術(shù)】
[0002]水下機(jī)器人作為一種重要的海洋作業(yè)觀測平臺，已經(jīng)在海洋科學(xué)研究、海洋資源開發(fā)、海洋大氣物理、海洋生態(tài)等方面得到廣泛應(yīng)用。然而海洋是個廣闊的水域，要想進(jìn)行以上的任務(wù)并不容易，主要問題是由于水下機(jī)器人自身體積的制約，決定了其所帶的能源很有限，其續(xù)航能力受到能源的極大限制，所以各國都在水下機(jī)器人能源問題方面力求突破。一方面各國在優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)的能源利用率，另一方面在研究開發(fā)一些新式能源，如溫差能，波浪能等，有些新能源已經(jīng)在水下機(jī)器人領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。其中海洋的波浪能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，現(xiàn)在的波浪能主要用于發(fā)電，有各種各樣波浪能發(fā)電裝置，有振蕩浮子式、振蕩水柱式、聚波式、擺式等。但是這些波浪能轉(zhuǎn)化裝置在水下機(jī)器人領(lǐng)域應(yīng)用有一定的困難，一方面是轉(zhuǎn)化裝置的體積很大，不容易裝配；另一方面是即使能裝配，水下機(jī)器人的慣性會使得波浪能轉(zhuǎn)化裝置的效率很低，因為波浪首先要激勵水下機(jī)器人的殼體，讓水下機(jī)器人運動，水下機(jī)器人再把運動傳給內(nèi)部的波浪能轉(zhuǎn)化裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決海洋機(jī)器人在海洋觀測中能源制約的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于海洋測量平臺的螺旋槳驅(qū)動波浪能轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0005]本發(fā)明包括殼體、卷輪、封板、傳動機(jī)構(gòu)及螺旋槳，其中殼體與水面浮體的系纜相連，所述殼體上沿殼體長度方向的左右兩側(cè)分別設(shè)有型腔，每個型腔內(nèi)均轉(zhuǎn)動安裝有卷輪；所述型腔的上下兩面均設(shè)有封板，左右兩型腔上面的封板位于同側(cè)，左右兩型腔下面的封板位于同側(cè)、且與上面的封板安裝方向相反，所述封板的一側(cè)安裝在殼體上，另一側(cè)為在水流通過時可開啟的自由側(cè)；所述卷輪上沿卷輪的軸向均布有多個葉片，每個卷輪的輪軸尾端均通過所述傳動機(jī)構(gòu)連接有與所連接卷輪同向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳；所述轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)在上升或下降的過程中，水流由左右兩型腔的同一側(cè)經(jīng)過，通過所述葉片帶動每個卷輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動所述螺旋槳轉(zhuǎn)動，所述左右兩側(cè)型腔中的卷輪旋轉(zhuǎn)方向相反。
[0006]其中:所述殼體分為形狀結(jié)構(gòu)相同的上殼體及下殼體，該上殼體與下殼體的兩端通過連接螺栓相連，所述上、下殼體上沿長度方向的左右兩側(cè)分別開有空腔，上、下殼體的空腔形成所述型腔；所述上殼體的前端及尾端均安裝有用于與所述水面浮體的系纜相連接的吊環(huán)螺釘；所述型腔通過內(nèi)部安裝的卷輪分為內(nèi)外兩個，每個型腔上面的封板位于內(nèi)側(cè)或外側(cè)，每個型腔下面的封板位于外側(cè)或內(nèi)側(cè)；
[0007]所述殼體尾端設(shè)有尾部端蓋，所述傳動機(jī)構(gòu)位于該尾部端蓋內(nèi)，包括大齒輪軸、大齒輪、小齒輪軸及小齒輪，該大齒輪軸的一端轉(zhuǎn)動安裝在型腔尾端且與所述卷輪的輪軸相連，所述大齒輪軸的另一端連接有大齒輪，所述小齒輪軸的一端轉(zhuǎn)動安裝在型腔尾端，另一端由所述尾部端蓋穿出、連接有所述螺旋槳，所述小齒輪安裝在小齒輪軸上、與所述大齒輪相嚙合；
[0008]所述大齒輪軸上設(shè)有凸臺，該凸臺與所述型腔配合，實現(xiàn)大齒輪軸的軸向定位；所述大齒輪軸的另一端端面沿軸向開有螺紋孔，所述大齒輪朝向所述另一端的外側(cè)設(shè)有套設(shè)在大齒輪軸上的擋片，所述螺紋孔上螺紋連接有用于大齒輪軸向定位的螺栓，該螺栓上加有第一平墊圈及第一彈簧墊圈；
[0009]所述小齒輪軸上設(shè)有凸臺，該凸臺與所述型腔配合，實現(xiàn)小齒輪軸的軸向定位；所述小齒輪朝向所述另一端的外側(cè)設(shè)有螺紋，并螺紋連接有用于小齒輪軸向定位的螺母，該螺母上加有第二平墊圈及第二彈簧墊圈；
[0010]所述螺旋槳末端設(shè)有固定螺旋槳的、帶螺紋的螺旋槳頭部，所述卷輪輪軸的尾端開有與大齒輪軸連接的十字槽，所述大齒輪與大齒輪軸之間、小齒輪與小齒輪軸之間以及螺旋槳與小齒輪軸之間均為鍵連接；
[0011]所述舵機(jī)系統(tǒng)安裝在兩螺旋槳之間的殼體上，舵機(jī)系統(tǒng)的下方通過舵機(jī)軸連接有控制所述轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)方向的舵葉；
[0012]所述型腔上面的封板位于外側(cè)、下面的封板位于內(nèi)側(cè)時，安裝在殼體尾端左側(cè)的左側(cè)螺旋槳為左旋螺旋槳，安裝在殼體尾端右側(cè)的右側(cè)螺旋槳為右旋螺旋槳；所述型腔上面的封板位于內(nèi)側(cè)、下面的封板位于外側(cè)時，安裝在殼體尾端左側(cè)的左側(cè)螺旋槳為右旋螺旋槳，安裝在殼體尾端右側(cè)的右側(cè)螺旋槳為左旋螺旋槳。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:
[0014]1.操作簡單；本發(fā)明作為海洋觀測平臺的動力部分帶動浮體運動的，螺旋槳的運動也是靠浮體受波浪激勵被動產(chǎn)生，完全靠自身自主進(jìn)行波浪能的轉(zhuǎn)化，不需要人為干預(yù)。
[0015]2.故障率低；海洋觀測平臺的導(dǎo)航傳感器部分都在浮體里面，而水下部分除了封裝好的舵機(jī)系統(tǒng)，沒有其他電子器件，不需要水密封，減少了裝置出現(xiàn)故障的可能性。
[0016]3.安全可靠；本發(fā)明采用機(jī)械式的機(jī)構(gòu)，將波浪運動的機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化為海洋測量平臺的機(jī)械能，中間沒有其他轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，而且機(jī)構(gòu)兩側(cè)對稱，無論強(qiáng)度還是穩(wěn)定性都很有保證。
[0017]4.成本低；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，主要有一些標(biāo)準(zhǔn)件組成，沒有復(fù)雜的零件，節(jié)約成本。
[0018]5.綠色環(huán)保；本發(fā)明面向海洋觀測應(yīng)用需求，就地取材，采用波浪能作為驅(qū)動能源，不僅續(xù)航能力充足，而且沒有利用電池等，減少了污染環(huán)境的可能。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)仰視圖；
[0022]圖4為本發(fā)明殼體的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0023]圖5為本發(fā)明去掉上殼體及尾部端蓋后的結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0024]圖6為本發(fā)明上升時水流示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明下降時水流示意圖；
[0026]其中:1為吊環(huán)螺釘,2為上殼體,3為尾部端蓋,4為舵葉,5為下殼體,6為右側(cè)上封板，7為右側(cè)螺旋槳,8為連接螺栓,9為左側(cè)螺旋槳,10為左側(cè)上封板,11為左側(cè)底部封板，12為左側(cè)螺旋槳頭部，13為右側(cè)螺旋槳頭部，14為右側(cè)底部封板,15為右側(cè)卷輪,16為小齒輪軸，17為小齒輪，18為第二平墊圈，19為第二彈簧墊圈，20為螺母，21為第一平墊圈，22為第一彈簧墊圈，23為螺栓，24為擋片，25為大齒輪，26為大齒輪軸，27為舵機(jī)系統(tǒng)，28為左側(cè)卷輪。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。
[0028]實施例一
[0029]如圖1?4所示，本發(fā)明包括殼體、卷輪、封板、傳動機(jī)構(gòu)、螺旋槳及舵機(jī)系統(tǒng)27，其中殼體分為形狀結(jié)構(gòu)相同的上殼體2及下殼體5,該上殼體2與下殼體5的兩端通過連接螺栓相連，上、下殼體2、5上沿長度方向的左右兩側(cè)分別對稱開有兩個空腔，上、下殼體2、5上的空腔形成沿殼體長度方向左右兩側(cè)相對稱的型腔。在上殼體2的前端及尾端均固接有用于與水面浮體的系纜相連接的吊環(huán)螺釘I。
[0030]位于左側(cè)的型腔內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有左側(cè)卷輪28，位于右側(cè)的型腔內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有右側(cè)卷輪15，當(dāng)左側(cè)卷輪28及右側(cè)卷輪15安裝后，左右兩個型腔分別被左、右側(cè)卷輪28、15分成了內(nèi)外兩側(cè)共四個小型腔。左側(cè)卷輪28及右側(cè)卷輪15上分別沿軸向均布有多個葉片，在水動力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動，兩個卷輪的兩端分別通過軸肩進(jìn)行軸向定位。
[0031]殼體上左右兩個型腔的上面及下面均設(shè)有封板，左側(cè)型腔的上面設(shè)有左側(cè)上封板10、下面設(shè)有左側(cè)底部封板11，右側(cè)型腔的上面設(shè)有右側(cè)上封板6、下面設(shè)有右側(cè)底部封板14。左右型腔上面的封板位于兩個型腔的同側(cè)，左右型腔下面的封板位于兩個型腔的同側(cè)、且與上面封板的安裝方向相反。本實施例中的左側(cè)上封板10及右側(cè)上封板6分別位于左右型腔的外側(cè)，左側(cè)底部封板11及右側(cè)底部封板14分別位于左右型腔的內(nèi)側(cè)；8卩，左側(cè)上封板10位于左側(cè)型腔中靠左的外側(cè)上面、將該側(cè)型口密封，右側(cè)上封板6位于右側(cè)型腔中靠右的外側(cè)上面、將該側(cè)型口密封，左側(cè)底部封板11位于左側(cè)型腔中靠右的內(nèi)側(cè)下面、將該側(cè)型口密封，右側(cè)底部封板14位于右側(cè)型腔中靠左的內(nèi)側(cè)下面、將該側(cè)型口密封。左、右側(cè)上封板10、6的內(nèi)側(cè)安裝在上殼體2上，另一側(cè)(外側(cè))為在水流通過時可開啟的自由側(cè)；左、右側(cè)底部封板11、14的外側(cè)安裝在下殼體5上，另一側(cè)(內(nèi)側(cè))為在水流通過時可開啟的自由側(cè)。本發(fā)明的左、右側(cè)上封板10、6及左、右側(cè)底部封板11、14均有橡膠制成，具有彈性回復(fù)能力，在外部的水流作用下會將封板壓在殼體，而內(nèi)部的水流則可以很容易地將封板沖開。
[0032]每個卷輪的輪軸尾端均通過傳動機(jī)構(gòu)連接有與所連接卷輪同向旋轉(zhuǎn)的螺旋槳，兩個傳動機(jī)構(gòu)在左右兩側(cè)是對稱的，殼體尾端設(shè)有尾部端蓋3，兩個傳動機(jī)構(gòu)均位于該尾部端蓋3內(nèi)。如圖5所示，兩個傳動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)完全相同，均包括大齒輪軸26、大齒輪25、小齒輪軸16及小齒輪17，大齒輪軸26的一端轉(zhuǎn)動安裝在型腔尾端，左側(cè)卷輪28或右側(cè)卷輪15的輪軸尾端設(shè)有十字槽，用于與大齒輪軸26相連；大齒輪軸26的另一端連接有大齒輪25，并在另一端端面沿軸向開有螺紋孔，大齒輪25朝向另一端的外側(cè)設(shè)有套設(shè)在大齒輪軸26上的擋片，螺紋孔上螺紋連接有用于大齒輪25軸向定位的螺栓23，該螺栓23上加有第一平墊圈21及第一彈簧墊圈22，防止螺栓23松動。大齒輪軸26上設(shè)有凸臺，該凸臺與型腔配合，實現(xiàn)大齒輪軸26的軸向定位。小齒輪軸16的一端轉(zhuǎn)動安裝在型腔尾端,另一端由尾部端蓋3穿出、連接有左側(cè)螺旋槳9或右側(cè)螺旋槳7，小齒輪17安裝在小齒輪軸16上、與大齒輪25相嚙合；小齒輪軸16上設(shè)有凸臺，該凸臺與型腔配合，實現(xiàn)小齒輪軸16的軸向定位；小齒輪17朝向另一端的外側(cè)一段設(shè)有螺紋，并螺紋連接有用于小齒輪17軸向定位的螺母20，該螺母20上加有第二平墊圈18及第二彈簧墊圈19，防止螺母松動。大齒輪25的軸向定位一端用軸肩，另一端用螺栓23固定；小