[发明专利]波浪驱动螺旋桨推进装置及水下滑行机

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋桨推进装置，特别是涉及一种利用波浪能驱动的螺旋桨推进装置以及利用该装置驱动的水下滑行机。

背景技术

海洋监测的大尺度长时序特点以及恶劣的作业环境和昂贵的观测成本，迫使人类开发一套不受能源限制可长期大范围作业，而无需维护的低成本自主操作平台，以延伸人类了解世界海洋的触角。当前，国际上出现的波浪能滑翔器为海洋观测技术提供了创新思路。该平台巧妙地利用海洋环境能源实现了长时间大航程的观测作业，并通过卫星与监控基站之间进行指令和数据交换，已经成为海洋观测网络构建的基础平台和极端海洋环境下首选的监测工具。

上述波浪能滑翔器主要由水面浮体、水下滑行机和吊缆组成。波浪能滑翔器利用水下滑行机将波浪的起伏运动转变成水下滑行机的前向动力，并通过吊缆拖动水面浮体前进。水下滑行机主要由主框架、水翼、旋转轴、限位轴和尾舵等组成。波浪能滑翔器的运动机理：水面浮体随波浪上下起伏运动，水面浮体通过吊缆拉拽水下滑行机上下起伏运动；水翼在水下滑行机上升（下降）运动时由于水阻力的作用会朝运动相反的方向摆动，当与水翼连接的限位轴与主框架上的空槽下端（上端）接触时水翼停止摆动；水下滑行机继续上升（下降），此时水下滑行机的水翼摆到一个姿态角，水流与水下滑行机的相对运动将使水翼产生一个前向动力。

波浪能滑翔器水下滑行机的运动过程和作用机理使得波浪能滑翔器在随波浪上下起伏运动时，水翼摆动到空槽上端（下端）过程中几乎没有利用波浪的起伏运动转变成前向动力，这就造成波浪能滑翔器在每个做功的周期内利用波浪驱动时都会出现做功盲区，尤其在0到1级海况下波高很小，波浪能滑翔器的水下滑行机对微弱波高波浪的能量转化效率将降得很低，平台在这种环境下的动力性能很差。水下滑行机的这种结构特点和运动机理将降低波浪能的利用效率，同时也降低波浪能滑翔器平台在恶劣海况下的动力性能指标。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够消除波浪能驱动做功盲区的螺旋桨推进装置及采用该装置推进的水下滑行机。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的一个技术方案是：一种波浪驱动螺旋桨推进装置，包括主轴和对称布置在其两侧的旋转轴，所述旋转轴与所述主轴垂直，所述旋转轴上固接有水翼，所述主轴的后端与螺旋桨连接；所述旋转轴通过机侧棘轮组件与驱动轴连接，所述驱动轴与所述主轴垂直并通过两锥齿轮传动机构连接；

所述机侧棘轮组件包括设有内齿的棘轮外毂、棘轮内毂、簧片、棘爪和棘轮端盖，所述棘轮外毂与所述棘轮端盖固接，所述棘轮内毂的端面上垂直固接有安装轴，所述棘爪安装在所述安装轴上，所述簧片压在所述棘爪上，并与所述棘轮内毂固接，所述棘爪与所述棘轮外毂的内齿啮合；

在所述主轴的左侧，所述机侧棘轮组件的所述棘轮端盖与所述旋转轴连接，该机侧棘轮组件的所述棘轮内毂与所述驱动轴连接；在所述主轴的右侧，所述机侧棘轮组件的所述棘轮端盖与所述驱动轴连接，该机侧棘轮组件的所述棘轮内毂与所述旋转轴连接。

所述主轴前端通过机首棘轮组件与电机连接，所述机首棘轮组件与所述机侧棘轮组件结构相同，所述机首棘轮组件的棘轮端盖与所述电机的输出轴固接，该机首棘轮组件的棘轮内毂与所述主轴前端连接。

所述螺旋桨与螺旋桨输出轴固接，所述螺旋桨输出轴通过传动轴与所述主轴的后端连接，所述主轴的后端与所述传动轴通过机尾棘轮组件连接，所述机尾棘轮组件与所述机侧棘轮组件结构相同，所述机尾棘轮组件的棘轮端盖与所述主轴的后端连接，该机尾棘轮组件的棘轮内毂与所述传动轴的前端连接，所述传动轴的后端与所述螺旋桨输出轴通过发条弹簧连接。

所述锥齿轮传动机构包括从动斜齿锥齿轮和与其相互垂直啮合的驱动斜齿锥齿轮，所述从动斜齿锥齿轮连接在所述主轴上，所述驱动斜齿锥齿轮连接在所述驱动轴上。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的另一个技术方案是：一种水下滑行机，包括上述的波浪驱动螺旋桨推进装置和外壳体，所述波浪驱动螺旋桨推进装置安装在所述外壳体内，所述水翼和所述螺旋桨位于所述外壳体之外，所述水翼与限位轴固定连接，所述外壳体上设有与所述限位轴适配的弧形槽，所述限位轴横穿在所述弧形槽内；所述外壳体上设有尾舵。

本发明具有的优点和积极效果是：