一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置的制作方法

1.本发明涉及一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，属于水下推进装置技术领域。


背景技术：

2.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、仿生推进器和履带推进器等，其中螺旋桨推进器是一种结构简单应用最为普遍的水下推进器。水下螺旋桨推进器通常由电机、传动轴、螺旋桨和密封结构组成，依靠桨叶的转动产生前向的推力驱动水下运载器运动。水下螺旋桨推进器的优势在于结构简单，控制方便，仅通过控制电机的转速即可实现对螺旋桨推力的控制，但也存在推进过程易缠绕水草、渔网或其他杂物，造成推进器失效等风险。此外，由于桨叶外置的缘故，推进器关闭时螺旋桨叶片上产生的水阻力依然存在，会造成一些可进行滑翔的水下机器人的航行效率降低，诸如水下滑翔机在水体中滑翔时，会因尾部螺旋桨的存在增大机体的水阻力降低滑翔效率的同时，还增加了机体被水草、渔网或杂物缠绕的风险，使水下滑翔机失效或丢失的概率增大。现有技术中的水下机器人用可折叠螺旋桨，设置了桨叶能够折叠的结构，从而两个桨叶展开时能够作为螺旋桨使用，在不需要桨叶推进时两个桨叶能够相互靠拢进行折叠，以减小阻力以及避免被杂物缠绕，桨叶由螺旋桨轴带动旋转，通过离心力展开后产生推力，当螺旋桨停止转动后，展开的、停止旋转的桨叶通过扭转弹簧进行复位折叠，由于设置了扭转弹簧，增加了结构的复杂性，并且使得桨叶在旋转推进时也始终受到弹簧的复位作用力，影响螺旋桨旋转的稳定性；并且每个桨叶单独受到一个扭转弹簧的作用，每个桨叶在受到弹簧的复位力进行折叠时还同时受到水的阻力作用，导致桨叶折叠完成后在水的流动作用力下会产生摆动。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的在于提供一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，无需额外设置复位弹簧进行折叠复位，并且能够使两个桨叶在折叠后相互锁定，有效避免在水的流动作用力下会产生摆动。
4.为了实现上述目的，本发明的一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，包括旋转基座以及通过折叠轴安装于旋转基座上的两个桨叶组件；两个所述桨叶组件相对设置于所述旋转基座的旋转轴线两侧；每个所述桨叶组件包括桨叶以及设置于桨叶端部的折叠轮，所述折叠轮包括齿轮部，两个所述折叠轮的齿轮部相互啮合；所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置还包括折叠状态锁紧装置，所述折叠状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于合拢靠近状态时对两个桨叶组件进行锁紧固定；所述旋转基座用于连接至驱动电机的动力输出端，并能够通过驱动电机的驱动而正转从而展开桨叶组件，以及能够通过驱动电机的驱动而反转从而使两个桨叶组件合拢靠近。
5.所述折叠状态锁紧装置包括一对能够相互磁吸的折叠状态锁紧磁力件；两个所述
折叠状态锁紧磁力件分别设置于两个桨叶组件上，当两个桨叶组件处于折叠状态时，两个所述折叠状态锁紧磁力件相互吸合固定。
6.所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置还包括展开状态锁紧装置，所述展开状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于展开状态时对桨叶组件进行锁紧。
7.所述展开状态锁紧装置包括至少一对能够相互磁吸的展开状态锁紧磁力件；两个所述展开状态锁紧磁力件分别设置于一个桨叶组件上和所述旋转基座上，当桨叶组件处于展开状态时，两个所述展开状态锁紧磁力件相互吸合固定。
8.所述折叠轮包括圆柱部，所述齿轮部设置于所述圆柱部上。
9.所述齿轮部为1/4圆周齿轮。
10.所述折叠轮还包括插接座部，所述桨叶与所述插接座部相互插接固定安装。
11.在所述插接座部上设置有用于安装所述折叠状态锁紧磁力件和展开状态锁紧磁力件的安装槽。
12.在所述旋转基座上设置有两个并列设置的侧板，两个所述折叠轮位于两个侧板之间，所述折叠轴安装于所述侧板上。
13.采用上述技术方案，本发明的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，取消了现有技术中通过复位弹簧对桨叶进行复位的结构，在需要展开桨叶时，通过驱动电机带动桨叶正转，桨叶在离心力作用下张开角度并且开始将水向后侧推送，在水的反作用力下桨叶能够继续张开直至完全展开的状态；当需要折叠桨叶时，通过驱动电机带动桨叶反转，桨叶则将水向前推送，则在水的反作用力下两个桨叶组件能够合拢靠近，因此仅依靠所述驱动电机的驱动即可实现桨叶的快速折叠和展开；同时，在两个桨叶上设置有相互啮合的齿轮部，从而使两个桨叶组件能够联动，折叠后相互靠拢于恒定位置，展开时同步到达作业工位，并通过折叠状态锁紧装置对两个桨叶组件进行锁紧固定后，当受到水流的冲击作用力时，水流的冲击力会同时作用于两个桨叶上并使两个桨叶具有同向旋转的趋势，但由于两个齿轮部相互啮合，限定了两个桨叶只能相互靠拢或相互分离，而无法同向旋转，因此既能够保证两个桨叶均无法在水流的作用力下进行摆动，又能够保证两个桨叶不会在水流的作用力下克服折叠状态锁紧装置的束缚而分离。
附图说明
14.图1为本发明的主视局部剖视图。
15.图2为本发明的俯视局部剖视图。
16.图3为桨叶处于折叠状态的结构示意图。
17.图4为本发明装配与螺旋桨推进器上的结构示意图。
实施方式
18.以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
19.如图1-4所示，本发明提供一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置200，用于安装于螺旋桨推进器100上，包括旋转基座1以及通过折叠轴2安装于旋转基座1上的两个桨叶组件，在旋转基座1上设置有两个并列设置的侧板3，桨叶组件位于两个侧板3之间。在本实施例中，所述侧板由一圆锥切割而成，在圆锥的中部切除形成让位槽容纳桨叶组件，圆锥
的底部形成有凸台安装于旋转基座1上的圆形凹槽内。
20.每个所述桨叶组件包括桨叶4以及设置于桨叶4端部的折叠轮5，所述折叠轮5包括圆柱部51、齿轮部52以及长方体状的插接座部53，插接座部53上设置有桨叶安装孔，所述桨叶4根部设置的短圆柱插接于所述桨叶安装孔内并通过销轴9固接。所述插接座部53上设置有销轴安装孔，销轴9安装于所述销轴安装孔内。
21.所述旋转基座1用于连接至螺旋桨推进器100的传动轴上，传动轴则连接于驱动电机的动力输出端，通过驱动电机能够驱动旋转基座1正转或者反转。两个所述桨叶组件相对设置于所述旋转基座1的旋转轴线两侧。所述折叠轮5的齿轮部52设置于圆柱部51上，两个折叠轮5的齿轮部52相互啮合，从而能够使两个桨叶组件联动。所述齿轮部52为1/4圆周齿轮，能够使两个桨叶组件在90
°
的范围内进行折叠以及展开的过程中联动。
22.在所述插接座部53上并且位于所述齿轮部52的旋转轴线上设置有折叠轴安装孔，销轴安装孔与折叠轴安装孔相平行，折叠轴2安装于所述折叠轴安装孔内。所述折叠轴2的端部通过轴套6安装于所述侧板3上，所述轴套6与侧板3的轴套安装孔过盈配合形成固接。
23.所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶4折叠装置还包括折叠状态锁紧装置，所述折叠状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于折叠状态时对桨叶组件进行锁紧。
24.在本实施例中，所述折叠状态锁紧装置包括一对能够相互磁吸的折叠状态锁紧磁力件7；两个所述折叠状态锁紧磁力件7分别设置于两个桨叶组件上，当两个桨叶组件处于折叠状态时，两个所述折叠状态锁紧磁力件7相互吸合固定。
25.除此之外，所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶4折叠装置还包括展开状态锁紧装置，所述展开状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于展开状态时对桨叶组件进行锁紧。
26.所述展开状态锁紧装置包括至少一对能够相互磁吸的展开状态锁紧磁力件8；两个所述展开状态锁紧磁力件8分别设置于一个桨叶组件上和所述旋转基座1上，当桨叶组件处于展开状态时，两个所述展开状态锁紧磁力件8相互吸合固定。
27.在本实施例中，所述展开状态锁紧磁力件8为两对，在每个桨叶组件与旋转基座1之间均设置有一对所述展开状态锁紧磁力件8。
28.在所述插接座部53上设置有用于安装所述折叠状态锁紧磁力件7和展开状态锁紧磁力件8的安装槽，在所述旋转基座上设置有用于安装展开状态锁紧磁力件8的安装槽。磁力件通过密封胶粘接于安装槽内后，并通过密封胶在外表面进行覆盖密封，防止磁力件被海水腐蚀。
29.每一对相互磁吸的磁力件可以均为电磁铁或磁铁，也可以一个为磁铁，另一个为铁块，只要能够相互磁吸就可以实现部件间锁紧固定的目的。
30.所述桨叶4、折叠轮5、折叠轴2和轴套6均采用铜制材料，可保障所述桨叶4折叠过程的润滑性，且相同的金属材质，可消除海水中的电化学腐蚀，提高折叠机构的使用寿命；侧板3和旋转基座1采用塑料材质，降低折叠装置的质量，减小转动惯量。
31.采用上述技术方案，本发明的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，取消了现有技术中通过复位弹簧对桨叶进行复位的结构，在需要展开桨叶时，通过驱动电机带动桨叶正转，桨叶在离心力作用下克服两个折叠状态锁紧磁力件之间的引力从而张开角度并且开始将水向后侧推送，在水的反作用力下桨叶能够继续张开直至完全展开的状态；当需要折叠桨叶时，通过驱动电机带动桨叶反转，桨叶则将水向前推送，则在水的反作用力下两个
桨叶组件能够合拢靠近，因此仅依靠所述驱动电机的驱动即可实现桨叶的快速折叠和展开。
32.同时，在两个桨叶上设置有相互啮合的齿轮部，从而使两个桨叶组件能够联动，折叠后相互靠拢于恒定位置，，展开时同步到达作业工位并通过折叠状态锁紧装置对两个桨叶组件进行锁紧固定后，当受到水流的冲击作用力时，水流的冲击力会同时作用于两个桨叶上并使两个桨叶具有同向旋转的趋势，但由于两个齿轮部相互啮合，限定了两个桨叶只能相互靠拢或相互分离，而无法同向旋转，因此既能够保证两个桨叶均无法在水流的作用力下进行摆动，又能够保证两个桨叶不会在水流的作用力下克服折叠状态锁紧装置的束缚而分离。
33.本发明的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，相比于现有技术而言，极大地简化了折叠装置的结构，提高了螺旋桨推进器的稳定性和平衡性，通过极简的结构实现了较好的使用效果。
34.显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：包括旋转基座以及通过折叠轴安装于旋转基座上的两个桨叶组件；两个所述桨叶组件相对设置于所述旋转基座的旋转轴线两侧；每个所述桨叶组件包括桨叶以及设置于桨叶端部的折叠轮，所述折叠轮包括齿轮部，两个所述折叠轮的齿轮部相互啮合；所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置还包括折叠状态锁紧装置，所述折叠状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于合拢靠近状态时对两个桨叶组件进行锁紧固定；所述旋转基座用于连接至驱动电机的动力输出端，并能够通过驱动电机的驱动而正转从而展开桨叶组件，以及能够通过驱动电机的驱动而反转从而使两个桨叶组件合拢靠近。2.如权利要求1所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述折叠状态锁紧装置包括一对能够相互磁吸的折叠状态锁紧磁力件；两个所述折叠状态锁紧磁力件分别设置于两个桨叶组件上，当两个桨叶组件处于折叠状态时，两个所述折叠状态锁紧磁力件相互吸合固定。3.如权利要求2所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述折叠状态锁紧磁力件包括磁铁或电磁铁。4.如权利要求1所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置还包括展开状态锁紧装置，所述展开状态锁紧装置用于在两个桨叶组件处于展开状态时对桨叶组件进行锁紧。5.如权利要求4所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述展开状态锁紧装置包括至少一对能够相互磁吸的展开状态锁紧磁力件；两个所述展开状态锁紧磁力件分别设置于一个桨叶组件上和所述旋转基座上，当桨叶组件处于展开状态时，两个所述展开状态锁紧磁力件相互吸合固定。6.如权利要求5所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述展开状态锁紧磁力件为两对，在每个桨叶组件与旋转基座之间均设置有一对所述展开状态锁紧磁力件。7.如权利要求1-6任一项所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述折叠轮包括圆柱部，所述齿轮部设置于所述圆柱部上。8.如权利要求7所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述齿轮部为1/4圆周齿轮。9.如权利要求7所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：所述折叠轮还包括插接座部，所述桨叶与所述插接座部相互插接固定安装。10.如权利要求1-6任一项所述的用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，其特征在于：在所述旋转基座上设置有两个并列设置的侧板，两个所述折叠轮位于两个侧板之间，所述折叠轴安装于所述侧板上。

技术总结
本发明提供了一种用于水下螺旋桨推进器的桨叶折叠装置，包括旋转基座以及通过折叠轴安装于旋转基座上的两个桨叶组件，所述旋转基座用于连接至驱动电机的动力输出端并能够通过驱动电机的驱动而正转或反转；两个所述桨叶组件相对设置于所述旋转基座的旋转轴线两侧；每个所述桨叶组件包括桨叶以及设置于桨叶端部的折叠轮，所述折叠轮包括齿轮部，两个所述折叠轮的齿轮部相互啮合。采用上述技术方案，仅依靠驱动电机的驱动即可实现桨叶的快速折叠和展开；同时，在两个桨叶上设置有折叠状态锁紧装置和相互啮合的齿轮部，既能够保证两个桨叶均无法在水流的作用力下进行摆动，又能够保证两个桨叶不会在水流的作用力下克服折叠状态锁紧装置的束缚而分离。状态锁紧装置的束缚而分离。状态锁紧装置的束缚而分离。


技术研发人员：秦玉峰 张爽 冯志涛
受保护的技术使用者：国家海洋技术中心
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/5/10