CN110481741A - 一种水下推进装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水下推进装置，包括：筒体；空腔柱体，固设于筒体内，空腔柱体的外侧壁与筒体的内壁限定出流道；驱动装置，固设于空腔柱体的前端；驱动桨叶，固设于驱动装置的动力输出轴上；多个导流板，由空腔柱体的外侧壁沿空腔柱体的径向向筒体延伸形成，导流叶片位于驱动桨叶的后侧，其中，由后向前，第一导流板前侧的第一导流部在空腔柱体的周向上逐渐向偏移方向偏移，偏移方向与驱动桨叶转动的方向相反。本发明提供的水下推进装置，第一导流部能对流体产生与导流桨叶旋转方向相反的作用力，能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体周向上的速度分量，提高推进效率。同时减少水下推进器后侧水流的扰动，减少水流扰动对用户的影响。

Description

一种水下推进装置

技术领域

本发明涉及水下设备技术领域，具体而言，涉及一种水下推进装置。

背景技术

普通具有多个推进器的水下飞行器，推进器轴线相互平行，且推进器的轴线与水下飞行器运动的方向平行，而水下飞行器体积又比较小。

此类产品使用时，推进器的螺旋桨使水具有旋转的速度分量，不能为推进器提供有效推力。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种水下推进装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案提供了一种水下推进装置，包括：筒体；空腔柱体，固设于筒体内，空腔柱体的外侧壁与筒体的内壁限定出流道；驱动装置，固设于空腔柱体的前端；驱动桨叶，固设于驱动装置的动力输出轴上；多个导流板，由空腔柱体的外侧壁沿空腔柱体的径向向筒体延伸形成，导流叶片位于驱动桨叶的后侧，其中，由后向前，导流板前侧的第一导流部在空腔柱体的周向上逐渐向偏移方向偏移，偏移方向与驱动桨叶转动的方向相反。

本方案中，导流板前侧的第一导流部在空腔柱体的周向上逐渐向偏移方向偏移，偏移方向与驱动桨叶转动的方向相反，能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体周向上的速度分量，能够提高推进效率。

在驱动桨叶工作时，驱动桨叶转动，通过驱动桨叶与流体之间的相互作用，流体对驱动桨叶形成向前的作用力，以使水下推进器前进。其中，水流经驱动桨叶后，流过筒体与空腔柱体之间的流道，最后经筒体的后侧流出水下推进器。水流经驱动桨叶后，其在筒体轴线以及驱动桨叶转动的方向上均具有速度分量，而第一导流部偏移的方向与驱动桨叶转转的方向相反，流体流经第一导流部后，第一导流部能对流体产生与导流桨叶旋转方向相反的作用力，使流体在驱动桨叶旋转方向上的速度分量减小，进而能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体周向上的速度分量，能够提高推进效率。

进一步地，当水下推进器为手持推进器时，由于流体从水下推进器内流出后筒体周向上的速度分量减小，能够减少水下推进器后侧水流的扰动，进而减少水流扰动对用户的影响，减少用户在水下操作的难度，水下推进器的易用性更好。

在上述技术方案中，优选地，第一导流部包括第一侧面和第二侧面，第一侧面和第二侧面在驱动桨叶转动的方向上依次排布，第一侧面最大弯曲角度的范围为6.8°～28.1°。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动桨叶扭角的角度范围为60.9～76.6°。

在上述任一技术方案中，优选地，导流板还包括：第二导流部，固设于空腔柱体的外侧壁上，第二导流部对应连接于第一导流部后侧，其中，第二导流部沿空腔柱体的轴线方向延伸。

在上述任一技术方案中，优选地，第二导流部由空腔柱体的外侧壁沿空腔柱体的径向向筒体延伸形成。

在上述任一技术方案中，优选地，导流板与筒体的内壁固定连接。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：防护罩，固设于筒体前侧，流体先后经防护罩以及驱动桨叶流入流道。

在上述任一技术方案中，优选地，空腔柱体与筒体同轴设置。

在上述任一技术方案中，优选地，导流板为3～5个。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的水下推进装置部分结构的侧视图；

图2是根据本发明的一个实施例的水下推进装置部分结构的前视图；

图3是根据本发明的一个实施例的水下推进装置部分结构的侧视图；

图4是根据本发明的一个实施例的水下推进装置部分结构的前视图；

图5是根据本发明的一个实施例的水下推进装置部分结构的剖视图；

图6是根据本发明的一个实施例的水下推进装置的流体仿真图；

图7是根据本发明的一个实施例的水下推进装置的流体仿真图。

其中，图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10筒体，20空腔柱体，30驱动装置，40驱动桨叶，50导流板，51第一导流部，511第一侧面，512第二侧面，52第二导流部。

具体实施方式

为了可以更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图5描述根据本发明的一些实施例。

如图1至图5所示，本发明的实施例提供了一种水下推进装置，包括：筒体10；空腔柱体20，固设于筒体10内，空腔柱体20的外侧壁与筒体10的内壁限定出流道；驱动装置30，固设于空腔柱体20的前端；驱动桨叶40，固设于驱动装置30的动力输出轴上；多个导流板50，由空腔柱体20的外侧壁沿空腔柱体20的径向向筒体10延伸形成，导流叶片位于驱动桨叶40的后侧，其中，由后向前，导流板50前侧的第一导流部51在空腔柱体20的周向上逐渐向偏移方向偏移，偏移方向与驱动桨叶40转动的方向相反。

本方案中，第一导流部51在空腔柱体20的周向上逐渐向偏移方向偏移，偏移方向与驱动桨叶40转动的方向相反，能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量，能够提高推进效率。

在驱动桨叶40工作时，驱动桨叶40转动，通过驱动桨叶40与流体之间的相互作用，流体对驱动桨叶40形成向前的作用力，以使水下推进器前进。其中，水流经驱动桨叶40后，流过筒体10与空腔柱体20之间的流道，最后经筒体10的后侧流出水下推进器。水流经驱动桨叶40后，其在筒体10轴线以及驱动桨叶40转动的方向上均具有速度分量，而第一导流部51偏移的方向与驱动桨叶40转转的方向相反，流体流经第一导流部51后，第一导流部51能对流体产生与导流桨叶旋转方向相反的作用力，使流体在驱动桨叶40旋转方向上的速度分量减小，进而能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量，能够提高推进效率。

进一步地，当水下推进器为手持推进器时，由于流体从水下推进器内流出后筒体10周向上的速度分量减小，能够减少水下推进器后侧水流的扰动，进而减少水流扰动对用户的影响，减少用户在水下操作的难度，水下推进器的易用性更好。

如图1和图2所示，在上述实施例中，优选地，第一导流部51包括第一侧面511和第二侧面512，第一侧面511和第二侧面512在驱动桨叶40转动的方向上依次排布，第一侧面511最大弯曲角度为第一锐角α，第一锐角α的范围为6.8°～28.1°。

具体地，第一侧面511与垂直于第一导流部51延伸方向的截面相交形成第一相交线，其中，空腔柱体20的轴线在截面上的正投影与第一相交线的切线呈第一锐角α。

本方案中，第一锐角α的最大角度范围为6.8°～28.1°，在该范围内，能够对水流进行更好的导向，减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量进而减少水流扰动对用户的影响。

如图3所示，在上述任一技术方案中，优选地，驱动桨叶40扭角β的角度范围为60.9～76.6°。

本方案中，驱动桨叶40扭角β的角度范围为60.9～76.6°，配合上述实施例中第一锐角α的最大角度范围，能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量进而减少水流扰动对用户的影响。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为6.8°，驱动桨叶40扭角β的角度为60.9°。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为6.8°，驱动桨叶40扭角β的角度为73°。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为6.8°，驱动桨叶40扭角β的角度为76.6°。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为13°，驱动桨叶40扭角β的角度为76.6°。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为19°，驱动桨叶40扭角β的角度为76.6°。

在本发明的一个实施例中，第一锐角α的最大角度为28.1°，驱动桨叶40扭角β的角度为76.6°。

如图1和图5所示，在上述任一实施例中，优选地，导流板50还包括：第二导流部52，固设于空腔柱体20的外侧壁上，第二导流部52对应连接于第一导流部51后侧，其中，第二导流部52沿空腔柱体20的轴线方向延伸。

本方案中，第二导流部52与第一导流部51对应设置，并且第二导流部52连接在第一导流部51后侧，第二导流部52沿空腔柱体20的轴线方向延伸，这样，第一导流部51对流体进行导向之后，第二导流部52能够进一步减小流体在筒体10周向上的速度分量，使经筒体10后侧流出的流体速度与筒体10的轴线平行或接***行，能够最大限度减少水流扰动对用户的影响，减少用户在水下操作的难度。

如图5所示，在上述任一实施例中，优选地，第二导流部52由空腔柱体20的外侧壁沿空腔柱体20的径向向筒体10延伸形成。

本方案中，第二导流部52由空腔柱体20的外侧壁沿空腔柱体20的径向向筒体10延伸形成，第二导流部52与空腔主体的外侧壁之间不存在间隙，能够减少流体流道内的紊流，进而减少能量损失，能够提高推进效率，提升水下推进器的续航。

在上述任一实施例中，优选地，第一导流部51与筒体10的内壁固定连接，且，第二导流部52与筒体10的内壁固定连接。

本方案中，第一导流部51和第二导流部52将筒体10与空腔柱体20固定，不必在流体流道内设置其他连接结构，进而能够减少流体流道内的紊流，进而减少能量损失，提高推进效率，提升水下推进器的续航。

在上述任一实施例中，优选地，还包括：防护罩，固设于筒体10前侧，流体先后经防护罩以及驱动桨叶40流入流道。

本方案中，防护罩能够防止直径较大的杂质进入流体流道内破坏驱动桨叶40等结构。

在上述任一实施例中，优选地，空腔柱体20的截面为圆形，筒体10的截面为圆形，空腔柱体20与筒体10同轴设置。

本方案中，空腔柱体20与筒体10同轴设置，以能够形成截面为圆环形的流道，使筒体10的后侧出水均匀，各个部位的推力相同。

在上述任一实施例中，优选地，第一导流部51为3～5个。

方案中，导流板50为3～5个，此时既能够对流体进行导向，以减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量；同时，仅设置3～5个导流板能减少流体的能量损失，便于提升水下推进器的续航。

其中，优选地，导流板50为3个。

其中，优选地，第导流板50沿空腔柱体20的周向均匀分布。

进一步优选设计第一导流部51和第二导流部52一体成型，这样使导流板50能受力均匀。

进一步优选地，筒体10外侧壁上设有把手，以便于用户手持水下推进装置在水中行进。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提供的水下推进装置，第一导流部51能对流体产生与导流桨叶旋转方向相反的作用力，使流体在驱动桨叶40旋转方向上的速度分量减小，进而能够减小流体从水下推进器内流出后在筒体10周向上的速度分量，能够提高推进效率。

进一步地，当水下推进器为手持推进器时，由于流体从水下推进器内流出后筒体10周向上的速度分量减小，能够减少水下推进器后侧水流的扰动，进而减少水流扰动对用户的影响，减少用户在水下操作的难度，水下推进器的易用性更好。

如图6和图7所示，在ANSYS软件中模拟水下推进器的进水情况，其中，仿真条件驱动桨叶40转速3000rpm，入流速度4节，旋转壁面，RNG湍流模型，单精度求解，液态水。

推进器外壳阻力值为11.8N，约为1kgf。故5叶螺旋桨推进器总推力约为12.5kgf；7叶螺旋桨推进器总推力约为14.5kgf；9叶螺旋桨推进器总推力约为15kgf。图中线条即为流体流向，可以看到，流体经流道后端流出时，流体的流向与筒体10的轴线基本平行。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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在本发明中的具体含义。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水下推进装置，其特征在于，包括：

筒体；

空腔柱体，固设于所述筒体内，所述空腔柱体的外侧壁与所述筒体的内壁限定出流道；

驱动装置，固设于所述空腔柱体的前端；

驱动桨叶，固设于所述驱动装置的动力输出轴上；

多个导流板，由所述空腔柱体的外侧壁沿所述空腔柱体的径向向所述筒体延伸形成，所述导流叶片位于所述驱动桨叶的后侧，

其中，由后向前，所述导流板前侧的第一导流部在所述空腔柱体的周向上逐渐向偏移方向偏移，所述偏移方向与所述驱动桨叶转动的方向相反。

2.根据权利要求1所述的水下推进装置，其特征在于，

所述第一导流部包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面和第二侧面在所述驱动桨叶转动的方向上依次排布，所述第一侧面最大弯曲角度的范围为6.8°～28.1°。

3.根据权利要求2所述的水下推进装置，其特征在于，

所述驱动桨叶扭角β的角度范围为60.9～76.6°。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水下推进装置，其特征在于，所述导流板还包括：

第二导流部，固设于所述空腔柱体的外侧壁上，所述第二导流部对应连接于所述第一导流部后侧，

其中，所述第二导流部沿所述空腔柱体的轴线方向延伸。

5.根据权利要求4所述的水下推进装置，其特征在于，

所述第二导流部由所述空腔柱体的外侧壁沿所述空腔柱体的径向向所述筒体延伸形成。

6.根据权利要求4所述的水下推进装置，其特征在于，

所述导流板与所述筒体的内壁固定连接。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的水下推进装置，其特征在于，还包括：

防护罩，固设于所述筒体前侧，流体先后经所述防护罩以及所述驱动桨叶流入所述流道。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的水下推进装置，其特征在于，

所述空腔柱体与所述筒体同轴设置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的水下推进装置，其特征在于，

所述导流板为3～5个。