几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计

几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计几种水下推进器介绍及超小型水下推进器开发设计 几 种 水 下 推 进 器 装 置1?泵喷推进器80”(Trafalgar)级攻击型核潜艇上率先装备了一种新型的泵喷推进器(PumpJetThruster)。这种推进方式可以有效降低潜艇的辐射噪声，因而倍受世界各海军强国的关注。随后，英国在“前卫”(Vanguard)级以及“机敏”(Astute)级核潜艇上，法国在“凯旋”(LeTriomphant)级核潜艇上，美国在“海狼”(Seawolf)级、“弗吉尼亚”(Virginia)级核潜艇上，纷纷采用泵喷推进器取代已图1?“北风之神”级核潜艇尾部泵喷射推进器特写30353020图2?泵喷推进器设计三维图2WT系列蛙人助推器武汉维纳凯朴工程技术有限公司生产的商用水下推进器图3?WT1-50系列水下推进器WT1-50501。适用场合：单人水下蛙人推进、水底拍摄、潜水娱乐表1WT1-50系列主要技术参数表型号 尺寸 重 蓄电

电动机

速 最 潜水 备(mm) 量 池有长 宽 电池

转速电压（空载）

度 长运行深度 注时间WT1-50A系列

700 430 24.5kg

24V 750r/m

1.3节～2.3

最深无90min 50m3?水下空心无榖桨推进器4?水下空心无榖桨推进器基本结构图4?水下球形电机推进器5?水下球形电机推进器基本结构图一种超小型水下推进器的研究与开发摘要：介绍了国内外水下推进器的基本组成与工作原理，分析了水下推进器的主要关键技术，并针对这些关键技术进行优化设计，开发出一种新型水下推进器。通过样机的试制及试验，该型水下推进器性能优越，为进一步开展超小型水下推进器的研究提供了依据。引言水下推进器（divepropulsionvehicle,DPV），也叫水下推进器，蛙人助推器，是海军蛙人或者潜水爱好者进行浅海潜水的重要援助手段之一，在国外越来越受到使用者的青睐。水下推进器提供给人们一种全新的娱乐方式，它提高了人们在水中的活动范围和速度，它目前在国外，水下推进器十分流行，正成为一种普通的家用娱乐工具。水下推进器项目除了能够满足人们娱乐生活的需要，而且在娱乐用水下推进器基础上进行改进后，可以顺利的研制出性能更好，用于水下搜救、水下勘测等工业领域和蛙人运输、特种作战等军事领域的水下推进装置。AerisDPV、Torpedo、SeaDooOceanicMako7501?组成与原理目前，国内外水下推进器在加工制造及外形上也许有很大的差异，但其组成与原理大体上是相同的。分析了大量国内外现有产品，并结合先进的优化设计建模方法与工具，武汉第WT1-40B，WT1-50?主要组成71浮力调整装置：推进器需要漂浮水面或悬浮水下，其状态切换就需要使用浮力调整装置，浮力装置相当于配重使其达到零浮力状态，从而可以在水中任意位置悬浮工作。壳体：主要是水下推进器外形及内部骨架，是整个水下推进器的基础。壳体外形涉及线性设计、分段位置以及密封方式，内部骨架涉及耐压加强及各部件安装形式。蓄电池：主要是水下推进器的动力来源，蓄电池的性能直接决定了水下推进器的性能与使用寿命。控制装置：主要是水下推进器的起停控制与速度调节。起停方式有接触式的按钮开关与非接触式的磁力控制等。速度调节有桨角机械转换与电机电气转速控制等。驱动电机：水下推进器主要采用的电机有标准电机、水下电机、定制电机等多种。传动装置：传动可以采用机械传动与磁力耦合传动两种方式，根据电机转速的不同通常需要配备减速器。螺旋桨：目前使用的主要有普通螺旋桨、导管螺旋桨、可调螺距螺旋桨等。螺旋桨的适当与否直接决定了产品最重要的性能指标，如速度与推力。1水下推进器示意图12345671.13?1.2?工作原理150，75kg2～3100N，30～1202?主要关键技术目前国外开发的水下推进器对国内基本上都进行技术隔离，国内也有少数几个厂家研发生产水下推进器，但其性能与国外产品比较起来还存在很大差距，国外厂家也曾经大量召回其生产的水下推进器产品。分析原因，除了国内与国外工业制造水平的差距因素外，其涉及的关键技术国内生产厂家没有完全解决，总结起来主要有以下几个方面：?结构设计水下推进器的结构非常重要，结构设计的好坏直接影响到整个使用过程：如推进器壳体的线形设计影响水下推进器的水阻，从而影响水下推进器的航速等；推进器壳体可以采用整段结构，也可以使用分段舱位结构，从而影响水下推进器的密封性能及维修性能等；推进?螺旋桨设计目前水下推进器的螺旋桨种类繁多，有普通螺旋桨，导管螺旋桨，可调螺距螺旋桨，即使同类型的螺旋桨的设计也没有统一标准，许多产品中的螺旋桨不是完全符合流体力学的标准螺旋桨，很多都是近似设计，国内有些厂家生产的水下推进器螺旋桨桨面几乎为平面桨叶。这些设计严重影响了水下推进器的效率，不能最大程度的发挥水下推进器的性能，有的产品甚至因为螺旋桨的失败设计，推进能力非常有限从而不被市场认可。?密封设计密封设计是水下推进器设计中最为重要的关键技术之一，密封不好将直接导致水下推进器进水，从而造成不可想象的危害，甚至是有伤及人身安全的危险。目前国内外生产的某些水下推进器都不同程度的存在进水现象，有的是使用操作不当所致，但更多是密封设计不周全所致。目前水下推进器的密封主要有密封件密封和密封材料填充密封两种方式，密封件密封使得产品标准化程度高，维修更换方便，密封材料填充密封使得产品密封可靠，但一旦产品发生问题，对其维修更换将非常困难，密封设计有的产品综合采用这两种密封方式。安全性设计3?开发与实现WT1-40B，WT1-50?壳体设计根据分析现有水下推进器，我们开发的水下推进器主要采用水滴型线型壳体，其线型情况见图2。该壳体截面均为椭圆型，线型从0＃~6＃为圆弧段，7＃~9＃为直线段，10＃~181。该线型使得该水下推进器水阻小，生产制造方便，承受压力能力强。2水下推进器壳体线形图1水下推进器线形数值表0＃～6＃为壳体前段，7＃～14＃为壳体中段，15＃～18＃0＃之前加装扶手，从而方便搬运与减少水阻。壳体前段与壳体中段通过密封槽、O?螺旋桨设计WT1-40B，WT1-50即19AKaKa3－65P/D，就有不同的倘水系数，因此采取多条件计算、并比D＝200mmD=250mmD＝300mm2.5kn900，750，600，450r/minP/D＝1.4，1.2，1.0，0.8，0.660设计追求的目标是导流管螺旋桨在什么样的转速，多大的直径，多少的螺距比下产生的推力最大，与电机配合的最好。经过对计算结果的比较分析，以及与电机的配合考虑，认为比较好的方案是P/D＝0.8，N＝600r/min，D＝250mm，2.5kn6.278kgf，螺旋桨12.425kgf1.5kn4.538kgf8.170kgf450r/minP/D600r/min2.5kn450r/min（或者转速更高一些1.5kn600r/min450r/min19A＋Ka3－65D＝250mm，P/D＝0.8，N＝600r/min，P＝140W，L/D＝0.5，c＝1.5mm；3。图3导管及螺旋桨总图3.2?密封设计在密封设计中，WT1-40B，WT1-50OΦ250×5OO3.4安全及其他设计在安全方面除了上面的密封设计外，安全设计中还应包括电路设计，手柄设计，传动设计等。电路设计主要是根据推进器的使用情况，电路能显示剩余电量，根据电量提醒使用者WT1-40B，WT1-50根据以上设计结果，水下推进器的总体结构设计如下图4。1234567891011121314151617螺旋桨18紧固螺母19尾盖4水下推进器总体4?试验水下推进器研制开发以后，必需对其进行相关试验，以检测其性能与安全可靠性。主要有密封试验，耐压试验，性能试验等。水下推进器密封试验前，卸掉驱动电机与电池，并在壳体内部有可能进水之处涂抹感水物质，然后安装完毕水下推进器，沉放入水中2～3耐压试验主要是测试水下推进器壳体的强度，从而保证水下推进器的潜水深度。在密封试验完成后，确保水下推进器不进水的情况下，把水下推进器安装完整，同密封试验安装一5MPa,2～350m100N；50m2100结合以上设计与试验，WT1-40B，WT1-50就目前国内调查来看，在民用、军用等各个方面，水下推进器的需求已经突现出来。此开发研究主要完成了水下推进器样机的试制工作，相关技术限于篇幅不能详尽介绍。此水下推进器针对现有同类产品存在的问题进行了一系列的改进，经试验表明，该设计合理，方案可行，研制出的装置性能稳定可靠，为后续成批生产提供了较好的基础，并对今后类似装置的研制开发具有重要的参考价值。2015年水下玻纤套筒加固桥梁墩柱成功项目案例水下玻纤套筒加固系统(又称“夹克法”)，主要应用于对各种腐蚀、冲刷、混凝土脱落、钢筋露筋等病害的结构基础码头桩基和桥墩柱(包括混凝土桩、钢桩和木桩)等修复和加固防护，以及对新建墩柱的预先防护。20世纪70年代以来，此技术在世界范围内已修复了成千上其中水下环氧灌浆料是一种可用于水下和潮湿环境的100%固形物环氧灌浆料。它的配方经过特殊设计，可在水下固化，但是也可以在其它应用场合下使用。这种经济环氧灌浆料具有极佳流动性、高强度和低吸水性。水下环氧灌浆料具有长适用期，易于人工灌注或使用对于这个加固界的新宠，2015年加固案例也不乏身影!工程名称工程名称浙江省某大桥桩柱加固工程河南省某大桥桥墩加固工程玻纤套筒直径玻纤套筒厚度1.69m，1.52m，1.28m5mm2.58m3mm真实案例一： 浙江省某大桥桩柱加固工程1、项目简介：1、项目简介：该桥是浙江省境内铁路线上的关键性工程，总工程量为20根墩柱。2、主要病害：水流冲刷桩柱造成混凝土的脱落以及水中微生物对混凝土的侵蚀以及其他一些原因造成的混凝土缺失。3、套筒规格：1.56m1.67m91.69m1.39m1.5m41.52m1.2m和1.24m之间的71.28m实际使用规格根据现场实测直径进行相应裁剪。实际使用规格根据现场实测直径进行相应裁剪。CFGJ水下玻纤套筒加固系统具有耐久性、防腐性以及可在水下施工等特点，对于修复由于冲刷、混凝土脱落、钢筋漏筋等病害水中受损的钢筋混凝土桩，有很好的效果，故应用于本工程中，对桩柱进行加固。施工图片案例二： 河南省某大桥桥墩加固工程1、项目简介：大桥于1978 年建成通车后至今己近三十年随着社会经济的发展，交通量增大，超载车辆增多，大桥长期处于超负荷状态下，桥墩、桥梁均出