本發(fā)明屬于水下設備技術領域，具體地說是一種全回轉式的水下推進器。

背景技術：

對于潛水器等水下運動設備，水下推進器是其重要組成部分。在現(xiàn)有的技術中，固定式推進器只能提供的單一方向的推力，為實現(xiàn)潛水器運動的可控性與靈活性，需要在不同方向布置多個固定式推進器，或者需要結合固定式推進器與舵，導致潛水器結構復雜、體積龐大。采用矢量推進技術能夠提高潛水器的可控性和靈活性。

在中國發(fā)明專利申請公開說明書CN101941517A公開了一種擺動式推進器，這種擺動式推進器通過齒條帶動齒輪，使推進器的方向可在與擺動軸垂直平面±90°角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，從而改變推力的方向。CN103569343A公開了一種水下擺動式推進器，這種水下擺動式推進器的擺動軸由錐齒輪副帶動旋轉，螺旋槳驅動腔隨擺動軸的旋轉做水平擺動運動，改變推力的方向。CN105836081A公開了一種并聯(lián)式水下矢量推進器，這種并聯(lián)式水下矢量推進器包含三條運動支鏈，能夠實現(xiàn)換向臺相對機架做兩自由度轉動，從而改變推力的方向。

受電纜或者機械結構的限制，這三種水下推進器只能夠在一定的角度范圍內(nèi)變化方向，并且推進器在其調(diào)節(jié)方向上不能連續(xù)多圈轉動。這使得推進的方向變化范圍較小，跨邊界調(diào)整方向時需轉動較大的角度。此外，第三種矢量推進器的傳動鏈長，轉動角小，導致其螺旋槳旋轉推進效率低。

對于水下安裝全回轉推進器，CN 102963516A只公開了一種水下安裝全回轉推進器的平板型密封裝備。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對，旨在提供一種能夠在調(diào)節(jié)方向上全方位、連續(xù)轉動，從而使?jié)撍骶哂懈叩撵`活性，增強了復雜環(huán)境下潛水器的可控性和適應能力的全回轉式的水下推進器。

本發(fā)明目的的實現(xiàn)方式為，全回轉式的水下推進器，由推進機構、水平轉向機構、豎直轉向機構和電子元件組構成；

所述推進機構的推進電機固定于導流罩內(nèi)，通過連接器帶動螺旋槳正向轉動或者反向轉動，提供前進或后退方向的推力；

所述水平轉向機構的水平轉向軸的一端與推進機構固定連接，另一端通過第一聯(lián)軸器與水平轉向電機連接；水平轉向軸和第一密封艙之間裝有水平轉向軸密封件；水平轉向軸位置檢測裝置通過水平轉向軸傳動裝置與水平轉向軸連接；所述水平轉向電機帶動推進機構繞水平軸轉動；水平轉向軸外的水平轉向軸導電滑環(huán)有水平轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)、水平轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)；水平轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)通過螺釘固定于第一密封艙內(nèi)，水平轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)隨水平轉向軸一起轉動；

所述豎直轉向機構的豎直轉向軸的一端與第一密封艙連接，另一端通過第二聯(lián)軸器與豎直轉向電機連接；豎直轉向軸和第二密封艙之間還裝有豎直轉向軸密封件；豎直轉向軸位置檢測裝置通過豎直轉向軸傳動裝置與豎直轉向軸連接；所述豎直轉向電機帶動第一密封艙繞豎直軸轉動；豎直轉向軸外的豎直轉向軸導電滑環(huán)有豎直轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)、豎直轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)；豎直轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)通過螺釘固定于第二密封艙內(nèi)，豎直轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)隨豎直轉向軸一起轉動；

電子元件組有推進電機驅動器、水平轉向電機驅動器、豎直轉向電機驅動器、水平轉向軸位置檢測裝置、豎直轉向軸位置檢測裝置、控制器，各器件通過導線相連；所述推進電機驅動器和水平轉向電機驅動器安裝于第一密封艙內(nèi)，豎直轉向電機驅動器和控制器安裝于第二密封艙內(nèi)；所述第二電纜通過豎直轉向軸導電滑環(huán)從第二密封艙傳輸?shù)降谝幻芊馀?，第一電纜通過水平轉向軸導電滑環(huán)從第一密封艙傳輸?shù)酵七M機構；

第二密封艙上至少有一個水密插接件，該水密插接件通過導線與控制器連接。

本發(fā)明優(yōu)點和積極效果為：

1、第二電纜通過豎直轉向軸導電滑環(huán)從第二密封艙傳輸?shù)降谝幻芊馀?，第一電纜通過水平轉向軸導電滑環(huán)從第一密封艙傳輸?shù)酵七M機構，可以實現(xiàn)推進機構繞Y軸和Z軸任意角度旋轉，并且能夠連續(xù)多圈轉動，具有更高的靈活性和可控性，增強了復雜環(huán)境下潛水器的可控性和適應能力；

2、通過檢測水平轉向軸位置檢測裝置、豎直轉向軸位置檢測裝置的輸出信號可以確定推進機構繞Y軸、Z軸旋轉的角度；

3、第一傳動裝置和第二傳動裝置傳動鏈短，機械效率高；

4、第二密封艙上至少有一個水密插接件，通過該水密插件，本發(fā)明可以與潛水器或者外界進行電力和信號傳輸，還可以實現(xiàn)多個全回轉式水下推進器之間的協(xié)同作業(yè)；

5、結構緊湊，便于安裝，有助于實現(xiàn)潛水器的模塊化設計。

附圖說明

圖1是本發(fā)明外形結構示意圖；

圖2是裝在第一密封艙和第二密封艙的本發(fā)明內(nèi)部結構示意圖；

圖3是圖1的縱向剖視圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細說明。

參照圖1、2、3，本發(fā)明由推進機構、水平轉向機構、豎直轉向機構和電子元件組構成。

所述電子元件組有推進電機驅動器22、水平轉向電機驅動器8、豎直轉向電機驅動器16、水平轉向軸位置檢測裝置28、豎直轉向軸位置檢測裝置13、控制器19，各器件通過導線相連。第一電纜31通過水平轉向軸導電滑環(huán)26從第一密封艙1傳輸?shù)酵七M機構，第二電纜30通過豎直轉向軸導電滑環(huán)21從第二密封艙2傳輸?shù)降谝幻芊馀?。

參照圖1，推進機構的推進電機5固定于導流罩4內(nèi)，通過連接器6帶動螺旋槳7正向轉動或者反向轉動，從而提供X軸方向前進方向或者后退方向的推力。推進電機5優(yōu)選體積小、功率大、防水性能好的直流無刷電機，從而簡化了全回轉式水下推進器的結構，同時減小其尺寸和重量，進一步提高本發(fā)明的靈活性和可控性。

參照圖1、2、3，推進電機驅動器22和水平轉向電機驅動器8通過螺釘安裝于第一密封艙1內(nèi)。第一密封艙1通過軸承支撐水平轉向軸24。水平轉向軸的一端與推進機構固定，另一端通過第一聯(lián)軸器23與第一密封艙內(nèi)部的水平轉向電機9連接，該水平轉向電機帶動推進機構轉動。

水平轉向軸24和第一密封艙1之間裝有水平轉向軸密封件27，防止外界的水泄漏到第一密封艙1內(nèi)。水平轉向軸和第一密封艙之間的密封件27優(yōu)選機械密封，水平轉向軸密封件27有水平轉向軸靜環(huán)271和水平轉向軸動環(huán)272。采用這樣的機械密封裝置，確保水平轉向軸與第一密封艙之間有可靠的密封性能，從而保護內(nèi)部的電子元件組和機械零件。水平轉向軸靜環(huán)271固定于第一密封艙1內(nèi)，水平轉向軸動環(huán)272隨水平轉向軸24轉動，水平轉向軸靜環(huán)271和水平轉向軸動環(huán)272之間形成密封面，保證水平轉向軸24在轉動的時候，外界的水不會泄露到艙內(nèi)。

水平轉向軸24外的水平轉向軸導電滑環(huán)26有水平轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)261、水平轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)262。水平轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)261通過螺釘固定于第一密封艙1內(nèi)，水平轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)262隨水平轉向軸24一起轉動。

水平轉向軸24有水平轉向軸通孔242和水平轉向軸側孔241。第一電纜31一端連接水平轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)262，通過水平轉向軸側孔241和水平轉向軸通孔242另一端連接到推進電機5上。第一電纜31和水平轉向軸通孔242之間填充密封膠，防止外界的水泄漏到第一密封艙1內(nèi)。采用這種方法可以避免第一電纜31因為水平轉向軸24的轉動而發(fā)生纏繞，因此，水平轉向電機9可以帶動推進電機連續(xù)多圈地轉動，進而改變推進機構所產(chǎn)生的推力繞水平軸(Y軸)方向轉動。

水平轉向軸位置檢測裝置28優(yōu)選電位器。水平轉向軸位置檢測28裝置通過水平轉向軸傳動裝置與水平轉向軸24連接，水平轉向軸24通過水平轉向軸傳動裝置帶動水平轉向軸位置檢測裝置28旋轉。進一步優(yōu)選的，水平轉向軸傳動裝置采用齒輪傳動裝置，第一主動齒輪25安裝在水平轉向軸24上與安裝在水平轉向軸位置檢測裝置的第一從動齒輪29嚙合。更進一步優(yōu)選的，該第一主動齒輪25和第一從動齒輪29的傳動比為1:1，此時，水平轉向軸位置檢測裝置28所轉動的角度等于水平轉向軸24所轉動的角度，從而簡化計算推進機構繞Y軸的角度；通過檢測水平轉向軸位置檢測裝置28的輸出信號就能夠確定推進機構繞Y軸的轉角。

當然，水平轉向軸位置檢測裝置28還可以選用編碼器，水平轉向軸傳動裝置也可以是同步輪和同步帶，還可以不選用傳動比為1:1的形式。

所述豎直轉向電機18、豎直轉向電機驅動器16和控制器19通過螺釘安裝于第二密封艙2內(nèi)。第二密封艙2通過軸承支撐豎直轉向軸11。豎直轉向軸11的一端與第一密封艙1連接，另一端通過第二聯(lián)軸器15與豎直轉向電機18連接，該豎直轉向電機帶動第一密封艙1轉動。

豎直轉向軸11和第二密封艙2之間裝有水平轉向軸密封件12，防止外界的水泄漏到第一密封艙1和第二密封艙2內(nèi)。豎直轉向軸密封件12有豎直轉向軸靜環(huán)121、豎直轉向軸動環(huán)122。采用這樣的機械密封裝置，確保豎直轉向軸與第二密封艙之間有可靠的密封性能，從而保護內(nèi)部的電子元件組和機械零件。豎直轉向軸靜環(huán)121固定于第二密封艙2內(nèi)，豎直轉向軸動環(huán)122隨豎直轉向軸11轉動，豎直轉向軸靜環(huán)121和豎直轉向軸動環(huán)122之間形成密封面，保證豎直轉向軸11在轉動的時候，外界的水不會泄露到艙內(nèi)。

豎直轉向軸11外的豎直轉向軸導電滑環(huán)21有豎直轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)211、豎直轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)212。豎直轉向軸導電滑環(huán)外環(huán)211通過螺釘固定于第二密封艙2內(nèi)，豎直轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)212隨豎直轉向軸11一起轉動。

豎直轉向軸11有豎直轉向軸側孔111和豎直轉向軸通孔112。第二電纜30一端連接豎直轉向軸導電滑環(huán)內(nèi)環(huán)212，通過豎直轉向軸側孔111和豎直轉向軸通孔112另一端連接到第一密封艙1內(nèi)部的推進電機驅動器22、水平轉向電機驅動器8和水平轉向軸位置檢測裝置28上，用于供電和傳遞信號。第二電纜30和豎直轉向軸通孔112之間填充密封膠，防止外界的水泄漏到第一密封艙1和第二密封艙2內(nèi)。采用這種方法可以避免第二電纜30因為豎直轉向軸11的轉動而發(fā)生纏繞，因此，豎直轉向電機18可以帶動第一密封艙1連續(xù)多圈地轉動，進而改變推進機構所產(chǎn)生的推力繞豎直軸(Z軸)的方向轉動。

豎直轉向軸位置檢測裝置13優(yōu)選電位器。豎直轉向軸位置檢測裝置13通過豎直轉向軸傳動裝置與豎直轉向軸11連接，豎直轉向軸11通過豎直轉向軸傳動裝置帶動豎直轉向軸位置檢測裝置13旋轉。進一步優(yōu)選的，豎直轉向軸傳動裝置采用齒輪傳動裝置，第二主動齒輪20安裝在豎直轉向軸11上與安裝在豎直轉向軸位置檢測裝置13的第二從動齒輪14嚙合。更進一步優(yōu)選的，第二主動齒輪20和第二從動齒輪14的傳動比為1:1，此時，豎直轉向軸位置檢測裝置13所轉動的角度等于豎直轉向軸11所轉動的角度，而簡化計算推進機構繞Z軸的角度；通過檢測豎直轉向軸位置檢測裝置13的輸出信號就能夠確定推進機構繞Z軸的轉角。

豎直轉向軸位置檢測裝置13也可以采用編碼器，豎直轉向軸傳動裝置也可以是同步輪和同步帶，還可以不選用傳動比為1:1的形式。

控制器19采集水平轉向軸位置檢測裝置28和豎直轉向軸位置檢測裝置13的信號，進而求解推進機構繞Y軸和Z軸的轉角。同時，控制器19發(fā)送控制信號到推進電機驅動器22、水平轉動電機驅動器8和豎直轉動電機驅動器16，控制推進電機7、水平轉向電機9和豎直轉向電機18的正轉、反轉和停止，進而控制推進機構的推力大小和方向。本發(fā)明的推進機構在水平轉向機構和豎直轉向機構的作用下可以繞Y軸和Z軸任意角度旋轉，并且能夠連續(xù)多圈轉動。

為了實現(xiàn)全回轉推進器供電和與外界的信號交換，第二密封艙2上至少有一個水密插接件3，該水密插接件3與控制器19連接與外界交換控制信號，可以實現(xiàn)多個全回轉式水下推進器之間的協(xié)同作業(yè)。