本實用新型涉及一種水面航行器，特別是涉及一種由螺旋槳推進(jìn)，可以在水面進(jìn)行原地全方位任意轉(zhuǎn)向的隱身性航行器。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)外對水上作業(yè)設(shè)備的需求越來越大，例如民用上的水質(zhì)監(jiān)測、氣象觀測、環(huán)境勘探、大眾娛樂玩具等，軍事上的海上作戰(zhàn)、敵情偵察等。但是國內(nèi)外現(xiàn)有的水上作業(yè)設(shè)備形式單一，都集中為無人艇的形式，具有成本高、機(jī)動性能差、受環(huán)境影響大、隱身性較低、設(shè)備搭載能力弱等弊端，并且無人艇甲板為露天狀態(tài)，在下雨、冰雹、波浪等惡劣環(huán)境下無法正常工作。因此，在水質(zhì)監(jiān)測、氣象觀測、環(huán)境勘探等方面，急需一款水上成本低、機(jī)動性能強(qiáng)、搭載能力高、受環(huán)境天氣（風(fēng)、波浪、雨、冰雹等）影響小的無人作業(yè)平臺；在大眾娛樂上，更加需要一款成本低廉、外形科幻、水上運動能力強(qiáng)的玩具設(shè)備；在軍事信息偵察上，一款高機(jī)動性、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的無人作業(yè)平臺更為重要。

公開號為CN201010616349.X名稱為“一種水中自航式全方位偵測器”的發(fā)明專利，運動方式有兩種，一種頭部在前、尾部在后、頭部比尾部低的正常式運動，另一種為頭部在后，尾部在前的倒拖式運動，兩種運動方式由泵噴推進(jìn)器提供動力，左電動舵機(jī)及左舵面、右電動舵機(jī)及右舵面進(jìn)行方向控制。依靠舵面進(jìn)行方向控制本身就是一種低效的轉(zhuǎn)向控制方式，該發(fā)明不具備優(yōu)良的機(jī)動性能。公開號為CN201610028766.X“全部偏轉(zhuǎn)螺旋槳矢量推進(jìn)機(jī)構(gòu)及水下航行器”的發(fā)明專利利用多桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)螺旋槳的偏轉(zhuǎn)，但是螺旋槳的偏轉(zhuǎn)角度是很有限的，只能與前進(jìn)方向成正負(fù)銳角的偏轉(zhuǎn)，若要實現(xiàn)航行器的轉(zhuǎn)向需要一定的時間，并且水下密封困難，實用性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上技術(shù)的不足，本實用新型提供一種能夠在水面進(jìn)行原地任意方位轉(zhuǎn)向、高穩(wěn)性、隱身性、結(jié)構(gòu)可靠工藝簡單、具有較大的搭載能力的水面航行器。利用傘齒輪的組合加上步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，設(shè)計了一種水下動密封性能優(yōu)良的全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器，使得航行器能夠在原地進(jìn)行全方位任意轉(zhuǎn)向，具有較強(qiáng)的機(jī)動性。多面體密封外殼，使得航行器不受外界環(huán)境的影響，并且提高了隱身性。航行器既可以設(shè)計成用于軍事化的水上偵察器，有可以設(shè)計成民用的水質(zhì)監(jiān)測平臺，還可以設(shè)計成微小型水上娛樂玩具。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：水面全方位航行器，包括外板、上端蓋、浮體、支撐板A、支撐板B、支撐板C、支撐板D、浮體連接板、浮體固定板A、浮體固定板B、螺旋槳、螺旋槳軸、槳軸套、槳軸套固定螺絲、槳叉、槳叉固定螺絲、傘齒輪D固定螺絲、傘齒輪D、傘齒輪C、傘齒輪C固定螺絲、無刷電機(jī)固定板、無刷電機(jī)支撐板、無刷電機(jī)、無刷電機(jī)固定螺絲、聯(lián)軸器、動力軸、機(jī)米螺絲WSA、機(jī)米螺絲WSB、傘齒輪A、傘齒輪A固定螺絲、傘齒輪B、傘齒輪B固定螺絲、傳動軸、傳動軸支撐板、傳動軸套、傳動軸套固定螺絲、連接件、螺栓A、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)支撐板、同步輪A、同步輪A固定螺絲、螺栓B、同步帶、同步輪B、同步輪B固定螺絲、鋁管、鋁管支撐架、軸承A、軸承座A、軸承B、軸承座B、軸承C、軸承座C、軸承D、軸承座D、推進(jìn)器固定板、齒輪箱、螺栓C、下平臺、電池、齒輪箱體、齒輪箱蓋；其特征是：四個支撐板A、支撐板B、支撐板C、支撐板D最下方的槽口與下平臺的槽口插接在一起構(gòu)成航行器的整體框架，兩兩支撐板之間安裝著側(cè)板，側(cè)板與上端蓋構(gòu)成航行器的水密外殼；浮體固定板A與浮體固定板B十字交叉于一體，與浮體固定在一起，浮體固定板A左右兩側(cè)各有一個浮體連接板，通過螺栓C連接在一起，構(gòu)成航行器的浮體結(jié)構(gòu)；浮體結(jié)構(gòu)通過浮體連接板上方的四個螺栓C將浮體結(jié)構(gòu)與支撐板下端的四個小孔連接在一起；無刷電機(jī)固定螺絲將無刷電機(jī)與無刷電機(jī)支撐板固定在一起，無刷電機(jī)支撐板與無刷電機(jī)固定板插接在一起，無刷電機(jī)固定板與支撐板A插接在一起；機(jī)米螺絲WSA將聯(lián)軸器的一端與無刷電機(jī)軸固定在一起，機(jī)米螺絲WSB連接著聯(lián)軸器的另一端與動力軸；傘齒輪A固定螺絲將傘齒輪A與動力軸固定在一起，傘齒輪B固定螺絲將傘齒輪B與傳動軸固定在一起，傘齒輪A與傘齒輪B相嚙合；支撐板C、支撐板D最上方槽口各安裝一個連接件，兩個連接件通過螺栓A將傳動軸支撐板固定，傳動軸上端穿過傳動軸支撐板，與傳動軸套通過傳動軸固定螺絲固結(jié)在一起；傳動軸垂直安裝，在最下端，通過傘齒輪C固定螺絲與傘齒輪C固結(jié)在一起；在螺旋槳軸的一端安裝著螺旋槳，螺旋槳外側(cè)，槳軸套固定螺絲將槳軸套固定于槳軸末端，以防止螺旋槳滑出，螺旋槳內(nèi)側(cè)，槳叉固定螺絲將槳叉固定于螺旋槳軸上，使得螺旋槳與槳軸一起旋轉(zhuǎn)；在螺旋槳另一端，傘齒輪固定螺絲D將傘齒輪D固定于槳軸上，傘齒輪D與傘齒輪C相嚙合；傘齒輪C和傘齒輪D安裝于齒輪箱內(nèi)，齒輪箱體支撐著傳動軸和螺旋槳軸，齒輪箱蓋與齒輪箱體組成水密結(jié)構(gòu)，對傘齒輪C和傘齒輪D起到保護(hù)作用；螺栓B將步進(jìn)電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)支撐板固定在一起，步進(jìn)電機(jī)支撐板的兩端分別與支撐板B上方的槽口和支撐板C中間的槽口固定在一起，同步輪A固定螺絲將同步輪A固定在步進(jìn)電機(jī)軸上；同步輪B固定螺絲將同步輪B固定在鋁管上，同步輪B底面與航行器下平臺上表面貼在一起；同步帶連接著同步輪A和同步輪B，對步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動進(jìn)行傳動；推進(jìn)器固定板與航行器下平臺貼在一起，中心的圓孔與航行器下平臺中心圓孔相合，兩端的槽口分別與相對的兩個支撐板A插接在一起；軸承A安裝于推進(jìn)器固定板和航行器下平臺的中心圓孔內(nèi)，上與同步輪B相貼，下與軸承B相貼；兩個鋁管支撐架分別與推進(jìn)器固定板安裝在一起，軸承座B、軸承座C、軸承座D、軸承座E與兩個鋁管支撐架安裝在一起，軸承B、軸承C、軸承D、軸承E分別安裝于對應(yīng)的軸承座內(nèi)；鋁管穿過軸承A、軸承B、軸承C、軸承D、軸承E，鋁管上端與同步輪B連接在一起，下端與齒輪箱連接在一起。

所述浮體結(jié)構(gòu)為模塊化設(shè)計，由八個浮體為航行器提供浮力，通過拆卸螺栓C可對浮體進(jìn)行更換，通過支撐板的四個小孔可以對浮體在航行器上的安裝位置進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，進(jìn)而調(diào)節(jié)螺旋槳的吃水。

所述無刷電機(jī)驅(qū)動傘齒輪A的轉(zhuǎn)動，傘齒輪A驅(qū)動傘齒輪B的轉(zhuǎn)動，通過傳動軸，傘齒輪C與傘齒輪B同時轉(zhuǎn)動，傘齒輪C驅(qū)動傘齒輪D的轉(zhuǎn)動，通過螺旋槳軸的傳動，實現(xiàn)螺旋槳的轉(zhuǎn)動，通過傘齒輪A、傘齒輪B、傘齒輪C、傘齒輪D和傳動軸，將安裝于航行器內(nèi)部的無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)動傳遞到水下螺旋槳的轉(zhuǎn)動。

所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動同步輪A的轉(zhuǎn)動，通過同步帶的傳遞，同步輪A帶動同步輪B的轉(zhuǎn)動，同步輪B帶動鋁管的轉(zhuǎn)動，鋁管再帶著齒輪箱一起轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實現(xiàn)螺旋槳繞傳動軸的轉(zhuǎn)動。

所述傳動軸從鋁管中穿過，與鋁管為松配合。

本實用新型通過傘齒輪的組合，將航行器內(nèi)部的無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為水下螺旋槳的轉(zhuǎn)動，再通過軸承、鋁管和傳動軸等之間的巧妙配合，利用步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動，實現(xiàn)螺旋槳繞傳動軸的任意轉(zhuǎn)動，并且螺旋槳繞螺旋槳軸的轉(zhuǎn)動與螺旋槳繞動力軸的轉(zhuǎn)動互不影響，真正意義上的實現(xiàn)航行器在水中任意狀態(tài)下的原地任意方位的轉(zhuǎn)向。航行器的浮體結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，可以任意更換浮體，包括但不限于外形、結(jié)構(gòu)、材料和大小等特征。外形采用多面體殼體結(jié)構(gòu)，既提高了隱身性又增加了科幻性。

本實用新型的主要特點如下。

1、獨特的動力系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計，實現(xiàn)了航行器在航行或靜止?fàn)顟B(tài)時的原地任意方位的轉(zhuǎn)向。

2、多面體外殼既增加了隱身性又增加了科幻性，使得航行器適用于軍用和民用。

3、浮體結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計，可以任意更換浮體，包括但不限于外形、結(jié)構(gòu)、材料和大小等特征。

附圖說明

圖1為水面全方位航行器整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為水面全方位航行器外殼結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為水面全方位航行器底部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為水面全方位航行器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5 為水面全方位航行器框架結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為水面全方位航行器動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7 為水面全方位航行器轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為水面全方位航行器模塊化浮體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為水面全方位航行器支撐板A結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為水面全方位航行器支撐板B結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為水面全方位航行器支撐板C結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為水面全方位航行器支撐板D結(jié)構(gòu)示意圖。

其中1是外板，2是上端蓋，3是浮體，4是支撐板A，5是支撐板B，6是支撐板C，7是支撐板D，8是浮體連接板，9是浮體固定板A，10是浮體固定板B，11是螺旋槳，12是螺旋槳軸，13是槳軸套，14是槳軸套固定螺絲，15是槳叉，16是槳叉固定螺絲，17是傘齒輪D固定螺絲，18是傘齒輪D，19是傘齒輪C，20是傘齒輪C固定螺絲，21是無刷電機(jī)固定板，22是無刷電機(jī)支撐板，23是無刷電機(jī)，24是無刷電機(jī)固定螺絲，25是聯(lián)軸器，26是動力軸，27是機(jī)米螺絲WSA，28是機(jī)米螺絲WSB，29是傘齒輪A，30是傘齒輪A固定螺絲，31是傘齒輪B，32是傘齒輪B固定螺絲，33是傳動軸，34是傳動軸支撐板，35是傳動軸套，36是傳動軸套固定螺絲，37是連接件，38是螺栓A，39是步進(jìn)電機(jī)，40是步進(jìn)電機(jī)支撐板，41是同步輪A，42是同步輪A固定螺絲，43是螺栓B,44是同步帶，45是同步輪B，46是同步輪B固定螺絲，47是鋁管，48是鋁管支撐架，49是軸承A，50是軸承B，51是軸承B座，52是軸承C，53是軸承C座，54是軸承D，55是軸承D座，56是軸承E，57是軸承E座，58是推進(jìn)器固定板，59是齒輪箱，60是螺栓C，61是下平臺，62是電池，63是齒輪箱體，64是齒輪箱蓋。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。

如圖1-12所示，本實用新型由框架、外殼、轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、浮體結(jié)構(gòu)組成。

如圖1-2所示，本實用新型外殼為多面體結(jié)構(gòu)，由八塊外板1和一塊上端蓋2構(gòu)成。

如圖3所示，本實用新型由均布的八個浮體3提供浮力，鋁管47從航行器內(nèi)部伸出，末端安裝著齒輪箱59，螺旋槳軸12從齒輪箱59伸出，末端安裝著螺旋槳11，螺旋槳11的旋轉(zhuǎn)，為航行器提供動力。

如圖4-5所示，支撐板B5、支撐板C6、支撐板D7、五個支撐板A4與下平臺61構(gòu)成航行器的框架；支撐板B5和支撐板C6按逆時針方向安裝，支撐板D7與支撐板C6相對安裝，其余位置為支撐板A4；步進(jìn)電機(jī)支撐板40安裝于支撐板B5、支撐板C6之間，無刷電機(jī)固定板21安裝于支撐板C6旁邊的支撐板A4上，電池62安裝于步進(jìn)電機(jī)39和無刷電機(jī)23的對面，以保證整個航行器的重心處于中心處；在下平臺61中心有小圓孔。

如圖6所示，無刷電機(jī)固定螺絲24將無刷電機(jī)23與無刷電機(jī)支撐板22固定在一起，無刷電機(jī)支撐板22與無刷電機(jī)固定板21插接在一起，無刷電機(jī)固定板23與支撐板A4插接在一起；機(jī)米螺絲WSA27將聯(lián)軸器25的一端與無刷電機(jī)23軸固定在一起，機(jī)米螺絲WSB28連接著聯(lián)軸器25的另一端與動力軸26；傘齒輪A固定螺絲30將傘齒輪A29與動力軸26固定在一起，傘齒輪B固定螺絲32將傘齒輪B31與傳動軸33固定在一起，傘齒輪A29與傘齒輪B31相嚙合；支撐板C6、支撐板D7最上方槽口各安裝一個連接件37，兩個連接件37通過螺栓A38將傳動軸支撐板34固定，傳動軸33上端穿過傳動軸支撐板34，與傳動軸套35通過傳動軸固定螺絲36固結(jié)在一起；傳動軸33垂直安裝，在最下端，通過傘齒輪C固定螺絲20與傘齒輪C19固結(jié)在一起；在螺旋槳軸12的一端安裝著螺旋槳11，螺旋槳11外側(cè)，槳軸套固定螺絲14將槳軸套15固定于槳軸12末端，以防止螺旋槳11滑出，螺旋槳11內(nèi)側(cè)，槳叉固定螺絲16將槳叉15固定于槳軸12上，使得螺旋槳11與槳軸12一起旋轉(zhuǎn)；在螺旋槳軸12另一端，傘齒輪固定螺絲D17將傘齒輪D18固定于螺旋槳軸12上，傘齒輪D18與傘齒輪C19相嚙合；傘齒輪C19和傘齒輪D18安裝于齒輪箱59內(nèi)，齒輪箱體63支撐著傳動軸33和螺旋槳軸12，齒輪箱蓋64與齒輪箱體63組成水密結(jié)構(gòu)，對傘齒輪C19和傘齒輪D18起到保護(hù)作用。

如圖7所示，螺栓B43將步進(jìn)電機(jī)39與步進(jìn)電機(jī)支撐板40固定在一起，步進(jìn)電機(jī)支撐板40的兩端分別與支撐板B5上方的槽口和支撐板C6中間的槽口固定在一起，同步輪A固定螺絲42將同步輪A41固定在步進(jìn)電機(jī)39軸上；同步輪B固定螺絲46將同步輪B45固定在鋁管47上，同步輪B45底面與航行器下平臺61上表面貼在一起；同步帶44連接著同步輪A41和同步輪B45，對步進(jìn)電機(jī)39的轉(zhuǎn)動進(jìn)行傳動；推進(jìn)器固定板58與航行器下平臺61貼在一起，中心的圓孔與航行器下平臺61中心圓孔相合，兩端的槽口分別與相對的兩個支撐板A4插接在一起；軸承A49安裝于推進(jìn)器固定板58和航行器下平臺61的中心圓孔內(nèi)，上與同步輪B45相貼，下與軸承B50相貼；兩個鋁管支撐架48分別與推進(jìn)器固定板58安裝在一起，軸承座B51、軸承座C53、軸承座D55、軸承座E57與兩個鋁管支撐架48安裝在一起，軸承B50、軸承C52、軸承D54、軸承E56分別安裝于對應(yīng)的軸承座內(nèi)；鋁管47穿過軸承A49、軸承B50、軸承C52、軸承D54、軸承E56，鋁管47上端與同步輪B45連接在一起，下端與齒輪箱59連接在一起。

如圖8所示，浮體固定板A9與浮體固定板B10十字交叉于一體，與浮體3固定在一起，浮體固定板A9左右兩側(cè)各有一個浮體連接板8，通過螺栓C69連接在一起，構(gòu)成航行器的浮體結(jié)構(gòu)；浮體結(jié)構(gòu)通過浮體連接板8上方的四個螺栓C69將浮體結(jié)構(gòu)與支撐板下端的四個小孔連接在一起。

如圖9-12所示，分別為支撐板A4、支撐板B5、支撐板C6和支撐板D7。