一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩制造技术

本发明专利技术公开了一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，属于水下航行器装备领域，具体涉及自主式水下航行器推进系统中的螺旋桨保护罩。现有技术公开了申请号为200620055186.1的电动水下推进器实用新型专利技术，其将螺旋桨保护罩剖面设计成翼型实现了高效、低功耗的目标，但存在结构通用性差、应用范围有限的缺点。本发明专利技术采用NACA0018翼型及数控加工技术，设计了一种结构简单、应用范围广泛的螺旋桨保护罩，可以降低推进系统尾部振动，对螺旋桨起到良好的保护作用，并且翼型斜面能抵消航行器水下航行时的横滚力矩。本发明专利技术构造特征包括：保护罩为不锈钢圆环，攻角为0°，翼型支撑截面形状为NACA0018，翼型支撑采用轮辐式布局保证强度且方便拆装，保护罩和翼型支撑通过尾锥与水下航行器连接固定。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩
本专利技术涉及自主式水下航行器装备领域，特别是涉及自主式水下航行器推进系统中的螺旋桨保护罩，适用于解决螺旋桨保护罩的设计问题及自主式水下航行器水下航行时的横滚问题。
技术介绍
自主式水下航行器是水下科学研究、资源勘查、应急搜救这些民用领域的重要工具，也在情报侦测、探雷灭雷、军事支援方面发挥关键作用，被视为现代海军力量的倍增器。随着海洋科学调查活动的不断深入，需要进行大时空尺度的海洋环境观测，从而要求自主式水下航行器能长期的在数千公里范围内可靠工作。自主式水下航行器螺旋桨的安全性尤为重要，设计保护罩对螺旋桨加以保护具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术基于NACA0018翼型、Myring曲线及先进的数控加工技术，设计了一种结构简单、应用范围广泛、拆装方便的自主式水下航行器螺旋桨保护罩，既能有效保护螺旋桨避免碰撞和防止海草鱼网缠绕，又能保持低阻外形，同时还能抵消航行器水下航行时的横滚力矩。为了实现上述目标，本专利技术所采用的技术方案包括：一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，包括保护罩(1)、翼型支撑(2)、尾锥(3)、螺钉(4)，所述四部分组成一个装配体，其中翼型支撑和尾锥材料选用铝合金7075-T6，采用数控技术加工，为方便介绍本专利技术按功能将其具体划分为四部分。上述用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，保护罩是一个不锈钢圆环，保护罩的直径要根据螺旋桨的旋转直径确定，以应用到中小型自主式水下航行器的螺旋桨保护罩为例：螺旋桨的旋转直径为205mm，考虑到螺旋桨桨叶末梢与保护罩内壁面的距离，保护罩内径确定为214mm，外径确定为220mm，保护罩锐边用圆角代替，装配后螺旋桨桨叶末梢距保护罩内壁面4.5mm；保护罩长径比的变化实际是直径保持不变，仅长度发生变化，长径比的变化对保护效果无明显影响，但是对保护罩自重和航行阻力有影响，因此根据自主式水下航行器的实际尺寸并遵循节省材料、减小阻力、方便加工的原则，确定长度为50mm、长径比为5:22；保护罩内侧均布6个宽度为10mm的平台，保证与翼型支撑的连接可靠，每个平台上设计1个直径为4.5mm的通孔，通孔中心距保护罩前沿9mm，通孔外侧设计角度为45°的锥形沉头孔，装配后螺钉头沉到保护罩内部，有利于减小航行阻力。上述用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，翼型支撑安装方式采用轮辐式布局，6个翼型支撑周向均布连接着保护罩与尾锥，保证保护罩有足够的强度；翼型支撑的截面形状为NACA0018，底部平面弦长为31.5mm，底部设计两个M4螺纹孔，深度为4mm，其中一个螺纹孔中心距底部前端11mm，另一个螺纹孔中心距底部前端20mm；顶部平面弦长为24.5mm，顶部设计一个M4螺纹孔，深度为8mm，螺纹孔中心距顶部前端8.2mm；顶部平面和底部平面间的垂直距离为74mm。上述用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，尾锥内部是直径为45mm的通孔，外部是与舱体外形保持一致的Myring曲线，自主式水下航行器舱体尾部设计成直径为45mm的空心轴，尾锥通孔与舱体空心轴按基孔制8级精度配合，装配后既完成了螺旋桨保护罩的嵌套安装，又保持了舱体的流线型，尽可能的降低水下航行阻力；尾锥外侧锥面上周向均布六组直径为4.5mm的通孔每组两个，直径为7.5mm的沉头孔在尾锥内部，装配时螺钉由内向外安装；尾锥外侧锥面还均布了三个直径为6.5mm的通孔，用于尾锥和舱体的连接固定，沉头孔直径为11mm。上述用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，尾锥与舱体的连接采用3个M6的圆柱头螺钉，翼型支撑与尾锥的连接采用12个M4的圆柱头螺钉，保护罩与翼型支撑的连接采用6个M4的沉头螺钉；螺钉均采用防腐、防锈的不锈钢高强度螺钉。上述用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，由保护罩、翼型支撑和尾锥装配而成，其中翼型支撑和尾锥采用数控技术加工，材料为铝合金7075-T6。本专利技术主要技术特征总结如下：保护罩为不锈钢圆环，内径为214mm，外径为220mm，长度为50mm，内壁面均布6个宽度为10mm的平台，外壁面均布6个锥度为45°的沉头孔；6个翼型支撑安装方式采用轮辐式布局，翼型支撑的截面形状为NACA0018，底部平面弦长为31.5mm，顶部平面弦长为24.5mm，顶部平面和底部平面间的垂直距离为74mm；尾锥内部是直径为45mm的通孔，外部是与舱体外形保持一致的Myring曲线，尾锥外侧锥面上周向均布六组直径为4.5mm的通孔，每组包含两个，尾锥外侧锥面还均布三个直径为6.5mm的通孔；翼型支撑和尾锥采用数控技术加工，材料为铝合金7075-T6。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，后文结合具体实施例附图对本专利技术技术特征作了进一步阐释。所采用的具体实施例附图一是能够帮助其他领域人员理解本专利技术，二是可以为本领域内的设计人员、技术人员提供直观参考。本部分是对所采用的附图的简要说明：图1是本专利技术所述螺旋桨保护罩的装配图；图2是本专利技术所述螺旋桨保护罩的保护罩外形图；图3是本专利技术所述螺旋桨保护罩的翼型支撑外形图；图4是本专利技术所述螺旋桨保护罩的尾锥外形图；图5是本专利技术所述螺旋桨保护罩的尾锥剖面图；图6是本专利技术所述自主式水下航行器实施例的尾部装配图；图中：1、保护罩；2、翼型支撑；3、尾锥；4、M4沉头螺钉。具体实施方式下面结合本专利技术优选的实施例及附图细致、完整地描述本专利技术的设计制造过程。首先，需要说明的是所优选的实施例是自主式水下航行器中的一种型号——324AUV，324表示AUV的本体最大外径为324mm。本专利技术的目的是对推进系统中的螺旋桨加以保护，同时利用翼型支撑上的斜面抵消水下航行时的横滚力矩。根据324AUV螺旋桨的直径大小确定保护罩内径为214mm，外径为220mm，根据螺旋桨的安装位置、与保护罩的相对位置确定保护罩的长度是50mm，长径比为5:22；根据螺旋桨保护罩直接嵌套于舱体尾部的装配要求和舱体尾部的配合尺寸，确定尾锥内部通孔直径为45mm，尾锥外部曲线依据舱体曲线确定，保证二者可以顺滑连接，尽可能降低对尾部舱体流线型的影响；翼型支撑截面形状设计为NACA0018，利用NACA应用程序生成曲线坐标，底部弦长31.5mm，顶部弦长24.5mm，翼型支撑体积不大且能保证强度，在所有参数确定好后，利用三维软件完成建模，最后确定螺钉孔位置；翼型支撑和尾锥采用数控技术加工，材料为铝合金7075-T6，选用M6的圆柱头内六角螺钉和M4的十字沉头螺钉完成装配。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，由保护罩（1）、翼型支撑（2）、尾锥（3）、螺钉（4）四部分组成，采用NACA0018翼型和Myring曲线设计成轮辐式结构，其特征是：保护罩为不锈钢圆环，内侧均布6个平台，翼型支撑截面形状为NACA0018，尾锥截面形状为Myring曲线，翼型支撑和尾锥采用数控技术加工制造。

【技术特征摘要】
1.一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，由保护罩（1）、翼型支撑（2）、尾锥（3）、螺钉（4）四部分组成，采用NACA0018翼型和Myring曲线设计成轮辐式结构，其特征是：保护罩为不锈钢圆环，内侧均布6个平台，翼型支撑截面形状为NACA0018，尾锥截面形状为Myring曲线，翼型支撑和尾锥采用数控技术加工制造。2.根据权利要求1所述的一种用于自主式水下航行器的螺旋桨保护罩，其特征是：保护罩（1）为不锈钢圆环，内径为214mm，外径...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继鑫，严天宏，何波，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33