[实用新型]一种适用于冰孔布放的AUV磁耦合矢量推进装置

说明书

一种适用于冰孔布放的AUV磁耦合矢量推进装置，包括水下推进器、转向模块、舱体，舱体内设置有安装架，安装架的每个侧面上均安装有驱动装置，转向模块设置于舱体外，水下推进器设置于舱体后侧并连接于转向模块上，水下推进器的外径小于舱体外壳的外径；每个驱动装置均通过磁耦合装置带动转向模块转向动作，磁耦合装置包括约束轨道、从动磁铁模块、主动磁铁，主动磁铁安装在驱动模块上，从动磁铁模块可由主动磁铁带动沿约束轨道移动地安装于约束轨道内，约束轨道设置在舱体周面上，从动磁铁模块与转向模块连接；当驱动装置驱动主动磁铁移动时，从动磁铁模块跟着移动并将位移传递给转向模块，转向模块驱使水下推进器的推进方向改变。

技术领域

本实用新型属于海洋工程技术及极地探测领域，涉及一种适用于冰孔布放的AUV磁耦合矢量推进装置。

背景技术

地球的两极存在着浮冰区以及连接大洋和极地冰盖的冰架。对冰下环境的探测和取样，包括冰下海洋温盐环流观测、冰下海洋生态环境探测、冰下海水和沉积物取样等，是研究冰下海洋温盐环流、冰架与大洋相互作用的重要手段，具有重要的科学意义。目前主要有两种方式进行冰下环境的探测，一是通过在冰面上钻孔并将带缆的仪器设备放入其中，这种方式布放的仪器设备仅限于探测冰孔下十分有限的范围，不能进行冰下大范围的探测。二是通过在水下航行的自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)。这种方式下AUV通常是通过凿开冰层然后在较大的冰孔中进行布放和回收，但是对于厚的冰层，则需要在直径有限的冰孔内布放和回收。比如南极地区厚度达上千米的冰架，通常是需要通过极地热水钻机钻孔，开的冰孔直径通常在35cm～80cm的量级。而常规的AUV在其外壳外具有凸出来的零部件，比如天线、操控AUV的尾舵等。这些零部件在冰孔布放时容易与冰孔发生碰撞后损坏，因此常规的AUV不适合通过冰孔布放。

此外，常规AUV的操纵主要依靠尾舵的相互作用来进行，当航行器低速航行时，这种操纵方式效率非常低，机动性受到很大影响。采用矢量推进的方式可以提高AUV的操控性，尤其可以提升低速下的转向性能。但是常规的转舵或矢量推进方式依靠接触式动密封来将密封腔内的转矩或推力传递至密封腔外，以实现转向。如CN208723765U公开的磁耦合推进器包括一筒体，在筒体两端分别固定有前端盖和后端盖；在后端盖与电机架之间固定有伺服电机，叶轮贯穿连接于前端盖。在伺服电机的驱动轴端部连接有外转子，在外转子内壁上设置有一组外转子永磁块；在叶轮的输出轴端部连接有内转子，内转子具有用以套设于输出轴端部的内套轴，在内套轴与内转子内壁上分别设置有一组内转子永磁块；外转子永磁块与每一组内转子永磁块的数量相等；沿圆周方向，每一个外转子永磁块两侧分别有一个内套轴上的内转子永磁块、一个内转子内壁上的内转子永磁块；在筒体内部、外转子与内转子之间套设有耦合套，耦合套从外向内被前端盖挤压于电机架，通过耦合套，内、外转子之间形成磁力耦合。伺服电机的输出力矩传递至叶轮，叶轮的输出轴伴随伺服电机的驱动轴同步转动，最终通过控制伺服电机输出轴的转向与力矩大小，实现推进器的位移推进与姿态调整。这种接触式动密封，轴与静止密封圈以一定的预压力接触并相对运动，因两者摩擦必然存在摩擦功率损耗。此外工作时间长后会导致密封圈磨损，存在漏水的风险。

发明内容

本实用新型提供了一种适用于冰孔布放的AUV磁耦合矢量推进装置，整个推进装置的外径小于AUV外壳的外径，从而避免在冰孔布放过程中因碰撞而损坏，此外采用矢量推进器提升了低速航行时的机动性，同时矢量推进器采用磁耦合方式驱动避免了动密封带来的摩擦损耗和密封圈磨损带来的漏水风险，从而提高防水性能和可靠性。

本实用新型采用的技术方案是：