一种背负型涵道式水下推进器的制作方法

1.本实用新型属于水下推进器技术领域，更具体地，涉及一种背负型涵道式水下推进器。


背景技术：

2.长期以来，自由潜水、休闲潜水以及职业潜水一直以传统脚蹼游动或者手持推进器作为唯一的水下移动方式，即穿戴脚蹼通过摆动双脚获取水下移动能力，或者手持推进器进行移动。这类方式，往往存在诸多弊端。例如：使用脚蹼会消耗大量体力并且移动速度极慢；使用手持推进器会占用双手操作能力；推进器无法固定在身体的特定位置时，极易造成机器丢失或磕碰损伤。这给潜水员在执行潜水相关任务时带来不便。甚至还由此引发诸多危险。
3.随着近年来新供气方式的流行，潜水时不再需要背负气瓶，在无气瓶的情况下，潜水员的上浮和下潜就只能依赖脚蹼或者推进器，在依然没有解决脚蹼和推进器的弊端时，这种情况下潜水作业无疑只会带来事倍功半的低效率和更高的溺亡风险。
4.目前已经出现了相关的水下推进器技术，例如中国专利cn110898406a公开的一种水下推进器，该实用新型是通过将推进器握持在潜水员的手掌上，推进器运转时通过摆动双臂来控制移动方向。此方式虽然在一定提高了水下推进器的便携性，但其在本质上依然没有改变双手无法自由活动的局限性，如在前行的过程中，手掌需要时刻握住推进器，无法做到一边行进一边使用双手进行自由作业。且在一些狭小空间内作业时更是限制其双手的操作空间。


技术实现要素：

5.针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种结构合理，安全可靠，使用方便，能有效提升作业效率的背负型涵道式水下推进器。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种背负型涵道式水下推进器，该水下推进器包括涵道式推进器本体、推进动力部和运动控制部，其中：
7.所述涵道式推进器本体包括外壳、内壳以及末端用于连接所述内壳和外壳的底板；所述底板位于所述推进器本体的出水端，远离所述底板的一端为所述推进器本体的进水端；所述外壳为空心柱体结构，且其靠近所述进水端一侧设置为圆台形；所述内壳为空心柱体结构，其靠近所述进水端的端部与所述外壳的圆台端部为防水密封连接；所述外壳的另一端与内壳的另一端通过底板实现防水密封连接；所述外壳、内壳以及底板围成涵道式筒状结构；且所述涵道式筒状结构内部贯通，用于供水通过；
8.所述推进动力部包括电源系统、推进电机和桨叶；所述电源系统用于为所述推进电机提供电源，所述电源系统设置于所述外壳内壁和内壳外壁之间的中空部分；所述推进电机固定设置在所述涵道式筒状结构的内部贯通的中空部分；所述推进电机的输出端子与桨叶固定连接；
9.所述运动控制部包括控制手柄和控制系统；所述控制系统设置于所述外壳内壁和内壳外壁之间的中空部分；所述控制手柄通过导线与所述控制系统相连通；所述推进电机通过导线所述控制系统相连通；所述控制系统用于根据所述控制手柄发出的信号控制所述推进电机的转动进而控制该水下推进器的运动。
10.优选地，所述外壳为空心圆柱体结构，所述内壳为空心圆柱体结构，所述涵道式水下推进器其外壳直径在150mm至350mm之间，内壳直径在50mm至 250mm之间。
11.优选地，所述内壳靠近所述进水端的端部与所述外壳的圆台端部通过无缝焊接工艺实现防水密封连接。
12.优选地，所述底板为环形结构，且该环形结构中心设置有圆形凸台，该环形结构的外径与所述外壳的内径相同，所述圆形凸台的内径与所述内壳的外径相同；且所述环形结构外侧与所述外壳内侧设置有相配合的螺纹，所述圆形凸台内侧与所述内壳外侧设置有相配合的螺纹，所述底板与内壳、所述底板与外壳同时实现螺纹防水密封连接。
13.优选地，所述螺纹为rc螺纹或rp螺纹。
14.优选地，所述外壳与内壳之间还设置有内外壳固定连接件，所述内外壳固定连接件为环形结构，其内环沿周向设置若干个内环开孔，所述内壳壳壁沿周向设置有与所述内环开口一一对应的若干个开孔，用于将所述内外壳固定连接件与所述内壳通过螺栓固定连接，且连接处设置有防水密封结构；
15.所述内外壳固定连接件其外环沿周向设置若干个外环开孔，所述外壳壳壁沿周向设置有与所述外环开口一一对应的若干个开孔，用于将所述内外壳固定连接件与所述外壳通过螺栓固定连接，且连接处也设置有防水密封结构。
16.优选地，所述内壳上靠近所述涵道式推进器本体的进水端一侧设置有入水网罩，所述底板上靠近所述涵道式推进器本体的出水端设置有排水网罩。
17.优选地，所述推进电机通过电机支架固定设置在所述涵道式筒状结构的中空部分；所述电机支架为环状电机支架，所述环状电机支架与所述内壳通过螺栓连接，且连接处设置有防水密封结构。
18.优选地，所述控制手柄上设置有操作按钮，所述操作按钮包括保险按钮、控制按钮和档位按钮。
19.优选地，所述水下推进器还连接有背带，所述背带用于将该水下推进器固定于用户背部。
20.总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
21.(1)高效性，本实用新型提供的背负型水下推进器无论是在陆地或者水下都可以固定于后背，无需手持，最大可能的释放了双手的操作空间。可使潜水员使用双手从事更多更灵活的作业。使用背负型推进器也可以有效节省潜水员使用脚蹼耗费的体力。从而使潜水员更专注的从事潜水作业，提供作业效率。
22.(2)安全性，本实用新型水下推进器主体部分无任何外挂装置，在水下复杂的环境中极大减少因异物刮擦，缠绕，捆缚因素而导致的安全隐患。进水端的入水网罩和出水端的出水网罩，该两面网罩可以有效避免因异物流经涵道内部而引发的机械故障，极大的提升了潜水作业的安全性。
23.(3)便携性，在携带、运送、使用的过程中均可背负前行，潜水人员背负至潜水地点后无需取拿，无需拆装机体就可直接入水使用。
24.(4)稳定性，相较于传统推进器只有一个散热面，本实用新型的水下推进器包括内壳和外壳，内壳内部为贯通结构，可以直接与水接触散热；外壳外部直接与水接触，也可直接散热，而控制系统以及电源系统均设置于外壳与内壳之间的中空隔绝水部分，因此本实用新型水下推进器的结构实现了两个直接散热面，而且皆有水流进行冷热交换，有效的避免了机器因长时间运转而导致的内部控制系统和电源系统的温度过高，进一步提升了推进器的稳定性。
25.(5)灵活性，相较现有手持或穿戴式推进器，本实用新型背负型水下推进器无需手持或固定穿戴在上下肢部位，使得肢体在移动时，不会因穿戴推进器而产生额外的水流阻力，在一些狭小空间内可使用整个上肢臂或下肢臂进行自由作业，同时在使用推进器行进时，亦可使用上肢臂或下肢臂进行作业。
26.(6)本实用新型水下推进器外壳前端呈圆台型，其内壁光滑无毛刺，使得该水下推进器整体具有流线型结构，在推进器运行时，可有效减少水流阻力，使推进器运转更为顺畅。
附图说明
27.图1为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的整体结构爆炸图；
28.图2为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的正面剖视图；
29.图3为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的推进动力部结构图；
30.图4为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的底板结构图；
31.图5为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的控制手柄结构图；
32.图6为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的推进动力部结构爆炸图；
33.图7为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的主体部分结构爆炸图；
34.图8为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的入水网罩正面剖视图；
35.图9为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的排水网罩正面剖视图；
36.图10为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的整体正面示意图；
37.图11为本实用新型一些实施例中背负型涵道式水下推进器的主体部分正面示意图；
38.在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
[0039]1‑
外壳；2
‑
内壳；3
‑
底板；4
‑
电源系统；5
‑
推进电机；6
‑
桨叶；7
‑
控制手柄；控制系统
‑
8；导线
‑
9；圆形凸台
‑
10；内外壳固定连接件
‑
11；开孔
‑
12；入水网罩
‑
13；排水网罩
‑
14；电机支架
‑
15。
具体实施方式
[0040]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0041]
本实用新型一些实施例中提供的一种背负型涵道式水下推进器，该水下推进器包括涵道式推进器本体、推进动力部和运动控制部，如图1、图2、图7 和图11所示，其中：
[0042]
所述涵道式推进器本体包括外壳1、内壳2以及末端用于连接所述内壳1 和外壳2的底板3；外壳1包裹内壳2形成涵道式筒状结构。所述底板3位于所述推进器本体的出水端，远离所述底板3的一端为所述推进器本体的进水端；所述外壳1为空心柱体结构，且其靠近所述进水端一侧设置为圆台形；所述内壳2为空心柱体结构，其靠近所述进水端的端部与所述外壳1的圆台端部为防水密封连接；所述外壳1的另一端与内壳2的另一端通过底板3实现防水密封连接，所述外壳1、内壳2以及底板3围成涵道式筒状结构；且所述涵道式筒状结构内部贯通，用于供水通过；且所述内壳的内部中空部分即为所述涵道式筒状结构的内部贯通部分。防水密封连接可以保护主体部分内部的控制系统和电源系统能在水下环境正常工作。
[0043]
如图3所示，所述推进动力部包括电源系统4、推进电机5和桨叶6；所述电源系统4用于为所述推进电机5提供电源，所述电源系统4设置于所述外壳内壁和内壳外壁之间的中空部分；所述推进电机5固定设置在所述涵道式筒状结构的内部贯通的中空部分；所述推进电机5的输出端子与桨叶6固定连接。
[0044]
所述运动控制部包括控制手柄7和控制系统8；所述控制手柄7通过导线9 与设置于所述外壳内壁和内壳外壁之间的中空部分的控制系统8相连通；所述推进电机5通过导线9与设置于所述外壳内壁和内壳外壁之间的中空部分的控制系统8相连通，所述控制系统8用于根据所述控制手柄7发出的信号控制所述推进电机的转动进而控制该水下推进器的运动。本实用新型所述运动控制部采用的控制系统其结构可采用现有技术水下推进器运动控制系统的结构，工作原理类似或相同。
[0045]
一些实施例中，所述外壳前端呈圆台型，其内壁光滑无毛刺，使得该水下推进器整体具有流线型结构，在推进器运行时，可有效减少水流阻力，使推进器运转更为顺畅。
[0046]
本实用新型一些实施例中，外壳为空心圆柱体结构，内壳为空心圆柱体结构，所述涵道式水下推进器其外径(外壳的直径)在150mm至350mm之间，内径(内壳的直径)在50mm至250mm之间。可根据实际应用需要适当调整。
[0047]
一些实施例中，所述内壳靠近所述进水端的端部与所述外壳的圆台端部通过无缝焊接工艺实现防水密封连接。
[0048]
本实用新型一些实施例中，水下推进器外壳进水端一侧设置为圆台形，外壳进水端端部与内壳进水端端部直接通过无缝焊接工艺实现防水密封连接，该水下推进器末端内壳和外壳在同一端面，通过底板实现防水密封连接，如此使得整个水下推进器呈流线型结构，降低水流阻力。
[0049]
一些实施例中，如图4所示，所述底板为环形结构，且环形结构中心设置有圆形凸台10，该环形结构的外径与所述外壳的内径相同，所述圆形凸台10 的内径与所述内壳2的外径相同；且所述环形结构外侧与所述外壳1内侧设置有相配合的螺纹，所述圆形凸台10内
侧与所述内壳2外侧设置有相配合的螺纹，所述底板3与内壳2、所述底板3与外壳1同时实现螺纹防水密封连接。
[0050]
一些实施例中，所述螺纹为rc螺纹或rp螺纹。实际运用时可适当缠绕膜状聚四氟乙烯制品，加强防水能力。
[0051]
一些实施例中，本实用新型所述底板3安装在涵道式筒状结构的末端，一方面用于实现内壳和外壳的固定连接，另一方面，也发挥了尾部导流罩的作用。该底板呈倒圆台型结构，如图4和图2所示，可使涵道内水流快速排出，有效的提升了推进电机的动能效率。所述底板与涵道式筒状结构的连接处为rc或 rp螺纹工艺连接，兼顾方便拆卸的同时，也有效提升了推进器的整体防水性能，其与底板的防水层形成推进器的主要防水手段。
[0052]
一些实施例中，如图1所示，所述外壳1与内壳2之间还设置有内外壳固定连接件11，所述内外壳固定连接件11为环形结构，其内环沿周向设置若干个开孔，所述内壳壳壁沿周向也设置有若干个开孔12，且二者开孔一一对应，用于将所述内外壳固定连接件11与所述内壳2通过螺栓固定连接，且连接处设置有防水密封结构；所述内外壳固定连接件11其外环沿周向设置若干个开孔 12，所述外壳1壳壁沿周向也设置有若干个开孔12，且二者开孔一一对应，用于将所述内外壳固定连接件11与所述外壳1通过螺栓固定连接，且连接处也设置有防水密封结构。
[0053]
一些实施例中，如图7所示，在该水下推进器末端，除了利用底板实现内壳和外壳的螺纹连接之外，还通过分别在内壳和外壳上开孔，并在内壳和外壳之间设置内外壳固定连接件11，内外壳固定连接件11与外壳1的连接处通过螺钉与外壳1连接。所述内外壳固定连接件11与内壳2的连接处通过螺钉与内壳2连接。所述内外壳固定连接件11与外壳1的连接处开设有用于安装螺钉的开孔12。所述内外壳固定连接件11与内壳2的连接处开设有用于安装螺钉的开孔12。所述内外壳固定连接件11与外壳1的连接处设置有防水密封结构。所述内外壳固定连接件11与内壳2的连接处设置有防水密封结构。
[0054]
本实用新型一些实施例中，所述内外壳固定连接件11分别与内壳2与外壳 1的连接处为可拆卸的螺钉结构。所述内外壳固定连接件11与内壳2和外壳1 的连接处亦设置有防水密封结构，可有效保证其内部的元件与水隔绝安全的同时方便后期可拆卸维护。
[0055]
一些实施例中，所述内壳2上靠近所述涵道式推进器本体的进水端一侧设置有入水网罩13，如图8所示，所述底板3上靠近所述涵道式推进器本体的出水端设置有排水网罩14，如图9所示。
[0056]
一些实施例中，如图8和图9所示，所述入水网罩13和排水网罩14均为半球型结构，可有效防止异物进入涵道内，半球型结构在推进器行进的过程中，既保证了水流通过的流畅性，又可有效将游离在涵道附近的异物推离，有效的保证了推进器的运行顺畅。入水网罩13和排水网罩14可通过焊接工艺分别安装在主体结构的首尾部分，其结构既保证了水流的流畅性，又可有效防止异物进入涵道而损坏推进电机或桨叶。
[0057]
一些实施例中，所述推进电机5通过电机支架15固定设置在所述涵道式筒状结构的中空部分；所述电机支架15为环状电机支架，所述环状电机支架与所述内壳2通过螺栓连接，且连接处设置有防水密封结构。
[0058]
本实用新型一些实施例中，如图6所示，所述电机支架15与内壳2的连接处末端通过螺钉与内壳连接。所述电机支架15与内壳2的连接处末端开设有用于安装螺钉的开孔12。
所述电机支架15与内壳2的连接处设置有防水密封结构。所述推进电机5输出端子安装有螺旋桨叶。所述推进电机5获得控制系统 8发送的信号后进行相应运转。
[0059]
一些实施例中，如图2和图3所示，桨叶6安装在推进电机5的输出端子前端，推进电机5安装在环状电机支架的中心处，环状电机支架安装在内壳通径的中心处。一些具体实施例中，所述推进电机、桨叶和环状电机支架通常为一体成型或通过粘接、焊接或铆接等方式紧固为一体。环状电机支架与内壳的连接处末端通过螺钉与内壳连接，将推进动力部分紧固在内壳中心处。
[0060]
本实用新型一些实施例中，通过在螺栓和螺母之间设置垫片、橡胶圈或者密封胶水来实现外壳与内壳的防水密封结构连接，确保在该推进器内部贯通也即内壳内部通道中的流水不会进入内壳与外壳之间的中空部分，而影响其中推进动力部的电源系统以及运动控制部的控制系统的正常工作。
[0061]
一些实施例中，如图5和图10所示，所述控制手柄7上设置有操作按钮，操作按钮包括保险按钮、控制按钮和档位按钮。
[0062]
一些实施例中，该水下推进器工作时，每次操作控制手柄时需按下控制手柄上所述操作盘上设置的保险按钮，所述控制按钮用以控制无级变速信号的输出。所述档位按钮用以控制推进动力部所述推进电机的启动、停止、前进、后退。控制手柄通过连接导线与控制系统相连通。所述控制系统根据保险按钮、控制按钮和档位按钮输出的信号，控制推进动力部分进行相应的工作。
[0063]
一些实施例中，所述控制按钮用于发送无级调速信号给控制系统。所述档位按钮用于发送前进、后退、停止的信号指令给控制系统。所述控制系统根据接收到的信号指令控制推进电机实现正转、反转或者停止。所述连接导线用于连接控制手柄和控制系统。所述连接导线与外壳的连接部位位于外壳的末端。所述控制手柄与控制系统通过连接导线进行有线连接的方式实现信号的稳定传输。
[0064]
一些实施例中，本实用新型控制手柄与控制系统通过连接导线实现硬连接。结合保险按钮、控制按钮和档位按钮可以操控推进器实现前进、后退和停止。具体操作如下：单手握住控制手柄，使用大拇指检测或按压档位按钮，调节至相应档位，使用手掌虎口一侧按压保险按钮，待保险按钮下压至停止位后，使用食指按压控制按钮，此时控制按钮根据下压力度输出相应信号至控制系统，控制系统根据接收信号输出相应指令至推进电机，实现推进器运转。保险按钮、控制按钮、档位按钮皆具有自复位特性，默认为停止位。控制按钮具有无级调速功能，对其施加的压力大小与推进器的行进速度大小成正比。档位按钮控制权优先于控制按钮，在紧急情况下需要快速停止或者退后时，可通过拨动档位按钮实现快速切换停止档位或者后退档位，推进器即会立即实施紧急制动。保险按钮只具有闭合或断开连接导线的功能，在其闭合状态下，控制按钮和档位按钮才可正常工作。其控制权为最优先级，其在紧急情况下，无法操作控制按钮或者档位按钮时，可通过松开手掌虎口，停止对保险按钮施压，让其自复位断开连接导线硬连接，控制系统在无接收信号的情况下，将停止工作。从而实现紧急制动。保险按钮在其断开状态下，控制手柄将无法输出任何信号，有效的防止了误触按钮而导致的推进器失控。
[0065]
一些实施例中，所述水下推进器还连接有背带，所述背带用于将该水下推进器固定于用户背部。
[0066]
本实用新型一些实施例中，所述涵道式水下推进器在工作时设置于用户背部。作为一种背负型涵道式水下推进器而使用。该水下推进器可由潜水员通过穿戴的浮力调节装置的固定带固定于使用者背部。
[0067]
本实用新型一些实施例中，水下推进器的主体部分由外壳、内壳和底板组成。所述内壳与外壳通过无缝焊接工艺连接。所述底板连接内壳和外壳，必要时可拆卸进行检修。所述内壳与外壳之间为中空设计，其中空处安装有控制系统和电源系统。所述电源系统用于给推进动力部分提供电能。所述推进动力部分内置于涵道式筒状结构的中空处。推进器运转时，水流经涵道式筒状结构前端流入，末端流出，通过水流产生的动力将使用者推动。
[0068]
一些实施例中，在运用本实用新型水下推进器的过程中，用户需穿戴浮力调节装置(bcd)，使用其背板束缚带捆绑本推进器，由用户背负使用。控制手柄可挂置于浮力调节装置的挂扣处，使用时取下握于掌中使用。
[0069]
综上所述，本实用新型结构合理，安全可靠，使用方便。为用户在水下提供高效动力，缓解肢体疲劳，极大的提升了水下作业效率。
[0070]
本实用新型一些实施例中，将推进器背负于后背上，四肢无任何外挂装置，极大降低了四肢负担，在狭小空间也可灵活自如使用四肢，极大的提升了用户在水下的灵活性。
[0071]
本实用新型通过对推进器结构、挂载方式、操控装置及操控形式进行合理设计，使其具备了更高的安全性。带保险按钮的控制手柄可有效防止误触，无级调速控制按钮使推进器的操控性能得到进一步提升，极大的提高了本实用新型的用户体验舒适度。
[0072]
本实用新型提供的背负式涵道式水下推进器及其操控装置有非常广阔的应用前景：在各种水下娱乐项目，游泳，潜水，拍摄以及船只、水下娱乐设施、核电、水电、码头、水下管道、水下电缆的检测维修，水下科考勘探，动植物保护，水下救援，水产养殖与捕捞，水下搜索，水下考古发掘，水下救援乃至水下军事活动如侦测、勘探、检查维修、等诸多方面均有着非常重要的应用价值。
[0073]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。