本發(fā)明屬于海洋工程和水下工程領(lǐng)域，具體涉及一種海底軟泥螺旋推進(jìn)水下運(yùn)載車輛裝置及其行進(jìn)方法。

背景技術(shù)：

隨著海洋工程、近海工程的發(fā)展，很多水下作業(yè)需要能在海底行走的車輛裝置來完成。在海底地層的表面分布著深厚的軟泥層，輪式車輛、履帶車輛在海底軟泥中行進(jìn)會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的沉陷，使得履帶、車輪失去推進(jìn)力。因此需要一種新的推進(jìn)裝置克服工程難題。

經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)：專利號(hào)為201510450587.0的中國(guó)專利(專利名稱為：一種螺旋推進(jìn)式水田行走機(jī))提供了一種在水田行走的車輛裝置，但是該專利驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)外露，容易被外界腐蝕和磨損，此外該專利是一種陸地車輛，不能應(yīng)用在水下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有海底軟泥運(yùn)載車輛的不足，提出一種海底軟泥螺旋推進(jìn)車及其行進(jìn)方法，采用螺旋推進(jìn)，發(fā)電機(jī)和控制柜安裝在母船甲板上，通過臍帶纜控制車輛的運(yùn)行，電機(jī)安裝在螺旋推進(jìn)器內(nèi)部，節(jié)省空間，推進(jìn)力大。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明一種海底軟泥螺旋推進(jìn)車，包括水面支持系統(tǒng)和水下運(yùn)載車；所述的水面支持系統(tǒng)包括母船、發(fā)電機(jī)、控制柜和臍帶纜；所述的水下運(yùn)載車由排泥板、車架、螺旋推進(jìn)器組成。兩塊排泥板對(duì)中固定在車架前部；四個(gè)螺旋推進(jìn)器設(shè)置在車架底部，分別位于車架左前、右前、左后及右后位置；所述的螺旋推進(jìn)器由螺旋葉片、推進(jìn)器外殼、電機(jī)、行星減速器和軸用密封件組成。推進(jìn)器外殼的一端與固定在電機(jī)座體端面的支撐軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與電機(jī)的輸出軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，支撐軸與車架固定；電機(jī)和行星減速器均設(shè)置在推進(jìn)器外殼內(nèi)；電機(jī)的輸出軸通過行星減速器驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器外殼；發(fā)電機(jī)通過臍帶纜給電機(jī)供電，控制柜通過臍帶纜給電機(jī)傳輸控制信號(hào)；所述的螺旋葉片固定在推進(jìn)器外殼外；固定在電機(jī)座體端面的支撐軸與車架之間、電機(jī)的輸出軸與車架之間均設(shè)有軸用密封件，兩端的軸用密封件用于密封電機(jī)與推進(jìn)器外殼之間的縫隙。

所述左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為右旋，右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為左旋，左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為左旋，右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為右旋。

本發(fā)明一種海底軟泥螺旋推進(jìn)車的行進(jìn)方法，具體如下：

步驟一、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生電力，發(fā)電機(jī)通過臍帶纜給各個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)供電，控制柜通過臍帶纜對(duì)各個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行控制；

步驟二、螺旋推進(jìn)器內(nèi)的電機(jī)經(jīng)過行星減速器減速和放大扭矩后帶動(dòng)推進(jìn)器外殼旋轉(zhuǎn)，推進(jìn)螺旋葉片開始切割推動(dòng)軟泥，從而產(chǎn)生與切割方向相反的推力推動(dòng)螺旋推進(jìn)器。

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，從而分配四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片轉(zhuǎn)向，使得車架的行進(jìn)方式不同，具體如下：

(1)向前行進(jìn)

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)，右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)。四個(gè)螺旋推進(jìn)器同時(shí)產(chǎn)生對(duì)車架向前的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架向前行進(jìn)。

(2)向后行進(jìn)

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)。四個(gè)螺旋推進(jìn)器同時(shí)產(chǎn)生對(duì)車架向后的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架向后行進(jìn)。

(3)向左轉(zhuǎn)向

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)。左前螺旋推進(jìn)器和左后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向后的推力，右前螺旋推進(jìn)器和右后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向前的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架原地向左轉(zhuǎn)向。

(4)向右轉(zhuǎn)向

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)。左前螺旋推進(jìn)器和左后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向前的推力，右前螺旋推進(jìn)器和右后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向后的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架原地向右轉(zhuǎn)向。

(5)向左行進(jìn)

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片全部左轉(zhuǎn)，前進(jìn)或后退方向的推進(jìn)力相互抵消，對(duì)車架的推進(jìn)力合力向左，實(shí)現(xiàn)車架向左行進(jìn)。

(6)向右行進(jìn)

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片全部右轉(zhuǎn)，前進(jìn)或后退方向的推進(jìn)力相互抵消，對(duì)車架的推進(jìn)力合力向右，實(shí)現(xiàn)車輛向右行進(jìn)。

本發(fā)明采用四個(gè)螺旋推進(jìn)器為水下運(yùn)載車提供推進(jìn)力，與其他推進(jìn)裝置相比推進(jìn)力大，沉陷小，能夠克服海底廣泛分布的淤泥阻力，自由前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)向，同時(shí)還能橫向向左、向右行進(jìn)，有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)電機(jī)安裝在螺旋推進(jìn)器內(nèi)，節(jié)省了車上空間，為其它裝置和載貨提供更大的空間，在未來海洋工程當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中水下運(yùn)載車的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明中水下運(yùn)載車的剖視圖；

圖4為本發(fā)明中水下運(yùn)載車的俯視示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種海底軟泥螺旋推進(jìn)車，包括水面支持系統(tǒng)和水下運(yùn)載車5；水面支持系統(tǒng)包括母船1、發(fā)電機(jī)2、控制柜3和臍帶纜4；母船1是發(fā)電機(jī)和控制柜的載具?？刂乒?通過臍帶纜4給水下運(yùn)載車5傳輸控制信號(hào)。

如圖2和3所示，水下運(yùn)載車由排泥板5-1、車架5-2、螺旋推進(jìn)器5-3組成。兩塊排泥板5-1對(duì)中固定在車架5-2前部；排泥板5-1的材料為鋼，功能是排開前方的軟泥，減小車首推土阻力。四個(gè)螺旋推進(jìn)器5-3設(shè)置在車架5-2底部，分別位于車架5-2左前、右前、左后及右后位置，如圖4所示。螺旋推進(jìn)器由螺旋葉片5-3-1、推進(jìn)器外殼5-3-2、電機(jī)5-3-3、行星減速器5-3-4和軸用密封件5-3-5組成。推進(jìn)器外殼5-3-2的一端與固定在電機(jī)5-3-3座體端面的支撐軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，另一端與電機(jī)5-3-3的輸出軸構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副，支撐軸與車架5-2固定；電機(jī)5-3-3和行星減速器5-3-4均設(shè)置在推進(jìn)器外殼5-3-2內(nèi)，可以節(jié)約車輛空間，提供更大的載貨空間；電機(jī)5-3-3的輸出軸通過行星減速器5-3-4驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器外殼5-3-2，為推進(jìn)器外殼提供推進(jìn)力；發(fā)電機(jī)2通過臍帶纜4給電機(jī)5-3-3供電，控制柜3通過臍帶纜4給電機(jī)5-3-3傳輸控制信號(hào)；螺旋葉片5-3-1固定在推進(jìn)器外殼5-3-2外；固定在電機(jī)5-3-3座體端面的支撐軸與車架5-2之間、電機(jī)5-3-3的輸出軸與車架5-2之間均設(shè)有軸用密封件5-3-5，兩端的軸用密封件5-3-5用于密封電機(jī)與推進(jìn)器外殼5-3-2之間的縫隙，從而為電機(jī)提供防水功能。

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為右旋，右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為左旋，左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為左旋，右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片為右旋。

本發(fā)明采用四個(gè)螺旋推進(jìn)器為水下運(yùn)載車5提供推進(jìn)力，與其他推進(jìn)裝置相比推進(jìn)力大，沉陷小，能夠克服海底廣泛分布的淤泥阻力，自由前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)向，同時(shí)還能橫向向左、向右行進(jìn)，有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)電機(jī)安裝在螺旋推進(jìn)器內(nèi)，節(jié)省了車上空間，為其它裝置和載貨提供更大的空間，在未來海洋工程當(dāng)中有著廣泛的應(yīng)用前景。

如圖4所示，該海底軟泥螺旋推進(jìn)車的行進(jìn)方法，具體如下：

步驟一、發(fā)電機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生電力，發(fā)電機(jī)2通過臍帶纜4給各個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)5-3-3供電，控制柜通過臍帶纜4對(duì)各個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)5-3-3啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)方向進(jìn)行控制；

步驟二、螺旋推進(jìn)器內(nèi)的電機(jī)經(jīng)過行星減速器減速和放大扭矩后帶動(dòng)推進(jìn)器外殼旋轉(zhuǎn)，推進(jìn)螺旋葉片開始切割推動(dòng)軟泥，從而產(chǎn)生與切割方向相反的推力推動(dòng)螺旋推進(jìn)器。

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，從而分配四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片轉(zhuǎn)向，使得車架5-2的行進(jìn)方式不同，具體如下：

(1)向前行進(jìn)

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)，右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)。四個(gè)螺旋推進(jìn)器同時(shí)產(chǎn)生對(duì)車架5-2向前的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架5-2向前行進(jìn)。

(2)向后行進(jìn)

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)。四個(gè)螺旋推進(jìn)器同時(shí)產(chǎn)生對(duì)車架5-2向后的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架5-2向后行進(jìn)。

(3)向左轉(zhuǎn)向

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)。左前螺旋推進(jìn)器和左后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架5-2向后的推力，右前螺旋推進(jìn)器和右后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架5-2向前的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架5-2原地向左轉(zhuǎn)向。

(4)向右轉(zhuǎn)向

左前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；右前螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片右轉(zhuǎn)；左后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)；右后螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片左轉(zhuǎn)。左前螺旋推進(jìn)器和左后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向前的推力，右前螺旋推進(jìn)器和右后螺旋推進(jìn)器產(chǎn)生對(duì)車架向后的推力，從而實(shí)現(xiàn)車架原地向右轉(zhuǎn)向。

(5)向左行進(jìn)

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片全部左轉(zhuǎn)，前進(jìn)或后退方向的推進(jìn)力相互抵消，對(duì)車架的推進(jìn)力合力向左，實(shí)現(xiàn)車架向左行進(jìn)。

(6)向右行進(jìn)

四個(gè)螺旋推進(jìn)器的螺旋葉片全部右轉(zhuǎn)，前進(jìn)或后退方向的推進(jìn)力相互抵消，對(duì)車架的推進(jìn)力合力向右，實(shí)現(xiàn)車輛向右行進(jìn)。