目前,螺旋桨推进器还是水下机器人中主流的动力方式。
除了螺旋桨推进器,履带式、仿生式移动方式,虽然也有一定的应用,但由于自身、环境的约束,使得履带式、仿生式显得没有那么的通用。仿生式,最常见的就是仿生鱼,技术比较复杂,推力比较小,很难适应一些比较重型的作业任务。履带式,可能在城市管道这种较为特殊的环境中有应用,但是在更为广阔的水域中,履带式的局限性还是很大的。毕竟履带式需要一个较为坚实的地面(或者海底、水底)。而在水中,很多情况下这种条件是不存在的。更为要命的是,履带式是适合在水底,而不是在水里行动。当然,也有一些履带式水下机器人配备了螺旋桨推进器。这种混合驱动的方式不是很主流。应该是为了适应某些特殊的工况。
所以,综合来看,螺旋桨推进器在水下机器人领域的地位是难以撼动的。在未来很长一段时间内,也将是如此。
于是,寻找合适的螺旋桨推进器就成了水下机器人研发中的重点。
水下机器人是一个有些复杂的系统工程。在研发的过程中,必须要考虑各个部分的协同。如果推进器的功率比较大,那么整个机器人的供电功率自然就要比较大。对应地,电源或电池的功率也要相应增大。相应地,水下机器人的密封舱也要跟着增大。这将增加水下机器人的体积、重量、阻力。这些又反过来要求推进器的推力也要增大。
是不是有一种面多了加水、水多了加面的感觉?
不仅仅是这些影响。如果水下机器人的整机功率变大,在岸基供电电压不变的情况下,脐带缆的通电电流就要变大。也就意味着脐带缆金属线部分要增粗。这会导致脐带缆整体变粗,整个缆车都要变得更重。
所以,在功率不变甚至更小的情况下,提高推进器的推力,也就是提高推进器的效率,就显得尤为重要了。
于是,出于多年做水下机器人的经验和实际需要,我们研发了一款水下电动螺旋桨推进器——Ts 15。它能够在766W的额定功率下,提供15.2kg(正向)/8.7kg(反向)的推力,比较适合30-60kg(水下部分)重量的水下机器人。而这个重量是很多大学科研用ROV的重量范围。
Ts-15推进器参数
一、产品尺寸图:

二、设计参数:
1、产品型号:Ts-15
2、密封类型:可维护全密封
3、密封结构:自适应旋转动密封结构
4、压力补偿:油压补偿
5、壳体材质:6061铝合金硬质氧化
6、导流罩材质:POM
7、安装座材质:6061铝合金硬质氧化
8、主轴材质:316L不锈钢(动密封部分强化硬度56HRC)
9、线缆材质:外层聚氨酯(TPU)
10、桨叶材质:7075-T6铝合金硬质氧化
11、桨叶直径:100mm
12、线缆规格:聚醚型水下特种线缆;3x1.5平方,外径8.0mm,长度1m
13、额定推力:15.2kg(正向)/8.7kg(反向)
14、额定功率:766W
15、额定电压:48v
16、工作电压:DC24-52v
17、耐压深度:0-350m
18、工作温度:-10-50℃
19、控制方式:外置PWM信号
20、重量:空气重量:1305g;水中重量:815g;
三、系柱测试数据
表1 Ts-15-48V推进器测试数据
|
||||||
调速
|
电流
(A) |
功率
(W) |
正向 推力
(kg·f) |
电流
(A) |
功率
(W) |
反向 推力(kg·f)
|
0
|
0.05
|
2.3
|
0.000
|
0.00
|
0.0
|
0
|
10
|
0.10
|
4.7
|
0.065
|
0.10
|
5.0
|
0.103
|
20
|
0.36
|
17.1
|
0.775
|
0.35
|
17.0
|
0.502
|
30
|
1.01
|
48.4
|
2.113
|
0.94
|
45.0
|
1.232
|
40
|
2.28
|
109.3
|
3.955
|
1.94
|
93.1
|
2.175
|
50
|
4.16
|
199.8
|
6.113
|
3.57
|
171.3
|
3.381
|
60
|
6.50
|
312.2
|
8.212
|
5.65
|
271.1
|
4.670
|
70
|
10.19
|
489.2
|
11.221
|
8.51
|
408.5
|
6.114
|
80
|
14.21
|
682.0
|
13.612
|
12.03
|
577.6
|
7.725
|
90
|
15.54
|
746.0
|
14.520
|
13.80
|
662.3
|
8.656
|
100
|
15.96
|
766.1
|
15.278
|
14.34
|
688.3
|
8.708
|
四、推力参数曲线

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