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水下机器人的难点之一:大推力、高效率、电动水下推进器

水下机器人的难点之一:大推力、高效率、电动水下推进器 大海无量机器人
2024-06-16
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导读:目前,螺旋桨推进器还是水下机器人中主流的动力方式。

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Ts-15

2密封类: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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【声明】内容源于网络
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大海无量机器人
北京大海无量科技有限公司于2018年成立于北京海淀创业园,为中关村高新技术企业。公司致力于推动水下机器人产业化,研发、生产高性价比、多功能、模块化、可拓展的水下机器人,根据客户需求,为客户提供最佳的技术解决方案和产品。
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