无桨推进水下机器人（郑州远洋水下装备团队）

视屏介绍

一、项目背景

动力推进系统是水下航行器的基本组成部分，它由动力装置与推进器两部分组成，动力装置分为热动力装置与电动力笋置两大类。推进器主要有三种：对转螺旋桨、导管螺旋桨与泵喷射推进器。

对转螺旋桨由两个转向相反的螺旋桨组成，其特点是结构简单、失衡力矩小、效率较高、空泡性能差；在现代推进器的发展中,为了增大舰艇或船舶的推进效率，提高航行速度，在二十世纪三十年代又出现了一种导管螺旋桨，导管螺旋桨是在对转螺旋桨的外围加上一切面为机翼型的环状导管导管的作用是造成一个有利于螺旋桨工作的流场，同时作为推进器的一个部分产生推力，它的主要优点是效率高、推力大、在风浪中性能较好和不容易被外物碰坏，在现代水下航行器或大功率船舶中使用很广泛。但是装导管螺旋桨的船舶回转性能和倒车性能都较差；喷水推进是一种有别于螺旋桨推进的特殊船舶推进方式，其本身并不直接产生推力，而是利用喷水推进泵喷出水流的反作用力推动船舶前进，具有效率高、抗空泡能力强、工作平稳、噪声低、主机不易过载、附体阻力小等优点，广泛应用于高速舰船和安静型潜艇，以及重载荷大中型运输船和工作船、浅吃水内河船。

二、工作原理

这款无桨推进水下机器人在动力方面采用了极具创新的水下无桨推进器。该水下无桨推进器由团队成员自行设计，拥有完全自主知识产权，现有1篇发明专利、2篇实用新型专利受理。

作为无桨推进水下机器人的最大创新所在，它的无桨推进器通过使用涵道式的机械结构对侧方水体进行微压缩，迫使水从涵道内侧的较小出口处均匀激射，沿涵道内表面的流线型曲面排出，带动处在涵道中心的静态水实现漫流，从而反作用于推进器，实现较大推力。该无桨推进器在设计上采用流线型涵道，极高效地将电能转化推进的动能，据估算，该推进器较现有转化效率较低的螺旋桨推进器，工作效率将至少提高1.5倍至2倍。

该推进系统将动力和推进部分合成，并且利用柯恩达效应对出水、入水以及管道进行表面优化（柯恩达效应是一种奇特的自然现象），目前在国内外尚无将柯恩达效应在水下推进领域应用的先例，我们的研发项目可以填补流体压缩动力领域的部分空白，且短期内无竞争对手。同时，我们的无桨推进器在原理上区别于现有军用的磁流体（无桨）推进器（无法在淡水环境工作），较之有巨大的价格优势和应用优势。该新型喷水推进器具有以下优点：

三、创新点

1、结构紧凑、体积小、重量轻；

2、推进效率高；

3、安全性高；

4、能降低运行噪声；

5、可靠性高；

6、机动性能高；

7、运行平稳；

8、适应水下恶劣环境；

9、产品应用面广；

10、产品兼容性强。

四、试验情况

五、所获荣誉

1、2017OI中国水下机器人大赛总分第三名，二等奖。（2017OI中国水下机器人大赛由中国海洋学会、国家海洋技术中心主办，来自中国科学院大学、上海交通大学、浙江大学、中山大学、中国海洋大学等19所院校的60余支队伍参赛。）

2、2017iCAN国际大学生创新创业大赛华中2赛区一等奖，晋级中国区总决赛。

六、研发团队介绍

（团队技术骨干来自郑州大学深蓝科技部）

王凯甬：负责产品整体设计、柯恩达效应无桨推进系统核心技术研发。

董斌鑫：负责柯恩达效应无桨推进系统核心技术研发、柯恩达曲面理论计算、产品柯恩达效应优秀值验证及仿真。

逯城雷：负责无桨推进器及其附属产品的硬件开发。

赵诗倩：负责产品市场化商业化、产品包装及销售。