具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

半径间隙对水润滑橡胶合金轴承动态摩擦学性能影响分析：

考虑不平衡转子动载荷引起的周期性激扰，通过对比不同半径间隙下水润滑橡胶合金轴承瞬态接触载荷来表征润滑间隙对摩擦学性能的影响，表1为缩比模型计算参数。由图1(a)、图1(b)可见，当转子不平衡量分别为20μm和30μm时，水润滑橡胶合金轴承的最优半径间隙均为0.06mm左右。该图证明：通过调整水润滑橡胶合金轴承的润滑间隙可以达到优化其动态摩擦学性能的目的。因此，本发明通过智能补偿无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承变形量来优化其变工况条件下的动态摩擦学性能，在思路和方法上具备可行性。

表1缩比模型计算参数

如图2-3所示，本发明实施例提供一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承，其包括呈管状的外壳1和固定套装在外壳1内壁的管状的橡胶合金内衬2，外壳1具体可以采用铜管，橡胶合金内衬2内埋设有至少一个超磁致伸缩材料体3。作为优选，本实施例中，如图3所示，超磁致伸缩材料体3设有多个，且每个超磁致伸缩材料体3均呈沿橡胶合金内衬2的轴向延伸的长条形，多个超磁致伸缩材料体3沿橡胶合金内衬2的周向均匀间隔布置。每个超磁致伸缩材料体3内部设有用于产生磁场以改变超磁致伸缩材料体3磁化状态的线圈4。

在其他一些实施例中，也可以将线圈4缠绕于超磁致伸缩材料体3外部，或者在超磁致伸缩材料体3内部和外部都设有线圈4。

在一个实施例中，橡胶合金内衬2由高分子橡胶合金弹性体通过模压硫化粘接在外壳1内壁。高分子橡胶合金弹性体的制备工艺以及模压硫化成型工艺为现有技术，在此不再赘述。所述高分子橡胶合金弹性体的制备工艺，可以参照专利文献CN101334069B中水润滑橡胶合金衬套的制备工艺，在此不做赘述。

在一个实施例中，如图3所示，超磁致伸缩材料体3的断面呈与橡胶合金内衬2弧度相适应的弧形。这样使得超磁致伸缩材料体3发生径向变形后，对应部位的橡胶合金内衬2内壁也能保持圆弧形，从而使得橡胶合金内衬2与转子100之间更好地适配至最优润滑间隙。

在一个实施例中，橡胶合金内衬2的径向厚度m与橡胶合金内衬2的内径d之间的对应关系如下，其中厚度m单位为毫米：

公制单位,d单位为毫米:15≤d<30,4≤m≤5；30≤d<55,6≤m≤7；55≤d<80,8≤m≤9；80≤d<105,9≤m≤11；105≤d<135,1l≤m≤12；135≤d<180,12≤m≤14；180≤d<210,14≤m≤15；210≤d<296,16≤m≤17；296≤d<340,16≤m≤18；340≤d<380,17≤m≤19；380≤d<400,18≤m≤20；400≤d<500,19≤m≤23；500≤d≤550,23≤m≤25；

英制单位,d单位为英寸:4≤m≤5；6≤m≤7；8≤m≤9；9≤m≤11；11≤m≤13；12≤m≤14；11≤m≤13； 15≤m≤17；17≤m≤19； 19≤m≤21,20≤m≤22；21≤m≤23。

由于现有的水润滑橡胶合金轴承的内衬厚度与半径尺寸之间的设计难以兼顾缓冲吸振、承载能力以及自适应协调变形之间的关系，因此，本发明中，橡胶合金内衬2的径向厚度m与橡胶合金内衬2的内径d之间采用了上述对应关系，综合考虑了金属合金内衬径向厚度对轴承承载能力及抗震能力的影响，根据不同规格的水润滑橡胶合金轴承，采用相对应的橡胶合金内衬2的厚度，提高水润滑橡胶合金轴承的综合性能，延长其使用寿命。

在一个实施例中，水润滑橡胶合金轴承的轴向长度L为橡胶合金内衬2的内径d的2-4倍；

水润滑橡胶合金轴承的外径D为:

公制单位,d和m单位为毫米:d+8m/3≤D≤d+8m；

英制单位,d单位为英寸,m单位为毫米:d+2.3m/25.4≤D≤d+8m/25.4。

在一个实施例中，如图3所示，橡胶合金内衬2的内壁上沿周向均匀布置有多个横截面为圆弧形的用于润滑水通过的水道槽5，水道槽5与超磁致伸缩材料体3间隔布置，位于相邻两个水道槽5之间的橡胶合金内衬2内壁上设有横截面为圆弧形的承载面6，承载面6的横截面的圆心落在橡胶合金内衬2轴线上，水道槽5和承载面6均沿橡胶合金内衬2的轴向延伸并贯穿橡胶合金内衬2的两端，水道槽5和承载面6之间通过横截面为圆弧形的连接面7相切圆滑过渡。采用圆弧形水道槽5，在相邻水道槽5之间的橡胶合金内衬2内壁沿轴向延伸设置圆弧形承载面6，并在水道槽5与圆弧形承载面6之间通过圆弧形连接面7圆滑过渡，与现有技术中水道槽5采用直槽相比，能够有效增强水润滑橡胶合金轴承的排泄泥沙和杂质的能力，并提高中橡胶合金内衬2散热性能，降低橡胶合金内衬2摩擦磨损速度，且更容易产生弹性流体动压润滑，在橡胶轴承内衬与转子100之间形成水膜支承，减小摩擦磨损，延长水润滑橡胶合金轴承的使用寿命，提高无轴轮缘推进器运转的可靠性和推进效率。

在一个实施例中，水道槽5的圆弧半径、承载面6的圆弧半径和连接面7的圆弧半径与橡胶合金内衬2的内径d之间的对应关系如下，其中，d单位为毫米或英寸：

d/2≤承载面的圆弧半径≤d/2+0.5；

d/16.6≤连接面的圆弧半径≤(d/2+0.5)/1.4；

d/28≤水道槽的圆弧半径≤(d/2+0.5)/2.3。

在一个实施例中，如图3所示，外壳1的一端固定设有法兰盘8，法兰盘8可以与外壳1一体成型，法兰盘8上开设有多个沿周向均匀间隔布置的安装孔9，法兰盘8的直径尺寸与橡胶合金内衬2内径d之间的对应关系如下：

1.2d≤法兰盘直径≤3.2d；

法兰盘8的轴向厚度尺寸与橡胶合金内衬2的径向厚度m之间的对应关系如下：

公制单位,d和m单位为毫米:1.3m≤法兰盘厚度≤2.3m,

英制单位,d单位为英寸,m单位为毫米:m/25.4≤法兰盘厚度≤1.9m/25.4。

如图2-4所示，本发明实施例还提供一种无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承的最优润滑间隙调节方法，应用于上述任意实施例中的无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承，所述方法包括如下步骤：

S1，以包括工况条件的多个参数作为混合润滑模型的输入参数，通过混合润滑分析方法得到当前工况下橡胶合金内衬2的最大单边弹性-热变形量；

当需要对无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承的润滑间隙进行调整时，首先通过润滑分析方法计算得到当前工况条件下橡胶合金内衬2的最大单边弹性-热变形量。具体地，本步骤中的多个输入参数除工况条件外，还可以包括橡胶合金内衬2的材料属性、橡胶合金内衬2厚度、约束条件及深水压力等。混合润滑分析方法为本领域常用的分析方法，其中用到的混合润滑模型属于现有技术，在此不再赘述。

S2，基于最大单边弹性-热变形量确定润滑间隙初始补偿量；

由于需要通过超磁致伸缩材料体3的微量变形对变工况服役下橡胶合金内衬2的不规则弹性-热变形进行补偿，因此，润滑间隙初始补偿量即为计算得到的最大单边弹性-热变形量。

S3，将润滑间隙初始补偿量折算成外加磁场强度通过线圈4施加于超磁致伸缩材料体3，以通过超磁致伸缩材料体3沿径向产生形变驱动橡胶合金内衬2沿径向发生相应变形补偿润滑间隙；

确定好需要补偿的润滑间隙初始补偿量后，需要通过控制系统控制超磁致伸缩材料体3的线圈4产生的磁场，再通过磁场的改变控制超磁致伸缩材料体3的伸缩量，以便通过超磁致伸缩材料体3的伸缩驱动橡胶合金内衬2沿径向产生变形补偿润滑间隙。因此，需要将确定好的润滑间隙初始补偿量折算成外加至超磁致伸缩材料体3的外加磁场强度并施加于超磁致伸缩材料体3上，从而使得超磁致伸缩材料体3沿径向产生形变驱动橡胶合金内衬2沿径向发生相应变形补偿润滑间隙。

S4，实时监测变形补偿后水润滑橡胶合金轴承所承载的转子100与水润滑橡胶合金轴承之间的最大相对跳动量，若最大相对跳动量在预设的最佳跳动阈值范围内，则结束调整，否则执行步骤S5；

根据初始变形补偿量进行变形补偿后的，橡胶合金内衬2与转子100之间的润滑间隙会达到初始润滑间隙，但是初始润滑间隙并不一定是最优间隙，因此需要继续实时监测变形补偿后水润滑橡胶合金轴承所承载的转子100与水润滑橡胶合金轴承之间的最大相对跳动量是否在预设的最佳跳动阈值范围内，如果是，则结束调整，如果不是，则需要进一步调整润滑间隙补偿量使得润滑间隙达到最优状态。具体地，水润滑橡胶合金轴承所承载的转子100与水润滑橡胶合金轴承之间的最大相对跳动量的实时监测可以采用位移传感器10进行监测，如图2所示，位移传感器10可以固定安装在水润滑橡胶合金轴承一端或者安装在水润滑橡胶合金轴承内部。所述最佳跳动阈值范围的确定取决于用于驱动转子100的集成电机转子100与定子之间的气隙，与集成电机本身的性能相关。

S5，对外加磁场强度施加一微调量，并将微调前的最大相对跳动量与微调后的最大相对跳动量进行对比，根据对比结果进一步微调外加磁场强度，直到最大相对跳动量在最佳跳动阈值范围内，结束调整。

在继续调整润滑间隙的过程中，每次对外加磁场强度施加一个微调量，这个微调量可以具体情况具体设定，施加微调量后，继续通过超磁致伸缩材料体3的伸缩变形驱动橡胶合金内衬2沿径向变形补偿润滑间隙，将微调前的最大相对跳动量与微调后的最大相对跳动量进行对比，根据对比结果进一步微调外加磁场强度，直到最大相对跳动量在最佳跳动阈值范围内，然后结束调整。

本最优润滑间隙调节方法设计相应的控制算法协调最大单边弹性-热变形量、轴承服役工况与径向补偿量之间的关系，为高比压与变工况条件下无轴轮缘推进器水润滑橡胶合金轴承动态最优润滑间隙调节提供理论依据。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。