电动机动水路航行器和传动系系统的制作方法

1.本发明涉及水路航行器。具体地，本发明涉及电动马达驱动的水路航行器系统和传动系系统，更具体地，涉及模块化电动马达驱动的水路航行器系统和模块化传动系系统。


背景技术：

2.市场上仅存在少量的现存电动水路航行器。对于如何将马达安装在水路航行器上存在不同的方案。一些方案是集成式的，一些方案是可拆卸式的。此外，存在具有集成式的或可拆卸式的电池的不同设置。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供一种简单的水路航行器方案，其能够实现比现存方案更高的模块化水平。
4.本公开的另一个目的是提供一种传动系模块，其有助于提高水路航行器的效率和机动性。
5.将从后面的描述中显现的这些目的和另外的目的已经通过本发明中限定的优选的实施方式中提出的技术实现。
6.在本发明的第一方面中，提供了一种简单的模块化方案，其中传动系、壳体和电子装置为独立的部分。传动系模块可以包括两个子模块。壳体仅为不工作本体(dead body)，因此电动装置和推进系统可一起在外部工作并可用在不同类型的本体上。这极大地促进水路航行器的组装和维护。这还使得能够容易地定制具有不同大小的壳体、推进装置、电池和马达的水路航行器。
7.传动系单元或模块还可装配有水翼式翼，并可抬升在水上方使得水路航行器能够在水上方骑行，因此能够实现更小的水中阻力，并因此减少水路航行器的能量消耗，还增加航行器的速度。
8.本发明利用已知的技术方案通过本发明的在后面记述的独特特征解决前述的问题。本发明能够实现比现存方案更高的模块化水平。
9.本发明可以包括三个主要部分：壳体模块、电子箱(本文中还称为电力模块)和传动系模块。壳体还设计成具有非常低的复杂度，使得制造过程仅包括生产实心本体。壳体不具有用于电子装置、马达或汽油等的任何防水舱室。
10.电子箱是能量源，大部分电子装置安装在电子箱中。电子装置包括电池单元、计算机、电池管理系统和开关等。电子装置的组成可以改变。该箱可以以任何材料设计。
11.电子箱可以构造为具有或不具有主动冷却系统。这意味着该箱可以包括机械冷却系统以及通过自然对流冷却。
12.马达安装在防水容器或外壳中。马达定位在水路航行器的下面。马达可以通过轴连接至推进构件。马达可以构造为具有或不具有主动冷却系统。这意味着马达可以包括机械冷却系统以及通过自然对流冷却。
13.该系统可用于任何类型的水路航行器，例如，该系统可用于水翼船式的水路航行器、电动冲浪板、水上摩托艇/水上摩托车、水上无人机、水下无人机、水下航行器、水下个人航行器、潜水艇和船艇。
14.该水路航行器可以通过将模块(壳体、传动系、电池组)形式的三个独立子组件组合成一个完整的功能性水路航行器来制造，因此是基于模块化的。因此，不同的壳体可与相同的传动系模块一起使用。本发明的壳体可以由一个实心本体构成。三个主要部分可单独地制造和组装，这有助于维护和检修。不同的部分还可单独地维护和检修。本发明的方面实现了壳体中不集成电气部分。电池可以通过防水盲配连接器直接连接至传动系模块。传动系可以包括一个或多个电动马达。
15.电池还可在连接至传动系附加激励器-例如，可在壳体内放置由电池内的霍尔传感器读取的磁体-时被激励。电子箱可包括或不包括电子速度控制器。传动系可包括或不包括电子速度控制器。在构成独立的传动系模块的子组件包括电子速度控制器(esc)的情况中，esc可以以传动系模块的子模块的形式设置。因此，传动系模块可以包括两个子模块。两个子模块可以例如借助水密连接件来连接，水密连接件可以包括水密插头-插座装置。
16.传动系模块借助诸如水密插头-插座装置的单个连接装置连接至电力模块，该连接装置适合于传输数据和电力两者。
17.电子箱可以具有通过环绕的水或空气提供的主动或被动冷却。传动系单元可具有通过环绕的水或空气提供的主动或被动冷却。传动系可以装配有水翼式翼和立柱，以能够实现水路航行器的水翼式骑行(foiling ride)。
18.在本发明的第二方面中，提供了一种模块化电动机动水路航行器，该水路航行器包括壳体模块、电力模块和传动系模块；其中，壳体模块为独立防水的，其中电力模块和传动系模块适合于分别机械地可拆卸地附接至壳体模块以及适合于分别形成彼此的直接电连接和直接机械连接。在第三方面中，水路航行器由所述壳体模块、电力模块和传动系模块构成。
19.在第四方面中，提供了一种模块化电动机动水路航行器，该水路航行器包括壳体模块和传动系系统。传动系系统包括电力模块和传动系模块。传动系模块可以配置成布置在壳体模块的底侧上或底侧处。
20.现在将进一步阐明上述方面的实施方式。
21.在一个实施方式中，传动系模块从壳体模块的下部外侧延伸。
22.传动系模块可以在所述水路航行器的操作期间浸没在周围的流体中。
23.在一个实施方式中，传动系模块可拆卸地附接至壳体模块的外侧。
24.电力模块可以可拆卸地附接壳体模块的外侧，并形成水路航行器的外侧。
25.电力模块和传动系模块可以可拆卸地附接在壳体模块的相邻侧上。
26.在一个实施方式中，传动系模块包括借助传动轴与推进构件传动连接的马达，推进构件设置在水路航行器的后端处，马达设置成与推进构件间隔开轴向距离。
27.马达和推进构件可以由间隙分隔，传动轴在间隙上延伸。
28.在一个实施方式中，间隙具有长度λ，该长度适合于允许水在水路航行器的操作期间在基本平行于传动轴的方向上进入推进构件。
29.传动系模块和电力模块可以形成能够独立于壳体模块操作的推进系统。
30.在一个实施方式中，壳体模块包括从壳体模块的上侧延伸至壳体模块的下侧的通孔。
31.壳体模块可以是防水的。
32.在一个实施方式中，壳体模块的外侧配置成接纳电力模块，优选地壳体模块包括适合于可滑动地接纳电力模块的舱室。
33.水路航行器可以为个人运输和/或休闲和/或运动水路航行器。
34.在一个实施方式中，传动系模块包括用于机械连接至壳体模块的外侧的壳体连接件。
35.根据需要，全部电气部件可以集成在传动系系统中。
36.在一个实施方式中，电力模块通过防水盲配连接器直接连接至传动系模块。
37.传动系模块可以具有多于一个的电动马达。
38.在一个实施方式中，电力模块在连接至传动系模块时借助由霍尔传感器读取的磁体被激励。
39.电力模块和/或传动系模块可以包括速度控制器。
40.在一个实施方式中，水路航行器借助远程控制来控制。
41.传动系模块可以包括水翼式翼和立柱，以能够实现所述水路航行器的水翼式骑行。
42.在一个方面中，本发明涉及在根据前述方面中的任一个方面的水路航行器中使用的壳体模块。
43.在一个方面中，本发明涉及在根据前述方面中的任一个方面的水路航行器中使用的传动系模块。
44.在一个方面中，本发明涉及在根据前述方面中的任一个方面的水路航行器中使用的电力模块。
45.在一个实施方式中，壳体模块可以是防水的，但在水中操作期间不漂浮，例如在水路航行器为水下个人航行器的情况中。
46.壳体模块、电力模块和传动系模块可以各自独立地防水。
47.传动系模块可以在水路航行器的操作期间在壳体模块外部操作。传动系模块可以为能够独立于壳体模块操作。传动系系统可以为能够独立于壳体模块驱动电动马达。壳体模块可以独立地防水。
48.电力模块和传动系模块可以分别配置为建立彼此的电连接和彼此的可释放的机械连接。
49.电力模块和/或传动系模块中的每一者可以包括用于连接至彼此的各自的电连接装置和可释放的机械连接装置。电连接装置和/或可释放的机械连接装置可以设置在水路航行器的壳体模块的外部。
50.电连接装置和/或所述可释放的机械连接装置可以设置在水路航行器的舱室中。机械连接件可以包括水密连接件。机械连接件可以包括设置在通孔内侧或舱室中的水密连接件。
51.机械连接件可以将电力模块和传动系模块物理地且密封地连接和保持在一起。
52.电连接装置和可释放的机械连接装置可以包括防水的盲配连接件，该防水的盲配
连接件配置成在电力模块被接纳在舱室中的同时将电力模块连接至传动系模块。
53.连接装置布置在传动系模块的电子速度控制器上。
54.在一个实施方式中，电力模块同时连接至壳体模块和传动系模块。
55.电力模块可以配置成同时机械地连接至壳体模块以及机械地和电气地连接至传动系模块。
56.电力模块可以配置成安装在所述水路航行器的与传动系模块相反的一侧。
57.本文公开了一种壳体模块。在一个方面中，本发明涉及壳体模块，特别地为用于根据前述方面中的任一个方面的水路航行器的壳体模块。
58.该壳体模块可以不具有用于电子装置、马达或汽油等的任何防水舱室。
59.壳体模块可以配置成接纳所述电力模块。
60.壳体模块和/或电力模块和/或传动系模块可以独立地防水。马达安装在传动系模块的防水容器或外壳中。
61.壳体模块为空壳型壳体，独立地防水或气密密封。壳体模块的外表面-优选地上表面-可以包括架状舱室，该架状舱室配置成接纳和保持电力模块。
62.在一个实施方式中，壳体模块中没有集成电气部分。电力模块包括电池单元、计算机、电池管理系统、开关。
63.凹陷部的纵向轴线可以基本平行于传动系模块的纵向轴线。凹陷部可以包围传动系模块的包括马达外壳的基本上部半圆柱形部分。
64.凹陷部可以包围传动系模块的容纳叶轮的吊舱的基本一半。凹陷部可以包括半圆形/半圆柱形形状。
65.壳体模块的与凹陷部相邻的表面可以包括平整的边缘，以在壳体模块的该表面和凹陷部之间形成光滑的过渡部。
66.壳体模块的底侧可以包括长形的凹部或凹陷部，该凹部或凹陷部在所述壳体模块的纵向方向上延伸以及配置成接纳传动系模块。
67.所述壳体模块的外侧可以形成配置成接纳电力模块的舱室。
68.舱室可以通向周围环境/构成壳体模块中的通向周围环境元素的凹陷部。舱室不包括封闭的舱室。
69.舱室可以配置成在电力模块接纳在舱室中时为电力模块提供被动水冷。
70.舱室可以配置成在电力模块接纳在舱室中时允许水在舱室中流动，因此至少部分地浸没电力模块。
71.可以允许流入舱室中的冷却水经由通孔通过壳体模块排出。因此，通孔可以布置成将流入舱室中的冷却水通过壳体模块排出。
72.壳体模块可以包括延伸穿过壳体模块的至少一个通孔。
73.通孔可以适合于接纳传动系模块的连接器。
74.通孔可以从壳体模块的上表面延伸至壳体模块的底表面。通孔可以提供开口，该开口用于通过其在电力模块和传动系模块之间进行机械和电力连接。
75.通孔的内表面可以构成壳体模块的外表面，使得水不允许进入壳体模块。
76.电力模块和传动系模块可以经由通孔电气地和机械地连接。
77.通孔可以通过从所述壳体模块的边缘一优选地基本在横向居中的位置-除料形
成。通孔可以将所述壳体模块的上侧与下侧流体地连接。
78.通孔可以包括周向边沿。壳体模块可以在通孔周围/围绕通孔连续地延伸。电力模块和传动系模块可以在壳体模块外部电气地和机械地连接。
79.电力模块和/或传动系模块可以至少部分地延伸至通孔中。通孔通向舱室和/或与舱室连通。
80.电力模块和/或传动系模块可以至少部分地延伸至通孔中。传动系模块可以延伸至舱室中。
81.通孔提供用于冷却水穿过壳体模块的通路。
82.蓄积在舱室中的水可以经由通孔排出以对传动系模块提供被动冷却。
83.传动系系统可以为能够独立于壳体模块操作。
84.电力模块和传动系模块可以各自独立地防水。
85.这些模块可以为个体部分。在水路航行器的操作期间，基本整个传动系模块可以浸没在周围流体中。这些模块可以构成可组装成完整功能性水路航行器的模块的形式的独立的子组件。可以不在壳体模块中集成电气部分。
86.在一个方面中，提供了一种传动系系统，特别地为用于如本文中公开的水路航行器的壳体模块的传动系系统。传动系系统包括电力模块和传动系模块。传动系模块配置成安装在水路航行器的壳体模块的底侧处。传动系系统可以独立地防水以及可以为能够独立地操作。电力模块和传动系模块可以配置成在壳体模块外部一起工作。
87.这些模块中的一个或多个模块可以为独立的子组件和/或独立的部分，其中每个独立的子组件具有其各自的外壳。
88.本文公开了一种电力模块。在一个方面中，本发明涉及一种电力模块，特别地为用于根据前述方面中的任一个方面的水路航行器的电力模块。
89.全部必需的电气部件可以集成在传动系系统中。
90.电力模块可以可拆卸地附接壳体模块的外侧以及形成水路航行器的外侧。电力模块和传动系模块可以可拆卸地附接在所述壳体模块的相反侧上。
91.本文公开了一种传动系模块。在一个方面中，本发明涉及一种传动系模块，特别地为用于根据前述方面中的任一个方面的水路航行器的传动系模块。
92.根据本公开的传动系模块有助于提高水路航行器的效率和机动性。
93.在一个方面中，提供了一种传动系模块。
94.传动系模块可以包括借助传动轴与相应的推进构件传动连接的至少一个马达。推进构件可以布置在传动轴上。推进构件可以设置在水路航行器的后端处。马达可以设置成与推进构件间隔开轴向距离。传动系模块包括环绕推进构件的外壳或吊舱。
95.传动系模块可以包括配置成布置在水路航行器的下部的电子速度控制器(esc)。传动系模块可以包括配置成直接在水路航行器的通孔下方布置在水路航行器的下部的电子速度控制器(esc)。
96.传动系模块可以包括水喷射装置，如将在本文中说明的。
97.传动系模块可以包括以相继顺序布置以形成水喷射装置的叶轮、定子和喷嘴和布置在叶轮上游的可选的入口导引叶片。吊舱的直径可以大于马达外壳的直径。传动系系统可以具有构成传动系模块的子模块的电子速度控制器(esc)。
98.外壳或吊舱和马达各自附接至壳体连接件，该壳体连接件固定吊舱和马达的位置。
99.吊舱和马达单元彼此不直接接触。马达和推进构件由具有长度λ的间隙分隔。
100.推进构件可以为叶轮的形式，吊舱可以包括叶轮下游的定子，吊舱可以形成定子下游的喷嘴部。传动系模块的连接器装置可以接纳在电力模块中。
101.传动系模块可以包括水翼式翼和立柱，以能够实现水路航行器的水翼式骑行。
102.现有技术的水喷射装置通常面临效率和机动性方面的缺点。在水喷射装置设置在壳体模块内侧时，诸如对公知的水上摩托艇，该配置要求下述的情况为必需的：被叶轮吸入的水从平行于水路航行器方向的方向转向，向上进入壳体内侧形成的通道或管道，之后在被叶轮吸入之前转向在平行于水路航行器方向的方向上流动，之后被喷射出。尽管通常在效率方面有利的是在叶轮之前提供直线流体流，但是这个配置的缺点为水流的转向即偏转减小了水喷射的效率。另外地，由于传动马达不能布置在通道中，因此传动马达必须布置在壳体模块内侧。另一方面，水上摩托艇可设置有流体动力底表面，这在能量损失方面是有利的。
103.一些推进模块可安装在水路航行器的壳体模块外部，因此通常不涉及上述的问题。然而，这种布置由于推进模块在壳体下方突出产生了流体动力特性方面的明显缺点。此外，本发明已经认识到这个配置损害水路航行器的机动性，特别是在推进模块安装在甲板形式的壳体模块上的情况中。本发明已经采用了多种创造性特征以便克服或至少减轻上述的问题。首先，如本文中将说明的，根据本公开的方面的传动系模块配置成靠近壳体模块安装，优选地传动系模块配置成至少部分地接纳在壳体模块中。其次，叶轮由水填充间隙与马达分隔，该水填充间隙提供用于被叶轮吸入的水的空间，以自然地和不受迫地采取平行于甲板的速度方向和/或平行于通过容纳叶轮的吊舱的流的方向的流动方向。这是可能的，因为仅传动轴延伸穿过该间隙。为了有助于该间隙，马达外壳和吊舱彼此不接触，而是独立地安装至安装轨道/导轨或壳体连接件，另选地，独立地安装至壳体模块。独立的安装有助于马达和吊舱两者刚性地附接在其各自的位置，因此可承受力而不需要移位或枢转。另外的特征包括马达外壳或传动系模块的在间隙上游和邻近间隙的部分设置有锥形形状，传动轴从锥形形状的末端突出。锥形形状提供流体动力形状以及有助于待被吸入的水采取所述平行流动方向，而不引起由于偏转产生的湍流和其他损失、以及尖锐的边缘等。锥形形状和吊舱之间的因此产生的间隙的长度大致对应于锥形形状的纵向长度。
104.公开的间隙还配置成与壳体模块配合。特别地，间隙配置成与壳体模块中形成的腔体配合。腔体优选地邻近间隙设置在壳体模块中，特别地，腔体可以设置在水路航行器的水线下方。因此，待被叶轮吸入的水将自然地流入腔体。特别地，腔体有助于在吊舱的上游的比吊舱的入口大的区域不存在障碍物。这个配置有助于更大的水流可进入吊舱而不引起增加的损失。将在本文中进一步说明该腔体。
105.在一个方面中，本发明涉及组装模块化电动机动水路航行器的方法，电动机动水路航行器包括壳体模块、传动系模块和电源模块，该方法包括下述的步骤：接收与水路航行器的所需功能相关的要求；从包括下述的项目或由下述的项目组成的组中选择壳体模块：水翼船式的水路航行器、冲浪板、水上摩托艇/水上摩托车、水上无人机、水下无人机、水下航行器、水下个人航行器、潜水艇、船艇；选择传动系模块；将传动系模块可拆卸地附接至壳
体模块；选择电源模块；将电源模块可拆卸地附接至壳体模块；将选择的电源模块连接至选择的传动系模块。
106.上述的实施方式不被解释为限制本发明，相反，这些实施方式和方面可以组合以产生另外的实施方式。
107.下文将描述另外的优点和方面。
附图说明
108.下文以非限制性实例的形式并参考随附附图进一步详细地描述本发明的实施方式。
109.图1示出了根据本发明的实施方式的水路航行器的立体侧视图。
110.图2示出了图1的实施方式的组装视图。
111.图3示出了根据本发明的一个实施方式的传动系系统。
112.图4示出了根据本发明的实施方式的传动系模块的等轴测视图。
113.图5示出了根据实施方式的壳体模块的等轴测俯视图。
114.图6示出了根据实施方式的壳体模块和根据实施方式的组装至该壳体模块的传动系模块的等轴测俯视图。
115.图7示出了根据实施方式的壳体模块和根据实施方式的组装至该壳体模块的电力模块的等轴测俯视图。
116.图8示出了根据实施方式的水路航行器的立体侧视图。
117.图9示出了根据实施方式的水路航行器的等轴测仰视图。
118.图10a示出了沿图9的线a-a的示意性横截面图。
119.图10b示出了沿图9的线b-b的示意性横截面图。
120.图11示出了根据实施方式的壳体模块和传动系模块的细部。
121.图12a为流体流的示意性图例。
122.图12b为流体流的另一示意性图例。
123.图13示出了根据实施方式的水喷射装置的示意性图例。
具体实施方式
124.现在将参考随附附图说明本发明。
125.图1示出了根据本发明的一个实施方式的水路航行器10，其中水路航行器10的壳体模块20为甲板的形式。根据一般的方面，壳体模块20为流体密闭的或防水的。在这个特定的实施方式中，甲板自身凭借其自身的优点还为漂浮的并且可以包括空壳型壳体。壳体模块20具有前端22和后端21，壳体在前端22和后端21之间延伸。
126.壳体模块20包括用于接纳电力模块50的装置，该装置在此为架状舱室24的形式，有助于电力模块50被安全地接纳和保持在壳体模块20中而没有在水路航行器10的操作期间移位的风险。电力模块50可以包括对应于壳体模块的外表面诸如顶部部分的形状，因此在附接至壳体模块20/舱室24时成为与壳体模块20和/或舱室24的边缘齐平。附接装置23、53可以设置在壳体模块20中和/或在电力模块50上，用于将电力模块50可拆卸地附接至壳体模块20。附接装置23、53可以包括可释放的附接装置，诸如卡扣功能装置。
127.舱室24因此构成壳体模块20的外表面，其可以邻接电力模块50。优选地，电力模块50设置成在电力模块50被接纳在壳体模块50中时与壳体模块20的上表面齐平。
128.贯通孔形式的通孔11延伸穿过壳体模块20。因此，通孔11的内表面构成壳体模块20的外表面，使得水不进入壳体模块。根据一些方面，壳体模块独立地防水或气密地密封。因此，不管壳体模块20相对于水的取向如何，壳体模块20可以为漂浮的。
129.通孔11适合于接纳传动系模块30的连接器35。传动系模块30适合于附接至壳体模块20的底部外表面。因此，整个传动系模块30在水路航行器10的操作期间浸没在诸如水的流体中。传动系模块和/或电力模块50可以包括用于操作水路航行器的电力电子装置。这种电力电子装置在现有技术中是已知的，不是当前的公开的主题。
130.传动系模块30包括经由至少一个传动轴33与至少一个推进构件32、139传动连接的至少一个马达31。马达31可以包括在马达单元中，马达单元还可以包括电力电子装置。推进构件32可以例如包括一个或多个推进器。传动系模块30可以包括环绕推进构件的外壳或吊舱。
131.推进构件32和马达31由具有长度λ的间隔或间隙分隔。间隙可以为空隙52即马达31和叶轮139或吊舱40之间的空隙空间的形式。外壳40和马达31各自附接至壳体连接件34，该壳体连接件34固定外壳40和马达31相对于彼此的位置。因此，根据一些方面，外壳40和马达单元31彼此不直接接触。
132.图2示出了结合图1描述的水路航行器10。在图2中，水路航行器被组装。传动系模块30附接至壳体模块20的底部，使得基本整个传动系模块20或整个传动系模块20在操作期间，即，在水路航行器进入水中时被浸没。
133.在操作期间，水将对传动系模块20以及特别地对马达31提供被动水冷。然而，由于水路航行器产生水上速度，在传动系模块20周围流动的水将提供有效的冷却。
134.应注意由于长度λ的间隙52，有利的是水以相对于推进构件的推进器，即推进构件31的叶片，的倾斜度(pitch)有利的角度进入推进构件31。因此，水可以在基本平行于传动轴33的方向上进入外壳40和/或推进构件31，因此增加传动系系统60的效率和性能，即，通过实现水路航行器10的更大速度来增加传动系系统60的效率和性能。长度λ可以对应于传动系模块的长度的约5％至50％，优选地约10％至30％。
135.水路航行器10可以由设置在电力模块50上和/或传动系模块30上的诸如速度控制器的各种装置控制。水路航行器10还可以经由远程控制来控制，例如借助远程控制单元70控制。
136.水路航行器10可以适合于个人运输或休闲。例如，用户可以在操作期间站在甲板上或躺在甲板上。在另外的实例中，用户可以躺在甲板上以及通过操作远程控制单元70控制水路航行器。
137.图3示出了由传动系模块30和电力模块50形成的传动系系统60。传动系系统60可独立于壳体模块20操作。术语“操作”的一个可能的解释为：传动系系统60在提供起作用的传动系方面
‑‑
即包括以电力模块50的形式进行的电力供应、借助所述马达31进行的电力到动能的转换以及借助所述推进构件32进行的电力到推进力的转换方面
‑‑
是自持续的。
138.图4示出了传动系模块发明的另外的实施方式，除非明确说明，该传动系模块包括与已经关于图1至图3描述的传动系模块相同的特征。
139.在图4的实施方式中，传动系模块包括立柱38和水翼式翼39。立柱38和翼39有助于水路航行器10可在一定程度上提升在水上方，以能够实现水路航行器10在水上方骑行，因此能够减小水中的阻力，因此减少水路航行器10的能量消耗，并且还增大水路航行器10的速度。
140.根据一个方面，本发明涉及一种组装模块化电动机动水路航行器10的方法。电动机动水路航行器10包括壳体模块、传动系模块和电源模块。该方法可以包括下述的步骤：接收与水路航行器的所需功能相关的要求；从包括下述的项目的组中选择壳体模块：水翼船式的水路航行器、冲浪板、水上摩托艇/水上摩托车、水上无人机、水下无人机、潜水艇或船艇；将传动系模块可拆卸地附接至所述壳体模块；将所述电源模块可拆卸地附接至所述壳体模块；将所述电源模块连接至所述传动系模块。根据该方法的一些方面，水路航行器10由壳体模块、电力模块和传动系模块构成。
141.在本发明的简单形式中，模块化电动机动水路航行器10包括壳体模块20和图3中示出的传动系系统60。传动系系统60包括电力模块50和传动系模块30。传动系系统60能够独立于壳体模块20操作。因此，传动系系统60在组装状态是完全防水的。这个特征具有的优点为传动系系统60可在水路航行器10的操作期间在壳体模块20外部操作，使得电气部件或对于水路航行器的基础功能必需的部件不是必须集成在壳体模块中。因此，壳体模块20可以仅包括承载外壳。传动系模块30适合于附接至壳体模块的底侧，通常附接至壳体模块20的底部外表面。特别地，马达31布置在水路航行器10的下部。
142.壳体模块20优选地独立地防水，还可以独立地漂浮，即壳体模块在一些实施方式中可以为不漂浮的，例如，如果水路航行器为水下航行器。另外，电力模块50和传动系模块30可以各自独立地防水。
143.模块20、30、50可以构成个体部分。这些模块构成可组装成完整功能性水路航行器的模块的形式的独立子组件。
144.传动系模块30和电力模块50可以借助例如插头插座装置的单个连接器35完全连接。
145.水路航行器10可以包括连接至壳体模块20的一个或多个传动系模块30。
146.基本上，整个传动系模块30在水路航行器10操作期间浸没在周围流体中。传动系模块30包括水喷射装置137，该水喷射装置137包括经由传动轴33与传动系模块30的马达31传动连接的至少一个叶轮。马达31、轴33和水喷射装置137优选地沿直线布置。马达31设置成与推进构件32间隔开轴向距离。特别地，马达31和水喷射装置137优选地在水路航行器10的操作期间完全浸没。然而，如将在本文中进一步说明的，连接器35的形式的连接装置可以从传动系模块30向上延伸进入壳体模块20，优选地经由通孔11穿过壳体模块20。术语“通孔”的一个可能的含义为通孔延伸穿过整个实体，即在此情况中穿过壳体模块20的整个实体。
147.电力模块50和传动系模块30各自配置成建立彼此的电连接和彼此的机械连接，优选地彼此的可释放的机械连接。
148.电力模块50配置成附接壳体模块20的外侧，因此形成所述水路航行器10的外侧，通常为水路航行器10的上侧，水路航行器10的用户可以定位在该上侧的表面上。
149.电力模块50和传动系模块30可以可拆卸地附接在所述壳体模块20的相反侧上。这
有助于电力模块50例如在电池耗尽时可以容易地切换至另一电力模块，因此例如在漂浮在水上时不需要枢转或转动壳体模块20。
150.传动系模块30包括借助传动轴33与相应的推进构件32传动连接的至少一个马达31，并且优选地推进构件32设置在水路航行器10的后端21处。如将在本文中进一步说明的，推进构件32可以为水喷射装置137的叶轮。
151.如提及的，壳体模块20包括延伸穿过所述壳体模块20的至少一个通孔11，如尤其从图1和图5中可获知的。通孔11可以从所述壳体模块20的上侧延伸至所述壳体模块20的下侧。
152.这个配置具有多个有利的效果，如在本文中显而易见的。如提及的，该配置有助于电力模块50可以切换至新的电力模块，不需要枢转壳体模块20。
153.通孔11适合于有助于电力模块50和传动系模块30之间的连接。在一些实施方式中，通孔11接纳传动系模块30的连接器35。
154.因此，通孔11提供了开口，该开口用于通过其进行机械和电气连接，因此在电力模块50和传动系模块30之间进行机械和电气连接，这在图1和图6中示出。
155.壳体模块20配置成接纳电力模块50，如图7中所示的。壳体模块20的外侧可以形成敞开盆24形式的敞开舱室24，敞开舱室24配置成优选地从壳体模块20的上方接纳电力模块50。舱室24在图5中示出。因此，舱室的内壁将防止电力模块侧向移动或移位。
156.传动系模块30可以包括电子速度控制器36(esc)。在一些实施方式中，esc36设置在传动系模块的直接竖向地位于通孔11下面的部分中。传动系模块30的所述部分可以包括连接器35。这具有的效果为esc将借助在重力作用下从通孔11流出的水被被动冷却。实现这个效果是因为，还是在水路航行器10的操作期间，通孔11将水路航行器10的壳体模块20上方的点a和壳体模块20下方的点b流体地连接。因此，传动系模块30、特别地esc、可以例如在水中操作期间借助重力被被动水冷。
157.通孔11进一步有助于在水路航行器操作时，即在用户产生水上速度时，水从壳体模块20的下面被向上推动通过通孔11到达舱室24，因此冷却电力模块20。
158.另外，电力模块50和舱室24配置成使得在电力模块20布置在舱室24中时，在电力模块20和舱室24之间具有缝隙37。因此，允许来自周围环境的水，例如飞溅在壳体模块20上的水经由缝隙37填充舱室24，因此在电力模块20周围流动，环绕并至少部分地浸没电力模块20，从而为电力模块提供被动冷却。
159.如说明的，传动系模块30可以包括水翼式翼39和立柱38，以能够实现所述水路航行器10的水翼式骑行。这在图6中进一步示出，其中示出了可选的箔翼39。可选的箔翼可以配置成对水路航行器提供微小的提升动力，比如仅在产生水上速度时提升壳体模块20的前部或前端同时水喷射装置137保持完全浸没。
160.电力模块50和所述传动系模块30经由通孔11电气和机械地连接。因此，电力模块50和传动系模块30在所述壳体模块20外部电气和机械地连接。通孔11通过从壳体模块20的边缘优选地基本在壳体模块20的横向居中位置处除料形成。因此，通孔11包括周向边沿，壳体模块20在通孔11周围/围绕通孔11连续地延伸。通孔11从壳体模块20的底表面延伸至壳体模块20的顶表面。因此，还是在水路航行器组装状态，通孔将壳体模块20的上侧与下侧流体地连接。
161.电力模块50和/或传动系模块30可以至少部分地延伸至通孔11中，如图1和图6中所示的。这具有的优点为没有电线在电力模块50和传动系模块30之间延伸，因为电力模块50和传动系模块30仅借助可释放的连接器连接。这具有的另外的优点为连接器35在舱室24的底表面上方延伸，如图6中所示的。
162.通孔11通向敞开舱室24和/或与敞开舱室24连通，如图5中所示的。因此，在水路航行器10的操作期间，舱室24通向周围环境和/或可以构成壳体模块20中的通向诸如水的周围环境元素的凹陷部。
163.电力模块50和/或传动系模块30中的每一者包括用于彼此连接的各自的电连接装置35和可释放的机械连接装置35。其中，电连接装置35和/或可释放的机械连接装置35设置在壳体模块20外部。
164.如图6中示出的实施方式那样，电连接装置35和/或可释放的机械连接装置35可以设置在舱室35中。机械连接件35包括水密连接件。另选地，机械连接装置35可以包括紧邻通孔11设置的水密连接件。另选地，电力模块50和/或传动系模块30至少部分地延伸至所述通孔11中。
165.机械连接件35将电力模块50和传动系模块30物理地且密封地连接、可释放地锁定和保持在一起。机械连接件35可以包括可释放的卡扣功能。
166.电连接装置35和可释放的机械连接装置35包括防水盲配连接件35，该防水盲配连接件配置成在电力模块50被接纳在舱室24中的同时将电力模块50连接至传动系模块30。
167.通孔11提供用于冷却水穿过壳体模块20的通路。舱室24配置成有助于对电力模块50的被动水冷，特别是在电力模块50接纳在舱室24中的情况中。
168.舱室24配置成在电力模块50接纳在其中时允许水在舱室24中流动，因此至少部分地将电力模块50浸没在冷却水中。流入所述舱室24的水被允许经由通孔11通过壳体模块20排出。因此，蓄积在舱室中的水在重力的作用下经由通孔11排出，以对传动系模块30提供被动冷却。因此，通孔可以布置成通过壳体模块排出流入舱室的冷却水。
169.电子速度控制器36可以配置成控制传动系模块的操作。另外，电子速度控制器36可以进一步配置成控制马达31的操作。
170.在一些实施方式中，远程控制单元70操作性地连接至电子速度控制器36，以便控制水路航行器，例如控制传动系模块。在一些实施方式中，远程控制单元70可以经由通信单元操作性地连接至电子速度控制器36。通信单元可以设置在电力模块50上。通信单元可以借助所述电力模块50，例如电力模块的电池被供电。
171.在一些实施方式中，远程控制单元70借助电线或电缆操作性地连接至电子速度控制器36。在一些实施方式中，远程控制单元70可以借助电线或电缆经由通信单元连接至电子速度控制器36。在一些实施方式中，通信单元借助接触销联接至电子速度控制器36。
172.在一些实施方式中，远程控制单元70无线地连接至电子速度控制器36。在一些实施方式中，远程控制单元70经由通信装置无线地连接至电子速度控制器36。通信装置可以无线地连接至电子速度控制器36。
173.在一些实施方式中，水路航行器或传动系模块可以进一步包括至少一个放大器，每个放大器配置成增强远程控制单元70和通信单元之间的信号和/或远程控制单元70和电子速度控制器36之间的信号和/或电子速度控制器36和通信单元之间的信号。
174.在一些实施方式中，用于增强远程控制单元70与电子速度控制器36和/或通信单元之间的信号的至少一个放大器可以设置在壳体模块20的外侧或在电力模块上。
175.在一些实施方式中，用于增强电子速度控制器36与远程控制单元70和/或通信装置之间的信号的至少一个放大器可以设置在电力模块50上或壳体模块20的外侧。
176.特别地参考图8至图10b，壳体模块20的底侧可以包括在壳体模块20的纵向方向上延伸和配置成接纳传动系模块30的至少一部分的长圆形凹陷部150。凹陷部150优选地为长形的。凹陷部150的纵向轴线基本平行于所述传动系模块20的纵向轴线。
177.凹陷部150可以具有对应于传动系模块20的长度。凹陷部150产生的有利效果为显著提高了水路航行器的流体动力阻力。通过将传动系模块20布置成部分地浸没在壳体模块20中，即浸没在凹陷部150中，还提高了水路航行器的机动性。
178.参考图9和图10a，所述凹陷部150具有的横截面形状对应于半圆形或半圆柱形形状，其包围传动系模块20的对应圆柱形形状的基本一半，特别地包围马达31(或马达外壳)和推进构件32、139的圆柱形外壳，即吊舱40的对应圆柱形形状的基本一半。
179.壳体模块20的邻近凹陷部150的紧邻马达31和吊舱40之间的间隙52的部分的表面可以包括平整的边缘，以在壳体模块20的该表面和凹陷部150之间形成光滑的逐渐过渡部151。因此，凹陷部150的宽度基本上在间隙52的附近更宽，如图10b和图11中所示的。壳体模块20的该表面和凹陷部150之间的逐渐过渡部151形成在间隙52周围延伸，即在传动轴33的附近区域上延伸的腔体51。因此，轴33延伸穿过在操作期间面向开放水域的空隙，这有助于增加水喷射装置137的水吸入。
180.由于间隙52配置成通过调整其长度λ与腔体51配合，传动系模块30有助于提高水路航行器10的机动性同时维持水喷射装置的高效率和低流体动力损失。图12a为间隙52的配置如何实现沿传动系模块30待被吸入的流体流f的偏转/转向角度α’、α”最小化的示意性侧视图。图12a中还示出了水路航行器10的水线w、壳体模块20的底表面s和凹陷部150。如可获知的，流体流f，即待被吸入的水被提供充足的距离以通过相对于壳体模块20的底表面的小转向角度α’流入腔体51，之后被提供充足的距离以通过小转向角度α”达到平行于传动轴33(图12a中未示出)的流动方向。因此，通过在叶轮139和马达31之间提供具有长度λ的间隙52将偏转角度α’和α”最小化，同时马达31和水喷射装置137两者依然浸没以及同轴地布置在壳体模块20中。这个原理还适用于从腔体51附近，例如从敞开腔体51的每侧上的侧翼25流入敞开腔体51的水，如图12b中所示的；具有长度λ的间隙52和逐渐过渡部151有助于流体动力方面有利的流动路径，其将转向角度β’和β”以及因此将从腔体51附近，例如从腔体51的每侧上的侧翼25流入腔体51的水的能量损失最小化。
181.水路航行器10可以为水翼船式的水路航行器、冲浪板、水上摩托艇/水上摩托车、水上无人机、水下无人机、水下航行器、水下个人航行器、潜水艇、船艇。
182.一般地，模块20、30、50为独立的子组件，并且因此可以包括独立的部分。特别地，模块30和50中的一个或多个模块可以为布置在单个外罩中的独立子组件，因此连接器35集成在外罩或从外罩延伸。
183.壳体模块20不具有用于电子装置、马达或汽油等的任何防水舱室，因为全部必需的电气部件集成在传动系系统60中。此外，没有电气部分集成在壳体模块中。电力模块50可以包括电池单元、计算机、电池管理系统、开关中的一者或多者。
184.马达31通常安装在传动系模块30的防水容器或外壳中。
185.壳体模块20的外表面，优选地上表面包括配置成接纳和保持电力模块50的架状舱室24。
186.通孔11的内表面构成壳体模块20的外表面，使得不允许水进入壳体模块10。通孔11穿透整个壳体模块20，因此通孔11允许从壳体模块20的上侧经由通孔11直接到达壳体模块20的底侧。
187.通孔11适合于接纳传动系模块30的连接器35。优选地，通孔11具有的直径的大小设计成围绕连接器35形成周向缝隙。通孔的内周界和连接器35之间包括流体通路。
188.传动系模块30的水喷射装置137包括环绕推进构件32的外壳或吊舱。外壳40和马达单元31彼此不直接接触。马达31和推进构件32由具有长度λ的间隙52分隔。λ可以在传动系模块20的长度的10％至30％、优选地10％至20％之间的范围中。
189.凹陷部150可以沿壳体模块20的长度的大约20％至40％、优选地约33％延伸。
190.外壳或吊舱40和马达31各自附接至壳体连接件34，壳体连接件34固定吊舱40和马达31的位置。
191.现在参考图9和图13，推进构件32可以为设置在吊舱40中的叶轮139。吊舱40包括在叶轮32下游的定子140。吊舱40还包括定子140下游的喷嘴部141。可选地，吊舱40还包括入口导引叶片138，该入口导引叶片138配置成保护叶轮139，有助于进入吊舱40的水流在吊舱40的纵向延伸方向上被引导。定子140有助于减小尾部/叶轮139下游的湍流，因此增加传动系模块20的效率。另外，定子还有助于由水喷射装置137产生的水射流成直线，即在水喷射装置137的纵向方向上被引导。吊舱40的喷嘴部141包括吊舱40的具有减小内径的部段，因此有助于增加喷嘴部141的出口处的排出水射流的速度。吊舱40、定子140和可选的入口导引叶片138制成或提供为一个实体或组件。吊舱40的直径优选地大于马达外壳的直径。
192.所述传动系模块30的连接器装置35可以接纳在电力模块50中，如从图1和图6中可获知的。
193.还称为推进系统的传动系系统60包括电力模块50和传动系模块30。传动系模块30配置成安装至所述水路航行器的壳体模块20的底侧。传动系系统60为独立防水的，以及能够独立于壳体模块20操作。因此，电力模块50和传动系模块30在壳体模块20的外部一起工作。
194.在优选的实施方式中，传动系系统包括布置成被水环绕的电子速度控制器(esc)36，以在操作期间从esc36浸没入的环绕水为esc36提供被动冷却。
195.应理解，除非明确说明，本公开的实施方式一般可组合。

技术特征：
1.一种模块化电动机动水路航行器(10)，所述模块化电动机动水路航行器包括：壳体模块(20)和传动系系统(60)；所述传动系系统(60)包括电力模块(50)和传动系模块(30)，其中，所述传动系模块(30)配置成布置在所述壳体模块(20)的底侧处；以及其中，所述壳体模块(20)、所述传动系模块(30)和所述电力模块(50)构成能够组装以形成所述模块化电动机动水路航行器(10)的模块的形式的独立子组件，其中，所述壳体模块(20)包括至少一个通孔(11)，所述至少一个通孔(11)从所述壳体模块(20)的上侧延伸穿过所述壳体模块(20)至所述壳体模块(20)的下侧，其中，所述通孔(11)提供开口，所述开口用于通过其在所述电力模块(50)和所述传动系模块(30)之间进行机械和电气连接，以及其中，所述壳体模块(20)的上表面形成配置成接纳所述电力模块(50)的敞开舱室(24)。2.根据权利要求1所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述传动系系统(60)配置成独立于所述壳体模块(20)操作。3.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述传动系模块(30)和所述电力模块(50)在所述模块化电动机动水路航行器(10)的操作期间在所述壳体模块(20)的外部操作。4.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述电力模块(50)和所述传动系模块(30)以能拆卸的方式附接在所述壳体模块(20)的相反侧上。5.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述通孔(11)将所述模块化电动机动水路航行器(10)的上侧与下侧流体地连接。6.根据权利要求5所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述通孔(11)与所述敞开舱室(24)流体连通。7.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述敞开舱室(24)配置成在所述电力模块(50)布置在所述敞开舱室(24)中时允许水在所述敞开舱室中流动，从而使得所述电力模块(50)能够成为至少部分地浸没在水中。8.根据权利要求7所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，流入所述敞开舱室(24)的冷却水被允许经由所述通孔(11)通过所述壳体模块(20)排出。9.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述壳体模块(20)的底侧包括长形凹部或凹陷部(150)，所述长形凹部或凹陷部(150)在所述壳体模块(20)的纵向方向上延伸并且配置成接纳所述传动系模块(30)。10.根据权利要求9所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述壳体模块(20)的邻近所述长形凹部或所述凹陷部(150)的表面包括平整的边缘，以在所述壳体模块(20)的所述表面和所述长形凹部或所述凹陷部(150)之间形成光滑的流体动力过渡部。11.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述模块化电动机动水路航行器为水翼船式的水路航行器、机动冲浪板、机动滑水板、水上摩托艇、水上摩托车、水上无人机、水下无人机、水下航行器、水下个人航行器、潜水艇或船艇中的一者。12.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述传动系模块(30)包括至少一个马达(31)，所述至少一个马达(31)与至少一个推进构件(32、139)传动连
接，其中，在操作期间，水对所述至少一个马达(31)提供被动水冷。13.根据权利要求1或2所述的模块化电动机动水路航行器(10)，其中，所述传动系模块(30)包括布置成被水环绕的电子速度控制器(36)，以在操作期间从所述电子速度控制器(36)浸没入的环绕水为所述电子速度控制器(36)提供被动冷却。

技术总结
在本发明的一个方面中，提供了一种模块化电动机动水路航行器(10)，该水路航行器包括壳体模块(20)和传动系系统(60)。传动系系统(60)包括电力模块(50)和传动系模块(30)。传动系模块(30)配置成布置在壳体模块(20)的底侧。块(30)配置成布置在壳体模块(20)的底侧。块(30)配置成布置在壳体模块(20)的底侧。


技术研发人员：P
受保护的技术使用者：赖德艾威克公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2023/6/7