一种水下机器人结构制造技术

本实用新型专利技术公开一种可重组及灵活配置机载设备的水下机器人结构，具体为模块化结构，其外形呈流线形，引流模块位于流线形最前端，推进器模块位于流线形尾部，引流模块与推进器模块之间具有中间过渡部分，间过渡部分包括标准负载舱、航向调整模块，其中：标准负载舱与航向调整模块为模块化组合结构，位于引流模块和推进器模块之间，构成完整的水下机器人；本实用新型专利技术各模块具有互换性配合，可以不按次序、随意调配各模块的布置形式及增减模块的数量；它具有效率高、重组快速、机动灵活、隐蔽性好、成本低、通用性好、携带方便、功能多样化、安全性好等特点，适用于海洋国土资源与环境调查、国防安全、海洋工程以及相关水产产业。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及水下机器人，具体地说是实现水下机器人可重组及灵活配置机载设备等功能的水下机器人结构，它适用于海洋国土资源与环境调查、国防安全、海洋工程以及相关水产产业等。
技术介绍
随着材料、自动控制、水声通信、计算机、水下导航和能源等技术的进步，水下机器人趋于低成本、小型化及多功能化，目前，水下机器人在可重组性，功能模块灵活配置等方面有很大的发展空间；从结构上看，水下机器人可分为框架结构和浮筒结构两类，其中框架结构水下机器人由框架组成本体，在本体上配置功能性负载、浮力材及驱动器；它在水中，所述浮力材为其提供悬浮力，所述驱动器使其产生运动，所述功能性负载用以完成指定功能；整个框架被括在一层蒙皮内，使水下机器人形线流畅。由于槽道容易破坏本体水周围的流层，所以这种结构增大了下机器人的粘滞阻力，使其能耗增大、效率降低；同时，由于置换或增减功能性模块会对破坏下机器人本体的完整性，所以只能为每一条下机器人定制一套框架，因此这种结构的互换性低，成本高。浮筒式水下机器人主要由浮筒组成水下机器人本体，其功能性负载装入浮筒内并由浮筒为其提供悬浮力。它分为径向及轴向排列两种，径向排列的水下机器人是将浮筒轴向平行地布置在固定框架上；这种结构同样不适用于更换及变化功能性负载；轴向排列的水下机器人将浮筒轴心布置同一直线上并利用螺纹副来连接成一个整体；这种结构使得各模块在安装与拆卸时要逐个操作，程序繁琐，不能应对突发事件。
技术实现思路
本技术提供一种可以实现水下机器人快速重组、灵活功能配置、效率高及成本低的水下机器人结构。本技术技术方案如下具体为模块化结构，其外形呈流线形，引流模块位于流线形最前端，推进器模块位于流线形尾部，引流模块与推进器模块之间具有中间过渡部分，中间过渡部分包括标准负载舱、航向调整模块，其中标准负载舱与航向调整模块为模块化组合结构，位于引流模块和推进器模块之间，构成完整的水下机器人；航向调整模块包括舵密封腔体、舵连轴器、舵、密封法兰、舵杆、双输出轴电机、轴承，其中舵通过穿过舵密封腔体侧壁的舵杆与舵连轴器相连接，并与安装在位于舵密封腔体中的双输出轴电机成为一体，密封法兰与轴承安装在舵杆上；两个航向调整模块在水下机器人径向方向布置成X型或十型；推进器模块包括艉连接舱、水密接插件、压力补偿器、浮力材，螺旋桨、密封法兰、艉密封体、传动轴、艉连轴器、单轴电机、充油舱、过渡环、轴承，其中充油舱为П型空腔柱体，其下部为筒状结构，筒外设散热片；在散热片之间设浮力材，压力补偿器安装在浮力材的空腔中并通过油管与充油舱的内腔相连通；充油舱内部安装有单轴电机，单轴电机安装在艉密封体上，并通过与其连接的艉连轴器与传动轴相连，传动轴穿过封堵于充油舱下端面的艉密封体及密封法兰与螺旋桨连接；轴承在传动轴上。本技术所述标准负载舱安装在航向调整模块之间，或安装在航向调整模块及航向调整模块与引流模块和/或航向调整模块与推进器模块之间；本技术所述标准负载舱亦可通过连接体与航向调整模块组合成中间过渡部分，位于引流模块和推进器模块之间；标准负载舱通过连接体安装在航向调整模块之间，或安装在航向调整模块及航向调整模块与引流模块和/或航向调整模块与推进器模块之间；其中标准负载舱、连接体及航向调整模块在水下机器人的轴向可以不按次序地随意装配；标准负载舱及连接体的数量也可以增加或减少。所述引流模块为U型空腔，其头部为半球状腔体，柱体侧壁下部设有通孔；连接体为柱状结构；其中部为空腔，在柱体外表面中部设径向凸台，其柱体两端外表面设螺纹孔及密封槽；连接体中螺纹孔不穿透连接体侧壁，且置于两个密封槽之间；标准负载舱为空腔柱体，其长度视负载而定；标准负载舱的两端设有通孔；标准负载舱的端面内壁设倒角；航向调整模块中舵密封腔体为两端对称的空腔柱体，柱体的中部外凸，并设两个同轴的阶梯孔，在舵密封腔体的柱体两端外表面部设螺纹孔及密封槽，螺纹孔置于两密封槽之间，其深度不穿透舵密封腔体侧壁；推进器模块中所述艉密封体具有梯形旋转体底座，在梯形旋转体上端面设置一空心柱体，底座上端面设有螺纹孔及密封槽，密封槽位于螺纹孔外侧；空心柱体的顶端为法兰，其侧壁设有通孔；梯形旋转体底座下底面设有阶梯孔及螺纹孔；所述螺纹孔均不穿透艉密封体；航向调整模块或推进器模块中所述密封法兰为中空的塔状结构，其外型与舵密封腔体或艉密封体侧壁上的阶梯孔相适应，其底面分布有通孔；其内腔与外部柱面中部分别设密封槽；密封法兰与轴承安装在舵杆或传动轴上，并位于弹性挡圈与舵杆的凸台或弹性挡圈与传动轴的凸台之间；推进器模块中密封法兰与传动轴之间设密封圈，艉连接舱与充油舱之间设密封圈；航向调整模块中密封法兰与舵密封腔体之间设有密封圈；推进器模块中轴承在传动轴上并置于密封法兰与弹性挡圈之间；艉连接舱通过螺栓和过渡环与充油舱安装在一起。本技术具有如下优点1.功能配置灵活。由于各模块的径向尺寸具有互换性配合，因此它们在轴向可以相互置换及随意增加或减少功能性舱段模块。2.可重组性好。各模块通过螺纹副安装为一体；更换模块时，只要脱开固定相邻模块的螺钉即可，不须按照次序卸除其它模块，操作程序简单、快速。3.效率高。水下机器人的流线外形减小了其运动时对外界流场的扰动，降低了外界流场对其本体的粘滞阻力；同时，与多桨推进方式相比，单桨推进方式也降低了磁场对电流的损耗。4.成本低。除推进器模块及航向调整模块中的部分部件由金属材料制作外，其它大部分部件均可由非金属材料进行注模加工而成，从而可以降低加工成本；由于各模块的径向尺寸具有互换性配合，因而可以批量生产或购置市场上出售的管材进行微量处理后使用。5.机动灵活、携带方便。各模块在运输过程中可以从整体上卸除，单独进行运送，增加了水下机器人的机动性。附图说明图1-1为水下机器人模块化结构实施例1剖视图。图1-2为水下机器人模块化结构实施例2剖视图。图1-3为水下机器人模块化结构实施例3剖视图。图2为图1-1的A向视图。图3为图1-1中引流模块剖视图。图4为图1-1中连接体剖视图。图5为图1-1中标准负载舱剖视图。图6为图1-1中航向调整模块剖视图。图7为航向调整模块和推进器模块中密封法兰剖视图。图8为图6中舵密封腔体连剖视图。图9为图1中推进器模块剖视图。图10为图9中艉连接舱剖视图。图11为图10的B向视图(关于A-A中心线对称)。图12为图9中艉密封体剖视图。图13为图9中充油舱剖视图。图14为图13的C向视图(关于B-B中心线对称)。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术作进一步详细说明。实施例1本装置由引流模块1、连接体3、标准负载舱2、两个航向调整模块28、推进器模块29组成，其外形呈流线形(如图1-1所示)；引流模块1位于流线形最前端，作为水下机器人的艏；推进器模块29位于流线形尾部，作为水下机器人的艉；两个航向调整模块28分别设置安装在引流模块1的底端及推进器模块29中艉连接舱7的顶端(其中一个航向调整模块28中舵杆19与另一个航向调整模块28中舵杆19垂直或交叉设置)。一组标准负载舱2通过连接体3相连接后安装在航向调整模块28之间，作为流线形中间过渡部分；一个航向调整模块28与推进器模块29相连接，另一个航向调整模块28通过螺栓与引流模块1连接，成为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下机器人结构，引流模块（１）位于流线形最前端，推进器模块（２９）位于流线形尾部，引流模块（１）与推进器模块（２９）之间具有中间过渡部分，其外形呈流线形，其特征在于：为模块化结构，中间过渡部分包括标准负载舱（２）、航向调整模块（２８），其中：标准负载舱（２）与航向调整模块（２８）为模块化组合结构，位于引流模块（１）和推进器模块（２９）之间，构成完整的水下机器人；航向调整模块（２８）包括舵密封腔体（４）、舵连轴器（５）、舵（６）、密封法兰（１２）、舵杆（１９）、双输 出轴电机（２０）、轴承（２３），其中：舵（６）通过穿过舵密封腔体（４）侧壁的舵杆（１９）与舵连轴器（５）相连接，并与安装在位于舵密封腔体（４）中的双输出轴电机（２０）成为一体，密封法兰（１２）与轴承（２３）安装在舵杆（１９）上；推进 器模块（２９）包括艉连接舱（７）、水密接插件（８）、压力补偿器（９）、浮力材（１０），螺旋桨（１１）、密封法兰（１２）、艉密封体（１３）、传动轴（１４）、艉连轴器（１５）、单轴电机（１６）、充油舱（１７）、过渡环（１８）、轴承（２３），其中：充油舱（１７）为∏型空腔柱体，其下部为筒状结构，筒外设散热片（２６）；在散热片（２６）之间设浮力材（１０），压力补偿器（９）安装在浮力材（１０）的空腔中并通过油管（２４）与充油舱（１７）的内腔相连通；充油舱（１７）内部安装有单轴电机（１６），单轴电机（１６）安装在艉密封体（１３）上，并通过与其连接的艉连轴器（１５）与传动轴（１４）相连，传动轴（１４）穿过封堵于充油舱（１７）下端面的艉密封体（１３）及密封法兰（１２）与螺旋桨（１１）连接；轴承（２３）在传动轴（１４）上。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张银亮，李一平，李硕，马骥，康守权，燕奎臣，梁景洪，王棣棠，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]