專利名稱：一種水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及水下機(jī)器人，具體地說是實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人可重組及靈活配置機(jī)載設(shè)備等功能的水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，它適用于海洋國(guó)土資源與環(huán)境調(diào)查、國(guó)防安全、海洋工程以及相關(guān)水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)等。
背景技術(shù)：
隨著材料、自動(dòng)控制、水聲通信、計(jì)算機(jī)、水下導(dǎo)航和能源等技術(shù)的進(jìn)步，水下機(jī)器人趨于低成本、小型化及多功能化，目前，水下機(jī)器人在可重組性，功能模塊靈活配置等方面有很大的發(fā)展空間；從結(jié)構(gòu)上看，水下機(jī)器人可分為框架結(jié)構(gòu)和浮筒結(jié)構(gòu)兩類，其中框架結(jié)構(gòu)水下機(jī)器人由框架組成本體，在本體上配置功能性負(fù)載、浮力材及驅(qū)動(dòng)器；它在水中，所述浮力材為其提供懸浮力，所述驅(qū)動(dòng)器使其產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所述功能性負(fù)載用以完成指定功能；整個(gè)框架被括在一層蒙皮內(nèi)，使水下機(jī)器人形線流暢。由于槽道容易破壞本體水周圍的流層，所以這種結(jié)構(gòu)增大了下機(jī)器人的粘滯阻力，使其能耗增大、效率降低；同時(shí)，由于置換或增減功能性模塊會(huì)對(duì)破壞下機(jī)器人本體的完整性，所以只能為每一條下機(jī)器人定制一套框架，因此這種結(jié)構(gòu)的互換性低，成本高。
浮筒式水下機(jī)器人主要由浮筒組成水下機(jī)器人本體，其功能性負(fù)載裝入浮筒內(nèi)并由浮筒為其提供懸浮力。它分為徑向及軸向排列兩種，徑向排列的水下機(jī)器人是將浮筒軸向平行地布置在固定框架上；這種結(jié)構(gòu)同樣不適用于更換及變化功能性負(fù)載；軸向排列的水下機(jī)器人將浮筒軸心布置同一直線上并利用螺紋副來連接成一個(gè)整體；這種結(jié)構(gòu)使得各模塊在安裝與拆卸時(shí)要逐個(gè)操作，程序繁瑣，不能應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種可以實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人快速重組、靈活功能配置、效率高及成本低的水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型技術(shù)方案如下具體為模塊化結(jié)構(gòu)，其外形呈流線形，引流模塊位于流線形最前端，推進(jìn)器模塊位于流線形尾部，引流模塊與推進(jìn)器模塊之間具有中間過渡部分，中間過渡部分包括標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙、航向調(diào)整模塊，其中標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙與航向調(diào)整模塊為模塊化組合結(jié)構(gòu)，位于引流模塊和推進(jìn)器模塊之間，構(gòu)成完整的水下機(jī)器人；航向調(diào)整模塊包括舵密封腔體、舵連軸器、舵、密封法蘭、舵桿、雙輸出軸電機(jī)、軸承，其中舵通過穿過舵密封腔體側(cè)壁的舵桿與舵連軸器相連接，并與安裝在位于舵密封腔體中的雙輸出軸電機(jī)成為一體，密封法蘭與軸承安裝在舵桿上；兩個(gè)航向調(diào)整模塊在水下機(jī)器人徑向方向布置成X型或十型；推進(jìn)器模塊包括艉連接艙、水密接插件、壓力補(bǔ)償器、浮力材，螺旋槳、密封法蘭、艉密封體、傳動(dòng)軸、艉連軸器、單軸電機(jī)、充油艙、過渡環(huán)、軸承，其中充油艙為П型空腔柱體，其下部為筒狀結(jié)構(gòu)，筒外設(shè)散熱片；在散熱片之間設(shè)浮力材，壓力補(bǔ)償器安裝在浮力材的空腔中并通過油管與充油艙的內(nèi)腔相連通；充油艙內(nèi)部安裝有單軸電機(jī)，單軸電機(jī)安裝在艉密封體上，并通過與其連接的艉連軸器與傳動(dòng)軸相連，傳動(dòng)軸穿過封堵于充油艙下端面的艉密封體及密封法蘭與螺旋槳連接；軸承在傳動(dòng)軸上。
本實(shí)用新型所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙安裝在航向調(diào)整模塊之間，或安裝在航向調(diào)整模塊及航向調(diào)整模塊與引流模塊和/或航向調(diào)整模塊與推進(jìn)器模塊之間；本實(shí)用新型所述標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙亦可通過連接體與航向調(diào)整模塊組合成中間過渡部分，位于引流模塊和推進(jìn)器模塊之間；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙通過連接體安裝在航向調(diào)整模塊之間，或安裝在航向調(diào)整模塊及航向調(diào)整模塊與引流模塊和/或航向調(diào)整模塊與推進(jìn)器模塊之間；其中標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙、連接體及航向調(diào)整模塊在水下機(jī)器人的軸向可以不按次序地隨意裝配；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙及連接體的數(shù)量也可以增加或減少。
所述引流模塊為U型空腔，其頭部為半球狀腔體，柱體側(cè)壁下部設(shè)有通孔；連接體為柱狀結(jié)構(gòu)；其中部為空腔，在柱體外表面中部設(shè)徑向凸臺(tái)，其柱體兩端外表面設(shè)螺紋孔及密封槽；連接體中螺紋孔不穿透連接體側(cè)壁，且置于兩個(gè)密封槽之間；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙為空腔柱體，其長(zhǎng)度視負(fù)載而定；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙的兩端設(shè)有通孔；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙的端面內(nèi)壁設(shè)倒角；航向調(diào)整模塊中舵密封腔體為兩端對(duì)稱的空腔柱體，柱體的中部外凸，并設(shè)兩個(gè)同軸的階梯孔，在舵密封腔體的柱體兩端外表面部設(shè)螺紋孔及密封槽，螺紋孔置于兩密封槽之間，其深度不穿透舵密封腔體側(cè)壁；推進(jìn)器模塊中所述艉密封體具有梯形旋轉(zhuǎn)體底座，在梯形旋轉(zhuǎn)體上端面設(shè)置一空心柱體，底座上端面設(shè)有螺紋孔及密封槽，密封槽位于螺紋孔外側(cè)；空心柱體的頂端為法蘭，其側(cè)壁設(shè)有通孔；梯形旋轉(zhuǎn)體底座下底面設(shè)有階梯孔及螺紋孔；所述螺紋孔均不穿透艉密封體；航向調(diào)整模塊或推進(jìn)器模塊中所述密封法蘭為中空的塔狀結(jié)構(gòu)，其外型與舵密封腔體或艉密封體側(cè)壁上的階梯孔相適應(yīng)，其底面分布有通孔；其內(nèi)腔與外部柱面中部分別設(shè)密封槽；密封法蘭與軸承安裝在舵桿或傳動(dòng)軸上，并位于彈性擋圈與舵桿的凸臺(tái)或彈性擋圈與傳動(dòng)軸的凸臺(tái)之間；推進(jìn)器模塊中密封法蘭與傳動(dòng)軸之間設(shè)密封圈，艉連接艙與充油艙之間設(shè)密封圈；航向調(diào)整模塊中密封法蘭與舵密封腔體之間設(shè)有密封圈；推進(jìn)器模塊中軸承在傳動(dòng)軸上并置于密封法蘭與彈性擋圈之間；艉連接艙通過螺栓和過渡環(huán)與充油艙安裝在一起。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.功能配置靈活。
由于各模塊的徑向尺寸具有互換性配合，因此它們?cè)谳S向可以相互置換及隨意增加或減少功能性艙段模塊。
2.可重組性好。
各模塊通過螺紋副安裝為一體；更換模塊時(shí)，只要脫開固定相鄰模塊的螺釘即可，不須按照次序卸除其它模塊，操作程序簡(jiǎn)單、快速。
3.效率高。
水下機(jī)器人的流線外形減小了其運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)外界流場(chǎng)的擾動(dòng)，降低了外界流場(chǎng)對(duì)其本體的粘滯阻力；同時(shí)，與多槳推進(jìn)方式相比，單槳推進(jìn)方式也降低了磁場(chǎng)對(duì)電流的損耗。
4.成本低。
除推進(jìn)器模塊及航向調(diào)整模塊中的部分部件由金屬材料制作外，其它大部分部件均可由非金屬材料進(jìn)行注模加工而成，從而可以降低加工成本；由于各模塊的徑向尺寸具有互換性配合，因而可以批量生產(chǎn)或購置市場(chǎng)上出售的管材進(jìn)行微量處理后使用。
5.機(jī)動(dòng)靈活、攜帶方便。
各模塊在運(yùn)輸過程中可以從整體上卸除，單獨(dú)進(jìn)行運(yùn)送，增加了水下機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性。


圖1-1為水下機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)實(shí)施例1剖視圖。
圖1-2為水下機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)實(shí)施例2剖視圖。
圖1-3為水下機(jī)器人模塊化結(jié)構(gòu)實(shí)施例3剖視圖。
圖2為圖1-1的A向視圖。
圖3為圖1-1中引流模塊剖視圖。
圖4為圖1-1中連接體剖視圖。
圖5為圖1-1中標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙剖視圖。
圖6為圖1-1中航向調(diào)整模塊剖視圖。
圖7為航向調(diào)整模塊和推進(jìn)器模塊中密封法蘭剖視圖。
圖8為圖6中舵密封腔體連剖視圖。
圖9為圖1中推進(jìn)器模塊剖視圖。
圖10為圖9中艉連接艙剖視圖。
圖11為圖10的B向視圖(關(guān)于A-A中心線對(duì)稱)。
圖12為圖9中艉密封體剖視圖。
圖13為圖9中充油艙剖視圖。
圖14為圖13的C向視圖(關(guān)于B-B中心線對(duì)稱)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1本裝置由引流模塊1、連接體3、標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2、兩個(gè)航向調(diào)整模塊28、推進(jìn)器模塊29組成，其外形呈流線形(如圖1-1所示)；引流模塊1位于流線形最前端，作為水下機(jī)器人的艏；推進(jìn)器模塊29位于流線形尾部，作為水下機(jī)器人的艉；兩個(gè)航向調(diào)整模塊28分別設(shè)置安裝在引流模塊1的底端及推進(jìn)器模塊29中艉連接艙7的頂端(其中一個(gè)航向調(diào)整模塊28中舵桿19與另一個(gè)航向調(diào)整模塊28中舵桿19垂直或交叉設(shè)置)。一組標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2通過連接體3相連接后安裝在航向調(diào)整模塊28之間，作為流線形中間過渡部分；一個(gè)航向調(diào)整模塊28與推進(jìn)器模塊29相連接，另一個(gè)航向調(diào)整模塊28通過螺栓與引流模塊1連接，成為一個(gè)完整的水下機(jī)器人；本實(shí)施例1中的具體連接為用螺釘通過引流模塊1的通孔及航向調(diào)整模塊28中舵密封腔體4的螺紋孔將引流模塊1與航向調(diào)整模塊28安裝為一體；舵密封腔體4密封槽內(nèi)的密封圈21置于引流模塊1與航向調(diào)整模塊28之間并將它們的間隙封閉；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2的一端也通過螺釘與舵密封腔體4的另一端相連接；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2的另一端由螺釘與連接體3相連接，連接體3又?jǐn)U展出另外一段連接體3及兩段標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2；在標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2靠近艉部的一端安裝航向調(diào)整模塊28，其中的舵桿19與艏部的航向調(diào)整模塊28中的舵桿19垂直；舵密封腔體4的另一端通過艉連接艙7與推進(jìn)器模塊29相連接；于是引流模塊1、連接體3、標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2、航向調(diào)整模塊28、推進(jìn)器模塊29成為一體。其中引流模塊1為U型空腔，如圖1-1、2、3所示，其頭部為半球狀腔體；沿著半球狀體的底面方向，在其底面的邊緣處設(shè)置一空腔柱體，柱體表面與半球狀體的相切；柱體側(cè)壁下部設(shè)有通孔；引流模塊1的側(cè)壁可根據(jù)需要制成不同結(jié)構(gòu)(例如挖洞、粘貼附件等)來放置傳感器等負(fù)載設(shè)備。在水下機(jī)器人前進(jìn)過程中，引流模塊1的半球狀體能夠引導(dǎo)水流形成有規(guī)則的流層；這種流層附著在水下機(jī)器人表面，減少水下機(jī)器人在前進(jìn)過程中的阻力。
連接體3為柱狀結(jié)構(gòu)；其中部為空腔，如圖1-1、4所示，在柱體外表面中部設(shè)徑向凸臺(tái)，其外徑與引流模塊1外徑相同，其柱體兩端外表面設(shè)螺紋孔及密封槽，其中螺紋孔不穿透連接體3側(cè)壁，且置于兩個(gè)密封槽之間。
標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2為空腔柱體，如圖1-1、5所示，柱體徑向尺寸與引流模塊1相同，其端面內(nèi)壁設(shè)倒角，以利于密封圈21進(jìn)入柱體內(nèi)腔；其長(zhǎng)度視負(fù)載而定；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2與連接體3具有互換性，在水下機(jī)器人的軸向可以不按次序地隨意裝配；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2的兩端設(shè)有通孔，柱體中部的側(cè)壁可制成不同的結(jié)構(gòu)形式(例如挖洞、粘貼用于固定負(fù)載的附件等)。
航向調(diào)整模塊28由舵6、舵桿19、密封法蘭12、軸承23、彈性擋圈22、密封圈21、舵連軸器5、雙輸出軸電機(jī)20、舵密封腔體4組成，如圖1-1、6、7、8所示，其中舵6通過穿過舵密封腔體4側(cè)壁的舵桿19與舵連軸器5相連接，并與位于舵密封腔體4中的雙輸出軸電機(jī)20成為一體，在舵桿19與舵6的連接處設(shè)有凸臺(tái)30，在靠近舵連軸器5處的舵桿19上設(shè)置彈性擋圈22；密封法蘭12與軸承23安裝在舵桿19上并位于彈性擋圈22與舵桿19的凸臺(tái)30之間；密封法蘭12安裝在軸承23外側(cè)，其頂部與軸承23外圈端部配合，軸承23內(nèi)圈端部與彈性擋圈22配合，軸承23與舵桿19過盈配合；密封法蘭12內(nèi)腔的密封圈21在密封法蘭12內(nèi)腔與舵桿19之間產(chǎn)生彈性形變并以此來密封其間隙；此時(shí)，舵6、舵桿19、密封法蘭12、軸承23、彈性擋圈22、密封圈21組成一體；它們通過密封法蘭12的通孔由螺栓將其固定在舵密封腔體4側(cè)壁的階梯孔內(nèi)并使舵桿19通過舵連軸器5與雙輸出軸電機(jī)20相連接；密封法蘭12外側(cè)的密封圈21通過自身形變來封閉舵密封腔體4與密封法蘭12之間的間隙。傳動(dòng)力矩由雙輸出軸電機(jī)20通過舵連軸器5傳遞到舵桿19上，舵桿19在軸承23的支持下轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)舵6旋轉(zhuǎn)。
所述舵桿19與舵6為一體化結(jié)構(gòu)，其上開有用于放置彈性擋圈22的溝槽。
所述密封法蘭12為中空的塔狀結(jié)構(gòu)，其外型與舵密封腔體4或艉密封體13側(cè)壁上的階梯孔相適應(yīng)，如圖1-1、6、7所示，其底面分布有通孔；其內(nèi)腔與外部柱面中部分別設(shè)密封槽，其頂部柱面的邊緣沿柱面方向向上凸起并與軸承23外圈端面相配合。
所述舵密封腔體4為兩端對(duì)稱的空腔柱體，如圖1-1、6、8所示，柱體的中部外凸，在凸起部分設(shè)兩個(gè)同軸的階梯孔，孔中心線與舵密封腔體4軸線垂直；在舵密封腔體4的柱體兩端外表面設(shè)螺紋孔及密封槽，螺紋孔置于兩密封槽之間，其深度不穿透舵密封腔體4側(cè)壁。
推進(jìn)器模塊29由艉連接艙7、水密接插件8、充油艙17、單軸電機(jī)16、艉連軸器15、艉密封體13、密封法蘭12、密封圈21、軸承23、彈性擋圈22、浮力材10，傳動(dòng)軸14、螺旋槳11、壓力補(bǔ)償器9、過渡環(huán)18組成，如圖1-1、9、10、11、12、13、14所示，其中艉連接艙7通過螺栓和過渡環(huán)18與充油艙17安裝在一起，艉連接艙7與充油艙17之間設(shè)密封圈21。充油艙17為П型空腔柱體，其下部為筒狀結(jié)構(gòu)，筒外設(shè)散熱片26；在散熱片26之間設(shè)浮力材10，壓力補(bǔ)償器9安裝在浮力材10的空腔中并通過油管24與充油艙17的內(nèi)腔相連通；充油艙17內(nèi)部安裝有單軸電機(jī)16，單軸電機(jī)16安裝在艉密封體13上，并通過與其連接的艉連軸器15與傳動(dòng)軸14相連，傳動(dòng)軸14穿過封堵于充油艙17下端面的艉密封體13及密封法蘭12與螺旋槳11連接，密封法蘭12與傳動(dòng)軸14之間設(shè)密封圈21；在密封法蘭12遠(yuǎn)離螺旋槳11的端面安裝軸承23，軸承23在傳動(dòng)軸14上并置于密封法蘭12與彈性擋圈22之間；艉連接艙7底部設(shè)通孔。
安裝有散熱片26的充油艙17與通過各自邊緣上的U型豁口32用螺栓連接為一體，位于艉連接艙7下表面的密封圈21在螺栓預(yù)緊力的作用下產(chǎn)生形變，封閉了充油艙17與艉連接艙7之間的間隙；過渡環(huán)18安裝在浮力材10與艉連接艙7之間并置于充油艙17之外；充油艙17的底端面徑向尺寸小于水下機(jī)器人整體徑向尺寸，在有U型豁口32的端面上方設(shè)凹槽31；過渡環(huán)18安裝在充油艙17的凹槽31及浮力材10端面的外部，遮蔽了艉連接艙7與充油艙17之間的間隙，使水下機(jī)器人周圍的流場(chǎng)免受間隙的擾動(dòng)，從而減少水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力；壓力補(bǔ)償器9安裝在浮力材10的空腔中并通過油管24與充油艙17的內(nèi)腔相連通；螺栓通過浮力材10本體上的沉孔與充油艙17上的內(nèi)螺紋孔25旋合，將浮力材10安裝在散熱片26之間的間隙內(nèi)；艉密封體13通過充油艙17下端面的通孔及自身的螺紋孔和充油艙17形成一體，安裝在艉密封體13上端面的密封圈21在艉密封體13與充油艙17之間的壓力作用下產(chǎn)生彈性變形，艉密封體13與充油艙17之間的間隙被封閉。單軸電機(jī)16安裝在艉密封體13上；密封法蘭12與軸承23安裝在位于彈性擋圈22及傳動(dòng)軸14的凸臺(tái)30之間的傳動(dòng)軸14上；密封法蘭12安裝在軸承23外側(cè)，其頂部與軸承23外圈端面配合，軸承23內(nèi)圈端面與彈性擋圈22配合；軸承23與傳動(dòng)軸14過盈配合；密封圈21安裝在密封法蘭12與傳動(dòng)軸14之間并封閉它們之間的間隙；密封法蘭12安裝在艉密封體13的階梯孔內(nèi)，并使傳動(dòng)軸14的一端進(jìn)入艉連軸器15內(nèi)部；通過艉密封體13柱體側(cè)壁的通孔用螺釘將艉連軸器15與傳動(dòng)軸14固定為一體；安裝在密封法蘭12與艉密封體13之間的密封圈21封閉它們之間的間隙。
絕緣油27通過設(shè)置在艉連接艙7底部的通孔被注入到充油艙17的內(nèi)腔，水密接插件8安裝在所述通孔處，并將其與艉連接艙7之間的間隙封閉；絕緣油被封閉在充油艙17空腔中。
傳動(dòng)力矩由單軸電機(jī)16通過艉連軸器15傳遞到傳動(dòng)軸14上，傳動(dòng)軸14在軸承23的支持下轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)螺旋槳11轉(zhuǎn)動(dòng)；單軸電機(jī)16高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的熱量經(jīng)絕緣油27由充油艙17的本體及其散熱片26散向外部水域；壓力補(bǔ)償器9使水下機(jī)器人在不同水深時(shí)充油艙17內(nèi)腔的壓力始終大于外部水域的壓力，所以能防止密封圈21磨損時(shí)外部水域的水進(jìn)入充油艙17內(nèi)腔，避免單軸電機(jī)16短路；所述傳動(dòng)軸14上設(shè)有放置彈性擋圈22用的溝槽及與密封法蘭12相配合的凸臺(tái)30，它與螺旋槳11連為一體。
所述艉連接艙7為凹型柱體，如圖1-1、9、10、11所示，其頂端敞口部分與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2的徑向尺寸相同并在設(shè)有與連接體3及舵密封腔體4徑向的螺紋孔相對(duì)應(yīng)通孔；在其底部設(shè)有通孔，用以安裝水密接插件8；在其非敞口部分的底部設(shè)有凹槽31并以此凹槽31將艉連接艙7本體下部隔出一盤狀物，在盤狀物的周邊設(shè)有多個(gè)U型豁口32(如圖10、11所示)；盤狀物下表面設(shè)密封槽；所述盤狀物的外徑略小于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2的外徑。
充油艙17為∏型空腔柱體，如圖1-1、9、13、14所示，在其下端面的徑向方向設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)，其兩端面的徑向尺寸分別與相毗連的艉連接艙7及艉密封體13端面的徑向尺寸相同；在與艉連接艙7相對(duì)應(yīng)的端面上設(shè)有多個(gè)(在本實(shí)例中為4個(gè))U型豁口32；在下端面上設(shè)置用于安裝艉密封體13的通孔；在柱體外表面上分布有用以安裝浮力材10的內(nèi)螺紋柱25、油管24及沿柱面徑向輻射的散熱片26。
所述浮力材10與充油艙17一起構(gòu)成了水下機(jī)器人尾部的線型部分，浮力材10是尾部線型旋轉(zhuǎn)體的一部分，它填充了充油艙17散熱片間的間隙，其本體上設(shè)有與充油艙17內(nèi)螺紋柱25相對(duì)應(yīng)的沉孔；浮力材10由離水型小密度材料制成，這種材料能為水下機(jī)器人提供浮力；在其中一塊浮力材10內(nèi)表面為壓力補(bǔ)償器9作出階梯空腔。
所述過渡環(huán)18是一個(gè)薄體柱狀物，它置于浮力材10與充油艙17之間，遮蔽了艉連接艙7與充油艙17的槽道。
所述艉密封體13為金屬材料，如圖1-1、9、12所示，其底座為梯形旋轉(zhuǎn)體；在梯形旋轉(zhuǎn)體上端面設(shè)置一空心柱體、螺紋孔及密封槽，密封槽位于螺紋孔外側(cè)；空心柱體的頂端設(shè)有用于安裝電機(jī)的法蘭，其側(cè)壁設(shè)有通孔，此通孔用于安裝艉連軸器15上的螺釘；梯形旋轉(zhuǎn)體下底面上設(shè)有階梯孔及與密封法蘭12相對(duì)應(yīng)的螺紋孔；所述螺紋孔均不穿透艉密封體13。
引流模塊1及艉連接艙7的徑向尺寸與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2一致，它們?cè)谳S向方向分別和連接體3及舵密封腔體4具有互換性配合；它們通過徑向的通孔及螺紋孔由螺釘將其安裝為一體，同時(shí)，位于連接體3及舵密封腔體4密封槽內(nèi)的密封圈21在引流模塊1、艉連接艙7及與標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2內(nèi)壁的擠壓下產(chǎn)生彈性變形，將其內(nèi)腔封閉；由于密封圈與各部件的配合部位在螺紋孔及安裝用通孔的內(nèi)部，且螺紋孔不穿透其本體(例連接體3或舵密封腔體4)，所以這種組合形式不破壞水下機(jī)器人內(nèi)腔的封閉性；根據(jù)需要，可將2個(gè)航向調(diào)整模塊28在水下機(jī)器人徑向方向布置成不同形式(例如X型或十型)，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2及連接體3的數(shù)量也可以增加或減少。
實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2安裝在航向調(diào)整模塊28之間(如圖1-2所示)。
實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于一組標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙2通過連接體3組合后安裝在航向調(diào)整模塊28之間及航向調(diào)整模塊28與引流模塊1和航向調(diào)整模塊28與推進(jìn)器模塊29之間(如圖1-3所示)。
權(quán)利要求1.一種水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，引流模塊(1)位于流線形最前端，推進(jìn)器模塊(29)位于流線形尾部，引流模塊(1)與推進(jìn)器模塊(29)之間具有中間過渡部分，其外形呈流線形，其特征在于為模塊化結(jié)構(gòu)，中間過渡部分包括標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)、航向調(diào)整模塊(28)，其中標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)與航向調(diào)整模塊(28)為模塊化組合結(jié)構(gòu)，位于引流模塊(1)和推進(jìn)器模塊(29)之間，構(gòu)成完整的水下機(jī)器人；航向調(diào)整模塊(28)包括舵密封腔體(4)、舵連軸器(5)、舵(6)、密封法蘭(12)、舵桿(19)、雙輸出軸電機(jī)(20)、軸承(23)，其中舵(6)通過穿過舵密封腔體(4)側(cè)壁的舵桿(19)與舵連軸器(5)相連接，并與安裝在位于舵密封腔體(4)中的雙輸出軸電機(jī)(20)成為一體，密封法蘭(12)與軸承(23)安裝在舵桿(19)上；推進(jìn)器模塊(29)包括艉連接艙(7)、水密接插件(8)、壓力補(bǔ)償器(9)、浮力材(10)，螺旋槳(11)、密封法蘭(12)、艉密封體(13)、傳動(dòng)軸(14)、艉連軸器(15)、單軸電機(jī)(16)、充油艙(17)、過渡環(huán)(18)、軸承(23)，其中充油艙(17)為п型空腔柱體，其下部為筒狀結(jié)構(gòu)，筒外設(shè)散熱片(26)；在散熱片(26)之間設(shè)浮力材(10)，壓力補(bǔ)償器(9)安裝在浮力材(10)的空腔中并通過油管(24)與充油艙(17)的內(nèi)腔相連通；充油艙(17)內(nèi)部安裝有單軸電機(jī)(16)，單軸電機(jī)(16)安裝在艉密封體(13)上，并通過與其連接的艉連軸器(15)與傳動(dòng)軸(14)相連，傳動(dòng)軸(14)穿過封堵于充油艙(17)下端面的艉密封體(13)及密封法蘭(12)與螺旋槳(11)連接；軸承(23)在傳動(dòng)軸(14)上。
2.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)安裝在航向調(diào)整模塊(28)之間，或安裝在航向調(diào)整模塊(28)及航向調(diào)整模塊(28)與引流模塊(1)和/或航向調(diào)整模塊(28)與推進(jìn)器模塊(29)之間。
3.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)通過連接體(3)與航向調(diào)整模塊(28)組合成中間過渡部分，位于引流模塊(1)和推進(jìn)器模塊(29)之間。
4.按照權(quán)利要求3所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)通過連接體(3)安裝在航向調(diào)整模塊(28)之間，或安裝在航向調(diào)整模塊(28)及航向調(diào)整模塊(28)與引流模塊(1)和/或航向調(diào)整模塊(28)與推進(jìn)器模塊(29)之間。
5.按照權(quán)利要求1～4之一所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于引流模塊(1)為U型空腔，其頭部為半球狀腔體，柱體側(cè)壁下部設(shè)有通孔。
6.按照權(quán)利要求1、2或4所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于連接體(3)為柱狀結(jié)構(gòu)；其中部為空腔，在柱體外表面中部設(shè)徑向凸臺(tái)，其柱體兩端外表面設(shè)螺紋孔及密封槽。
7.按照權(quán)利要求6所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于連接體(3)中螺紋孔不穿透連接體(3)側(cè)壁，且置于兩個(gè)密封槽之間。
8.按照權(quán)利要求1～4之一所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)為空腔柱體，其長(zhǎng)度視負(fù)載而定；標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)的兩端設(shè)有通孔。
9.按照權(quán)利要求8所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙(2)的端面內(nèi)壁設(shè)倒角。
10.按照權(quán)利要求1～4之一所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于兩個(gè)航向調(diào)整模塊(28)在水下機(jī)器人徑向方向布置成X型或十型。
11.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于航向調(diào)整模塊(28)中舵密封腔體(4)為兩端對(duì)稱的空腔柱體，柱體的中部外凸，并設(shè)兩個(gè)同軸的階梯孔，在舵密封腔體(4)的柱體兩端外表面部設(shè)螺紋孔及密封槽，螺紋孔置于兩密封槽之間，其深度不穿透舵密封腔體(4)側(cè)壁。
12.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于推進(jìn)器模塊(29)中所述艉密封體(13)具有梯形旋轉(zhuǎn)體底座，在梯形旋轉(zhuǎn)體上端面設(shè)置一空心柱體，底座上端面設(shè)有螺紋孔及密封槽，密封槽位于螺紋孔外側(cè)；空心柱體的頂端為法蘭，其側(cè)壁設(shè)有通孔；梯形旋轉(zhuǎn)體底座下底面設(shè)有階梯孔及螺紋孔；所述螺紋孔均不穿透艉密封體(13)。
13.按照權(quán)利要求1～4之一所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于航向調(diào)整模塊(28)或推進(jìn)器模塊(29)中所述密封法蘭(12)為中空的塔狀結(jié)構(gòu)，其外型與舵密封腔體(4)或艉密封體(13)側(cè)壁上的階梯孔相適應(yīng)，其底面分布有通孔；其內(nèi)腔與外部柱面中部分別設(shè)密封槽；密封法蘭(12)與軸承(23)安裝在舵桿(19)或傳動(dòng)軸(14)上，并位于彈性擋圈(22)與舵桿(19)的凸臺(tái)(30)或彈性擋圈(22)與傳動(dòng)軸(14)的凸臺(tái)(30)之間。
14.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于推進(jìn)器模塊(29)中密封法蘭(12)與傳動(dòng)軸(14)之間設(shè)密封圈(21)，艉連接艙(7)與充油艙(17)之間設(shè)密封圈(21)；航向調(diào)整模塊(28)中密封法蘭(12)與舵密封腔體(4)之間設(shè)有密封圈(21)。
15.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于推進(jìn)器模塊(29)中軸承(23)在傳動(dòng)軸(14)上并置于密封法蘭(12)與彈性擋圈(22)之間。
16.按照權(quán)利要求1所述水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于推進(jìn)器模塊(29)中艉連接艙(7)通過螺栓和過渡環(huán)(18)與充油艙(17)安裝在一起。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種可重組及靈活配置機(jī)載設(shè)備的水下機(jī)器人結(jié)構(gòu)，具體為模塊化結(jié)構(gòu)，其外形呈流線形，引流模塊位于流線形最前端，推進(jìn)器模塊位于流線形尾部，引流模塊與推進(jìn)器模塊之間具有中間過渡部分，間過渡部分包括標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙、航向調(diào)整模塊，其中標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載艙與航向調(diào)整模塊為模塊化組合結(jié)構(gòu)，位于引流模塊和推進(jìn)器模塊之間，構(gòu)成完整的水下機(jī)器人；本實(shí)用新型各模塊具有互換性配合，可以不按次序、隨意調(diào)配各模塊的布置形式及增減模塊的數(shù)量；它具有效率高、重組快速、機(jī)動(dòng)靈活、隱蔽性好、成本低、通用性好、攜帶方便、功能多樣化、安全性好等特點(diǎn)，適用于海洋國(guó)土資源與環(huán)境調(diào)查、國(guó)防安全、海洋工程以及相關(guān)水產(chǎn)產(chǎn)業(yè)。
文檔編號(hào)B63B3/13GK2758195SQ20042005544
公開日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月6日
發(fā)明者張銀亮, 李一平, 李碩, 馬驥, 康守權(quán), 燕奎臣, 梁景洪, 王棣棠 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所