CN103192964A

CN103192964A - 海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置

Info

Publication number: CN103192964A
Application number: CN2013100789412A
Authority: CN
Inventors: 瞿逢重; 乐业清; 宋宏; 兰瑞洪; 王钰岩; 谢英俊
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhoushan Meixin Information Technology Co Ltd
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2013-03-12
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2033-03-12
Also published as: CN103192964B

Abstract

本发明公开了一种海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置，本发明的科学仪器插座模块机械装置是由外部机械封装装置和机械结构支撑装置组成，外部机械封装装置包括端盖，金属腔体和端盖与腔体之间的连接与密封，端盖与接插件之间的连接与密封；机械支撑装置包括控制模块支撑装置，电源模块散热装置，状态检测模块散热装置。本发明可以为海底观测网络科学仪器插座模块提供有效的水下封装技术和散热技术，有效避免海水渗透到水密接线箱内，支撑装置结构紧凑，可更换性和可调节性好。海底观测网络科学仪器插座模块机械装置紧凑简单，工作可靠，实用性很强。

Description

海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置

技术领域

本发明涉及海底观测网络技术领域，尤其涉及一种适用于海底高压环境下海底观测网络需要同时连接多个仪器时的科学仪器插座模块的机械装置。

背景技术

在开发海底观测网络过程中，能否布放更多的海底观测器是非常重要的，各类的观测器就像是海底观测网络的“眼睛”一样，布放的越多越全面，那么海底观测网络所取得的实际效果就越好。因而观测器与海底观测网的连接问题就至关重要了，海底观测网络科学仪器插座模块就是为了更好的解决这个问题而开发研制的，一个科学仪器插座模块上，能够同时接插多个科学仪器，提供多种接口。科学仪器插座模块不仅承担着观测器与接驳盒之间的通讯任务，同时还要给观测器供电。在设计科学仪器插座模块过程中，需要综合考虑多方面因素。在深海海底，耐压、耐腐蚀、小型化设计、散热设计和防水问题尤为突出。因而，科学仪器插座模块的材料、整体的机械结构和的散热结构等必须加以综合考虑。

采用科学仪器插座模块的机械装置可以避免以上问题。中国专利CN101823550A公开了一种海底观测网络中的海底观测网络节点平台，该专利可以为海底外接设备提供不间断电能，实现海岸基站与为海底外接设备之间实时连续通信，但是，该专利所采用的电源电压较高，不适合一般的海底观测网络观测仪器的接入，必须进行电能的二次转换，同时，该专利能够提供的接口数量也非常有限，对于大量的海底观测网络观测设备的接入，十分不便。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置。本发明通过水下的封装技术和腔体的散热技术来实现海底观测网络科学仪器插座模块的正常功能，在水下封装技术设计中采用机械密封的方式，同时尽量减小腔体的体积，保证水下密封的可靠性，使整体的机械结构更加紧凑轻便。在支撑装置的设计中，采用腔体分割的方式，将耐热程度不同的电子元器件放在不同的腔体中，以增强整个系统的可靠性，同时，针对热耗散较大的电源模块，分别采用单端盖散热和贴腔体内壁散热方式，在贴腔体内壁散热方式中采用偏心轮机构进行调节，以满足散热装置的可靠性要求，实现系统的功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置，它包括：水密接插件、左端盖、金属腔体、左端口模块安装盘、右端口模块安装盘、偏心轮轴、状态检测模块安装盘、右端盖、控制模块安装盘、平板、弧形散热片、端口安装机构和偏心轮机构等；其中，所述左端盖和右端盖分别固定在金属腔体的两端，左端盖与金属腔体之间以及右端盖与金属腔体之间均置有径向密封圈，用于密封；在左端盖上，安装有水密接插件，水密接插件和左端盖之间置有轴向密封圈，用于密封；控制模块安装盘、左端口模块安装盘、右端口模块安装盘和状态检测模块安装盘从左至右依次固定在金属腔体内；平板两端分别固定在控制模块安装盘和左端口模块安装盘上，偏心轮轴安装在左端口模块安装盘和右端口模块安装盘之间，偏心轮机构固定在偏心轮轴上，端口安装机构固定在偏心轮机构上，偏心轮轴的转动通过偏心轮机构带动端口安装机构上下调节。

进一步地，所述水密接插件包括六芯水密接插件、十二芯水密接插件和四芯水密接插件。

进一步地，所述端口安装机构主要由弧形散热片和端口模块安装板相连组成，偏心轮机构主要由支撑轴环、偏心轮、偏心轮套、轴键和偏心轮轴组成，偏心轮通过轴键固定在偏心轮轴上，偏心轮套套在偏心轮上，偏心轮套和支撑轴环固定连接，支撑轴环与端口模块安装板固定连接，弧形散热片两端置于端口模块安装盘的卡槽中。

本发明的有益效果是：本发明在端盖和接插件之间采用轴向密封和螺纹连接的方式，能够很好地实现端盖装置和外部装置之间的连通，所使用的端盖面积较少，能够最大量的安置多个接插件。端盖和腔体之间采用径向螺丝连接和径向密封，可以最大程度的缩小腔体的壁厚，减轻装备的体积和重量，两道径向密封圈能够有效的避免海水渗透到腔体内。腔体对于不同的装置，采用不同的安装和散热方式，能够有效的节约控制，保证各个模块在正常的温度下工作。对于发热量较大的模块，分别采用单端面散热和贴腔体内壁散热的方式，散热效果十分明显。使用偏心轮结构来实现贴壁的可靠性，一方面能够确保每一个电源模块都能够贴到腔体内壁上，另一方面又可以满足模块的可更换性，整个系统的工作非常可靠。

附图说明

图1是本发明的剖开腔体后的主视图；

图2是本发明机械封装结构的示意图；

图3是发明机械支撑机构的三位图；

图4是本发明机械支撑机构的示意图；

图5是单个模块的偏心轮调节机构的示意图；

图6是图5的补充三维图；

图中，水密接插件1、轴向密封圈2、左端盖3、径向密封圈4、金属腔体5、控制模块6、左端口模块安装盘7、偏心轮轴8、端口安装机构9、状态检测板10、状态检测模块安装盘11、内部电源转换模块12、右端盖13、控制模块安装盘14、平板15、螺纹孔16、螺纹通孔17、M6的螺纹孔18、六芯水密接插件19、堵头20、十二芯水密接插件21、四芯水密接插件22、M6的螺栓23、U型卡槽24、M3螺钉25、螺母26、螺杆27、M4螺钉28、M6螺杆29、弧形散热片31、端口电源转换模块32、控制电路板33、端口模块安装板34、支撑轴环35、偏心轮36、偏心轮套37、轴键38、右端口模块安装盘39。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步的说明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置包括：水密接插件1、左端盖3、金属腔体5、左端口模块安装盘7、右端口模块安装盘39、偏心轮轴8、状态检测模块安装盘11、右端盖13、控制模块安装盘14、平板15、弧形散热片31、端口安装机构9和偏心轮机构。

左端盖3和右端盖13分别固定在金属腔体5的两端，左端盖3与金属腔体5之间以及右端盖13与金属腔体5之间均置有径向密封圈4，用于密封。在左端盖3上，安装有水密接插件1，水密接插件1和左端盖3之间置有轴向密封圈2，用于密封。控制模块安装盘14、左端口模块安装盘7和右端口模块安装盘39、状态检测模块安装盘11从左至右依次固定在金属腔体5内。平板15两端分别固定在控制模块安装盘14和左端口模块安装盘7上。偏心轮轴8安装在左端口模块安装盘7和右端口模块安装盘39之间，偏心轮机构固定在偏心轮轴8上，端口安装机构9固定在偏心轮机构上，偏心轮轴8的转动通过偏心轮机构带动端口安装机构9上下调节。

如图1、图2所示，右端盖13上开有八个对称的M6的螺纹孔16，主要是在安装的时候，通过螺栓来固定状态检测模块安装盘11和内部电源转换模块12。左端盖3和右端盖13上都开有M3的螺纹通孔17，方便在拆开金属腔体5的时候，通过拧螺栓的形式，使端盖和金属腔体分离。左端盖3、右端盖13和金属腔体5是通过12个对称的M6的螺纹孔18来进行连接和固定的。水密接插件1包括六芯水密接插件19、十二芯水密接插件21和四芯水密接插件22。在没有连接观测仪器的情况下，水密接插件1都安装有堵头20来保护接插件的端口。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，为了进一步阐述端口安装机构9的调节方式，对单个的端口安装机构9安装机构进行分析，在图5中，端口安装机构9主要由弧形散热片31和端口模块安装板34相连组成。偏心轮机构主要由支撑轴环35、偏心轮36、偏心轮套37、轴键38和偏心轮轴9组成，偏心轮36通过轴键38固定在偏心轮轴9上，偏心轮套37套在偏心轮36上，偏心轮套37和支撑轴环35通过螺栓连接，螺栓两端用螺母锁紧，支撑轴环35用螺钉固定在端口模块安装板34上，弧形散热片31两端置于端口模块安装盘7的卡槽中，能上下移动。在实际操作过程中，通过旋转偏心轮轴9来使偏心轮36转动，偏心轮36的转动偏心轮套37上下运动，偏心轮套37上下运动通过支撑轴环35带动端口安装机构9上下移动，从而实现端口安装机构9与金属腔体5内壁之间的连接与分离。

本发明的工作过程如下：水密接插件1安装在左端盖3上，通过轴向密封圈2进行密封，控制模块安装盘14固定在左端盖3的右侧，平板15通过M3的螺钉25固定在控制模块安装盘14和左端口模块安装盘7之间，在平板15上，通过卡槽24安装有控制模块6，控制模块安装盘14和左端盖3之间是通过M6的螺栓23和M6的螺纹孔16进行连接。两个端口模块安装盘7通过3对螺母26和螺杆27实现固定，端口安装机构9卡在左端口模块安装盘7和右端口安装盘39之间，能够实现上下的移动。状态检测板10通过M4的螺钉28固定在状态检测模块安装盘11上，状态检测模块安装盘10通过M6的螺杆29安装固定在右端盖13上。在装配过程中，先将左端盖3、控制模块安装盘14、平板15、左端口模块安装盘7、右端口安装盘39以及偏心轮机构安装好，手动旋转偏心轮轴9，使端口安装机构9与金属腔体5内壁之间完全接触，在这种情况下，端口电源转换模块32产生的热量就能通过弧形散热片31和金属腔体5传导到海水中；然后再安装状态检测板10、状态检测模块安装盘11、内部电源转换模块12和右端盖13。这样的装配既能保证腔体的密封性和耐压性，也能实现腔体内电源模块的有效散热。

Claims

1.一种海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置，其特征在于，它包括：水密接插件（1）、左端盖（3）、金属腔体（5）、左端口模块安装盘（7）、右端口模块安装盘（39）、偏心轮轴（8）、状态检测模块安装盘（11）、右端盖（13）、控制模块安装盘（14）、平板（15）、弧形散热片（31）、端口安装机构（9）和偏心轮机构等；其中，所述左端盖（3）和右端盖（13）分别固定在金属腔体（5）的两端，左端盖（3）与金属腔体（5）之间以及右端盖（13）与金属腔体（5）之间均置有径向密封圈（4），用于密封；在左端盖（3）上安装有水密接插件（1），水密接插件（1）和左端盖（3）之间置有轴向密封圈（2），用于密封；控制模块安装盘（14）、左端口模块安装盘（7）、右端口模块安装盘（39）和状态检测模块安装盘（11）从左至右依次固定在金属腔体（5）内；平板（15）两端分别固定在控制模块安装盘（14）和左端口模块安装盘（7）上，偏心轮轴（8）安装在左端口模块安装盘（7）和右端口模块安装盘（39）之间，偏心轮机构固定在偏心轮轴（8）上，端口安装机构（9）固定在偏心轮机构上，偏心轮轴（8）的转动通过偏心轮机构带动端口安装机构（9）上下调节。

2.根据权利要求1所述海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置，其特征在于，所述水密接插件（1）包括六芯水密接插件（19）、十二芯水密接插件（21）和四芯水密接插件（22）。

3.根据权利要求1所述海底观测网络科学仪器插座模块的机械装置，其特征在于，所述端口安装机构（9）主要由弧形散热片（31）和端口模块安装板（34）相连组成，偏心轮机构主要由支撑轴环（35）、偏心轮（36）、偏心轮套（37）、轴键（38）和偏心轮轴（9）等组成，偏心轮（36）通过轴键（38）固定在偏心轮轴（9）上，偏心轮套（37）套在偏心轮（36）上，偏心轮套（37）和支撑轴环（35）固定连接，支撑轴环（35）与端口模块安装板（34）固定连接，弧形散热片（31）两端置于端口模块安装盘（7）的卡槽中。