CN103904263B - 一种微小型水下机器人电池舱 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种微小型水下机器人电池舱，主要由承压壳体组件、电池固定架、锂电池组模块三部分组成，承压壳体安装在水下机器人上，电池固定架安装在承压壳体组件内部，锂电池组模块安装在电池固定架上；承压壳体与密封端盖以及接插件密封端盖之间采用O型圈端面密封；电池固定架与接插件密封端盖连接为一体，使锂电池组可以随端盖一起整体拉出承压壳体外部；锂电池组模块采用圆柱体布局且在圆柱体中心安装有铝管，外部用绝缘胶带固定。本发明空间利用率高，所装载的电池体积和重量大，拆装和检修方便，部件轴向位置调整容易。

Description

一种微小型水下机器人电池舱

技术领域

本发明涉及的是一种水下机器人，具体地说是水下机器人的电池舱结构。

背景技术

微小型水下机器人作为海洋中的一个重要探测系统，具有体积小、重量轻、噪声低、隐蔽性好的特点，在海洋权益维护和海洋开发中发挥了重要作用。水下机器人电池舱是水下机器人的重要组成部分，为推进系统、导航与控制系统提供能源。基于流体运动阻力、承压能力以及电池比能量等因素，水下机器人电池舱通常由圆柱形承压壳体内部装载锂电池组构成。由于微小型水下机器人的小型化要求，其电子舱的直径一般较小，内部空间有限，所装载的锂电池的体积和重量也有限，极大地限制了其连续工作时间。由于改进电池组的比能量与比功率成本高昂，所以减少其他结构对空间的占用，尽量增大电池组的体积与重量，是延长微小型水下机器人连续工作时间的最简单有效的方法。

“JournalofPowerSources”期刊，2004年刊登的“Highpowerandhighenergylithium-ionbatteriesforunder-waterapplications”文章中研制了一种用于鱼雷的高能量锂电池组模块，其形状近似为圆柱体，以提高鱼雷圆柱形内腔的空间利用率，但其需要额外的包装壳体用来保证模块的圆柱体形状，对于电池舱内部空间十分有限的微小型水下机器人并不适用；专利申请号为201210099456.9，名称为《一种用于水下航行器电池组的固定器》的中国专利，发明的固定器能够将电池组稳定的固定于电池舱壳体内部，且能够减少额外结构对壳体内部空间的占用，增大电池组的体积，但壳体内部的插头与插座的连接与断开以及电池组的检修不是十分方便。

发明内容

本发明的目的在于提供适用于微小型水下机器人以及其他水下作业设备的一种微小型水下机器人电池舱。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种微小型水下机器人电池舱，其特征是：包括承压壳体、中心杆、螺杆、锂电池单元，承压壳体的左端部固定密封端盖，密封端盖和承压壳体之间通过第一O型圈密封，承压壳体的右端部固定接插件密封端盖，接插件密封端盖与承压壳体之间通过第二O型圈密封，接插件密封端盖的中部设置圆柱形凸台，圆柱形凸台的周围设置两个圆弧形凸台，圆柱形凸台以及圆弧形凸台上均设置有螺纹孔，中心杆的端部安装在圆柱形凸台的螺纹孔里，螺杆的端部安装在圆弧形凸台的螺纹孔里，螺杆有四个、围绕中心杆均匀布置，中心杆和四个螺杆均穿过前端面板、间隔板和后端面板，前端面板、间隔板、后端面板通过螺母和弹簧垫片安装在中心杆和四个螺杆上，前端面板位于密封端盖一侧，后端面板位于接插件密封端盖一侧，间隔板位于前端面板和后端面板之间，锂电池单元与锂电池单元之间通过双面胶相连组成锂电池组模块，锂电池组模块的中心设置安装孔，锂电池组模块通过安装孔安装在中心杆上，四个螺杆位于锂电池组模块的外部，锂电池组模块外层缠有绝缘胶带，绝缘胶带将锂电池组模块和四个螺杆包在其内部，接插件密封端盖上安装水密插座，水密插座分别与锂电池组模块和承压壳体外的水密插头相连。

本发明还可以包括：

1、锂电池组模块的安装孔内设置铝管，前端面板、间隔板和后端面板未在中心杆以及四个螺杆上固定前，锂电池组模块可通过铝管在中心杆上滑动。

2、前端面板、间隔板和后端面板的材料为电木板，间隔板和后端面板上设置用于布线的通孔。

本发明的优势在于：

1、空间利用率高，所装载的电池体积和重量大。

锂电池组模块为圆柱体布局，其外部用绝缘胶带固定，既能够有效利用承压壳体内部的圆柱形空间，又节省额外用于固定的包装壳体所占用的空间。电池固定架与接插件密封端盖连接为一体，减小了传统方式中的电池固定机构所占用的空间。最终提高了承压壳体内部空间的利用率，增大了所装载的电池的体积和重量。

2、拆装和检修方便。

电池固定架与接插件密封端盖为一体，在拆掉接插件密封端盖的同时，可以将电池组整体拉出承压壳体外部，与传统将电池组固定于电池舱壳体内部的安装方式相比，省去了电池组固定机构的拆装以及电池组与接插件密封端盖上水密插座之间电气的连接与断开等工作，便于电池的检修与维护。

3、部件轴向位置调整容易。

螺杆上成对使用的螺母和弹簧垫片，能够实现电木板在螺杆轴向上任意位置的固定。电池组模块中间安装有铝管，方便电池组模块在电池固定架的中心杆上滑动。因此，部件的轴向位置调整容易且调整空间较大。

附图说明

图1为本发明的整体结构简图；

图2为本发明的主剖视图；

图3为承压壳体组件结构简图；

图4为电池固定架结构简图；

图5为接插件密封端盖结构简图；

图6为图4中的局部放大图I；

图7为锂电池组模块结构示意图；

图8为图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～8，本发明一种微小型水下机器人电池舱整体结构如图1和图2所示，其主要由承压壳体组件、电池固定架、锂电池组模块三部分组成。电池固定架安装在承压壳体组件内部，锂电池组模块安装在电池固定架上。

承压壳体组件如图3所示，密封端盖6与承压壳体8通过内六角螺栓组件7进行连接，通过O型圈5进行端面密封；承压壳体8与接插件密封端盖17通过内六角螺栓组件16进行连接，通过O型圈19进行端面密封；水密插座组件18安装在接插件密封端盖上，其在承压壳体8内部与锂电池组模块相连，在外部与水密插头相连。

电池固定架如图4所示，不锈钢螺杆13通过螺纹连接固定在接插件密封端盖17上，螺母14将弹簧垫片15压紧在接插件密封端盖17上，对螺杆13进行预紧防松；前端面板2、间隔板11、后端面板12的材料均为电木板，安装在螺杆13上，并通过螺母与弹簧垫片的组合进行固定；中心杆4通过螺纹连接固定在接插件密封端盖17上；螺母3将前端面板压紧在中心杆4的轴肩上。

接插件密封端盖17的结构简图如图5所示，其上加工有突台，用于安装螺杆13以及中心杆4，其内部通孔，用于安装水密插座组件18。

电木板与螺杆13的固定形式如图6所示，在电木板11的两侧分别安装有弹簧垫片21、22以及螺母20、23，在螺杆13上调整好电木板11的位置后，同时拧紧螺母20和螺母23，压紧弹簧垫片21和弹簧垫片22，即完成电木板在螺杆13上的固定。

锂电池组模块结构如图7、图8所示，锂电池组模块由多个锂电池单元9组成，中心安装有铝管10；锂电池单元之间用双面胶进行连接，锂电池组模块整体用绝缘胶带1进行固定。

本发明专利的目的是提供一种空间利用率高、电池固定可靠、便于检修且内部电气连接方便的水下机器人电池舱。该电池舱能够减小其它结构对壳体内部空间的占用，增大电池组的体积和重量，延长水下机器人的连续工作时间，特别适用于微小型水下机器人，也可应用于其他水下作业设备。

本发明专利的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微小型水下机器人电池舱。其主要由承压壳体组件、电池固定架、锂电池组模块三部分组成。承压壳体安装在水下机器人上，电池固定架安装在承压壳体组件内部，锂电池组模块安装在电池固定架上。承压壳体与密封端盖以及接插件密封端盖之间采用O型圈端面密封，密封性能可靠；电池固定架与接插件密封端盖连接为一体，使锂电池组可以整体拉出承压壳体外部，便于检修以及电气连接；锂电池组模块采用圆柱体布局且在圆柱体中心安装有铝管，外部用绝缘胶带固定，便于在电池固定架上的安装固定，并提高了圆柱形承压壳体内部空间利用率。

本发明专利还包括这样一些结构特征：

1、承压壳体组件中的接插件密封端盖上加工有突台，用于安装电池固定架，内部加工有通孔，用于安装有水密插座，水密插座在承压壳体内部与锂电池组相连，在外部与水密插头相连，用于向锂电池组充电或者由锂电池组向水下机器人系统供电。

2、电池固定架的螺杆通过螺纹与接插件密封端盖相连，然后用螺母和弹簧垫片进行预紧，实现螺杆和接插件密封端盖之间的防松处理；中间杆通过螺纹与接插件密封端盖相连。

3、电池固定架上安装有材料为电木板的前端面板、间隔板、后端面板，螺杆和中心杆穿过各电木板，通过同时拧紧电木板两侧的螺母压紧电木板两侧的弹簧垫片实现电木板在螺杆上的固定。

4、电池固定架的间隔板和后端面板上设有额外的通孔，以方便布线。

5、锂电池组模块的锂电池单元之间通过双面胶进行连接。

6、锂电池组模块通过模块中心的铝管可以在电池固定架的中心杆上滑动，以调整轴向位置，并通过电池固定架上的电木板对其进行固定。

一种微小型水下机器人电池舱的装配过程如下：将水密插座安装到接插件密封端盖上；将螺杆和中心杆安装到接插件密封端盖上，并通过螺母和弹簧垫片对其进行固定和防松；将后端面板和相应的螺母和弹簧垫片安装到螺杆和中心杆上；将第一个锂电池组模块安装到电池固定架上；安装间隔板相应的螺母和弹簧垫片；安装第二个锂电池组模块；安装前端面板；将电池组模块以及各电木板进行调整和固定；整理电池组电路，完成与水密插座的电气连接；最后完成承压壳体组件的组装。

Claims (3)

1.一种微小型水下机器人电池舱，其特征是：包括承压壳体、中心杆、螺杆、锂电池单元，承压壳体的左端部固定密封端盖，密封端盖和承压壳体之间通过第一O型圈密封，承压壳体的右端部固定接插件密封端盖，接插件密封端盖与承压壳体之间通过第二O型圈密封，接插件密封端盖的中部设置圆柱形凸台，圆柱形凸台的周围设置两个圆弧形凸台，圆柱形凸台以及圆弧形凸台上均设置有螺纹孔，中心杆的端部安装在圆柱形凸台的螺纹孔里，螺杆的端部安装在圆弧形凸台的螺纹孔里，螺杆有四个且围绕中心杆均匀布置，中心杆和四个螺杆均穿过前端面板、间隔板和后端面板，前端面板、间隔板、后端面板通过螺母和弹簧垫片安装在中心杆和四个螺杆上，前端面板位于密封端盖一侧，后端面板位于接插件密封端盖一侧，间隔板位于前端面板和后端面板之间，锂电池单元与锂电池单元之间通过双面胶相连组成锂电池组模块，锂电池组模块的中心设置安装孔，锂电池组模块通过安装孔安装在中心杆上，四个螺杆位于锂电池组模块的外部，锂电池组模块外层缠有绝缘胶带，绝缘胶带将锂电池组模块和四个螺杆包在其内部，接插件密封端盖上安装水密插座，水密插座分别与锂电池组模块和承压壳体外的水密插头相连。

2.根据权利要求1所述的一种微小型水下机器人电池舱，其特征是：锂电池组模块的安装孔内设置铝管，前端面板、间隔板和后端面板未在中心杆以及四个螺杆上固定前，锂电池组模块能够通过铝管在中心杆上滑动。

3.根据权利要求1或2所述的一种微小型水下机器人电池舱，其特征是：前端面板、间隔板和后端面板的材料为电木板，间隔板和后端面板上设置用于布线的通孔。