CN105449136B - 一种水下航行器电池组的安装支撑轨道 - Google Patents

一种水下航行器电池组的安装支撑轨道 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，属于水下机器人技术领域；它包括：定位孔座、支撑轮、安装基座及导向轮；两个定位孔座固定在安装基座底板的两端；支撑轮的中心轴两端安装在安装基座两个侧板的圆孔内；导向轮的中心轴固定在安装基座的底板上，其中，导向轮外圆周面穿过位于安装基座的同一侧方孔；支撑轮与导向轮间隔排布；导向轮的轴线垂直于安装基座的底板，支撑轮的轴线垂直于安装基座的侧板；支撑轮组成电池组进、出水下航行器壳体的运行轨道；导向轮用于引导电池组的无偏置运动；该轨道的摩擦特性好，导向精度高，凭人力即可驱动电池组无偏置地进、出水下航行器壳体。

Description

一种水下航行器电池组的安装支撑轨道
技术领域
本发明属于水下机器人技术领域，具体涉及一种水下航行器电池组的安装支撑轨道。
背景技术
自主式水下航行器多采用锂电池作为能源,这对中、大型水下航行器在能源使用方面提出了更高的要求；提供大容量、大功率、大规模成组的锂电池组被使用，作为以轨道形式装卸及支撑电池组的专用平台在水下航行器上广泛使用。目前的水下航行器直接采用角钢或角铝作为电池组的安装支撑轨道，一方面由于是滑动磨擦，电池组进、出壳体运行阻力大，仅靠人力难以驱动电池组，这就需要设计专用的推力进给机构来保障，使得结构复杂。另一方面，由于电池组在角钢或角铝轨道上运行无导向，电池组在运行过程中容易出现跑偏而与水下航行器壳体内壁接触，轻则会引起电池组运行困难，重则会引起电池组外壳与水下航行器壳体内壁相互刮伤。此外，由于金属轨道直接与电池组外壳接触，降低了电池组使用的安全性。
虽然目前在工业上广泛使用的导轨大多性能优越，但主要用于各类机床设备上，不仅体积和重量大，还要定期进行润滑保养，并不适合在水下航行器上使用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，该轨道的摩擦特性好，导向精度高，凭人力即可驱动电池组无偏置地进、出水下航行器壳体，摈除了目前大型水下航行器安装重型电池所需的推力进给机构。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，包括：定位孔座、支撑轮、安装基座及导向轮；
所述安装基座为U形条状结构，在U形条状结构的两个侧板上分别开有均匀分布的方孔和圆孔；
两个定位孔座固定在安装基座底板的两端；支撑轮的中心轴两端安装在安装基座两个侧板的圆孔内；导向轮的中心轴固定在安装基座的底板上，其中，导向轮外圆周面穿过位于安装基座的同一侧方孔；支撑轮与导向轮间隔排布；导向轮的轴线垂直于安装基座的底板，支撑轮的轴线垂直于安装基座的侧板；支撑轮组成电池组进、出水下航行器壳体的运行轨道；导向轮用于引导电池组的无偏置运动。
进一步的，所述支撑轮包括：左轴套、紧定螺钉、支撑轮轴、支撑轮圈、轴承I和右轴套；所述支撑轮圈的内圆周面加工有环形凸台；左轴套和右轴套分别通过紧定螺钉固定在支撑轮轴的两端；支撑轮圈通过一对轴承I套装在支撑轮轴上，其中，一对轴承I的两端分别与左轴套和右轴套相抵触，两个轴承I之间通过支撑轮圈的环形凸台轴向限位；支撑轮圈通过两个轴承I轴向限位。
进一步的，所述导向轮包括：导向轮圈、轴承II、螺母、挡圈及L型轴；导向轮圈的内圆周面及L型轴上均加工有环形台阶面；导向轮圈通过轴承II套装在L型轴的竖直部分上，轴承II的一端抵触在L型轴的环形台阶面上，另一端通过固定在L型轴上的挡圈轴向限位，并通过螺母对轴承II轴向锁紧；导向轮圈通过其环形台阶面抵触在轴承II的端面进行轴向限位。
进一步的，所述支撑轮圈采用尼龙材料。
进一步的，所述导向轮圈采用尼龙材料。
有益效果：(1)本发明通过左右对称的轨道构建水下航行器电池组的安装平台，应用于某大型远程自主水下航行器，仅凭两人之力即可将重达2t左右的电池组顺利进、出水下航行器壳体，且运行平稳，无偏置现象，并能可靠固定在轨道上，同时轨道在载荷作用下无机械变形。
(2)本发明采用一系列结构、尺寸均相同的支撑轮安装在安装基座上来组成电池组进、出壳体的运行轨道，由于支撑轮在电池组运行过程中可绕支撑轮轴线转动，电池组的运行阻力为滚动摩擦力，因而轨道具有良好的滚动摩擦特性，电池组运行平稳。
(3)本发明采用一系列结构、尺寸均相同导向轮来引导电池组无偏置运动，轨道导向精度高。
(4)本发明的安装基座采用U形型材，由于型材的高强度特性而使得整个轨道刚性好，无机械变形；同时轨道也具有成本低、重量轻、体积小、结构简单、加工工艺好等优点。
(5)本发明的支撑轮和导向轮与电池组直接接触的支撑轮圈和导向轮圈均采用尼龙材料制造，由于尼龙具有很好的耐磨性、柔韧性，而使得轨道精度保持性好、无机械磨损，并可降低振动对电池组的影响；同时由于尼龙材料的绝缘性，实现了电池组非接地状态下的整体绝缘。
(6)本发明的支撑轮和导向轮的相互独立性和结构的一致性，使得轨道具有很好的维修性和互换性。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为支撑轮的结构示意图。
图3为导向轮的结构示意图。
图4为本发明的安装示意主视图。
图5为本发明的安装示意左视图。
图6为图4中I处的放大图。
其中，1-定位孔座，2-支撑轮，3-安装基座，4-导向轮，5-左轴套，6-紧定螺钉，7-支撑轮轴，8-支撑轮圈，9-轴承I，10-右轴套，11-导向轮圈，12-轴承II，13-螺母，14-挡圈 15-L型轴，16-左轨道，17-右轨道，18-定位销，19-衬套，20-电池组，21-水下航行器壳体。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，参见附图1，包括：定位孔座1、支撑轮2、安装基座3、导向轮4及衬套19；
参见附图2，所述安装基座3为U形条状结构，在U形条状结构的两个侧板上分别开有均匀分布的方孔和圆孔；安装基座3的材料选用高强度的铝型材，其高强度特性使得整个轨道在重量轻、体积小的状态下仍能保持好的刚性，并且由于铝型材的系列化和标准化也使得轨道具有结构简单、成本低、加工工艺好等优点；
参见附图3，所述支撑轮2为电池组20进、出水下航行器壳体21的运行轨道，包括：左轴套5、紧定螺钉6、支撑轮轴7、支撑轮圈8、轴承I9和右轴套10；所述支撑轮圈8的内圆周面加工有环形凸台；左轴套5和右轴套10分别通过紧定螺钉6固定在支撑轮轴7的两端；支撑轮圈8通过一对轴承I9套装在支撑轮轴7上，其中，一对轴承I9的两端分别与左轴套5和右轴套10相抵触，两个轴承I9之间通过支撑轮圈8的环形凸台轴向限位；支撑轮圈8通过两个轴承I9轴向限位；
所述导向轮4用于引导电池组20的无偏置运动，包括：导向轮圈11、轴承II12、螺母13、挡圈14及L型轴15；导向轮圈11的内圆周面及L型轴15上均加工有环形台阶面；导向轮圈11通过轴承II12套装在L型轴15的竖直部分上，轴承II12的一端抵触在L型轴15的环形台阶面上，另一端通过固定在L型轴15上的挡圈14轴向限位，并通过螺母13对轴承II12轴向锁紧；导向轮圈11通过其环形台阶面抵触在轴承II12的端面进行轴向限位；
其中，支撑轮圈8和导向轮圈11均采用具有良好耐磨性和柔韧性的非金属材料尼龙加工制造，以提高轨道的精度保持性和电池组使用的安全性；
所述衬套19采用非金属材料，以满足电池组20非接地状态下的整体绝缘以提高电池组使用的安全性；
其连接关系如下：两个定位孔座1固定在安装基座3底板的两端；衬套19内嵌在定位孔座1的孔内；支撑轮2通过左轴套5和右轴套10并列安装在安装基座3两个侧板的圆孔内；导向轮4的L型轴15水平部分通过螺钉并列固定在安装基座3的底板上，其中，导向轮4的导向轮圈11穿过安装基座3的同一侧的方孔；两个支撑轮2与一个导向轮4为一组，多组均匀排列在安装基座3上，其中，导向轮4位于两个支撑轮2之间；导向轮4的轴线垂直于安装基座3的底板，支撑轮2的轴线垂直于安装基座3的侧板；
工作原理：参见附图4-6，左轨道16和右轨道17分别左右对称铺设在水下航行器壳体21内，即可构建水下航行器电池组安装支撑平台；电池组20通过支撑轮2组在左轨道16和右轨道17上运动，导向轮4组在电池组20的运动过程中引导其无偏置运动；当电池组20沿左轨道16和右轨道17运行到位后，通过定位销18与定位孔座1内衬套19的配合进而固定在轨道上。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，其特征在于，包括：定位孔座(1)、支撑轮(2)、安装基座(3)及导向轮(4)；
所述安装基座(3)为U形条状结构，在U形条状结构的两个侧板上分别开有均匀分布的方孔和圆孔；
两个定位孔座(1)固定在安装基座(3)底板的两端；支撑轮(2)的中心轴两端安装在安装基座(3)两个侧板的圆孔内；导向轮(4)的中心轴固定在安装基座(3)的底板上，其中，导向轮(4)外圆周面穿过位于安装基座(3)的同一侧方孔；支撑轮(2)与导向轮(4)间隔排布；导向轮(4)的轴线垂直于安装基座(3)的底板，支撑轮(2)的轴线垂直于安装基座(3)的侧板；支撑轮(2)组成电池组进、出水下航行器壳体(21)的运行轨道；导向轮(4)用于引导电池组(20)的无偏置运动；
所述支撑轮(2)包括：左轴套(5)、紧定螺钉(6)、支撑轮轴(7)、支撑轮圈(8)、轴承I(9)和右轴套(10)；所述支撑轮圈(8)的内圆周面加工有环形凸台；左轴套(5)和右轴套(10)分别通过紧定螺钉(6)固定在支撑轮轴(7)的两端；支撑轮圈(8)通过一对轴承I(9)套装在支撑轮轴(7)上，其中，一对轴承I(9)的两端分别与左轴套(5)和右轴套(10)相抵触，两个轴承I(9)之间通过支撑轮圈(8)的环形凸台轴向限位；支撑轮圈(8)通过两个轴承I(9)轴向限位。
2.如权利要求1所述的一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，其特征在于，所述导向轮(4)包括：导向轮圈(11)、轴承II(12)、螺母(13)、挡圈(14)及L型轴(15)；导向轮圈(11)的内圆周面及L型轴(15)上均加工有环形台阶面；导向轮圈(11)通过轴承II(12)套装在L型轴(15)的竖直部分上，轴承II(12)的一端抵触在L型轴(15)的环形台阶面上，另一端通过固定在L型轴(15)上的挡圈(14)轴向限位，并通过螺母(13)对轴承II(12)轴向锁紧；导向轮圈(11)通过其环形台阶面抵触在轴承II(12)的端面进行轴向限位。
3.如权利要求1所述的一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，其特征在于，所述支撑轮圈(8)采用尼龙材料。
4.如权利要求2所述的一种水下航行器电池组的安装支撑轨道，其特征在于，所述导向轮圈(11)采用尼龙材料。
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