CN107185868B - 柱形水下探测器球形罩清洁防护装置 - Google Patents
柱形水下探测器球形罩清洁防护装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，包括可容纳探测器的内部套筒及套设于内部套筒外部的外部套筒，内部套筒及外部套筒的下端安装有底座组件，上端安装有清洁组件，所述内部套筒与外部套筒之间具有容纳所述清洁组件的环形空腔，所述底座组件上安装有用于驱动所述清洁组件于所述环形空腔中移动的驱动装置；所述清洁组件包括内外设置的、可开合的内清洁片及外清洁片，所述内清洁片及外清洁片分别包括多片，多片内清洁片及多片外清洁片分别形成包裹探测器球形罩的内裹包清洁球形腔及外裹包清洁球形腔。本发明的结构原理简单、实用、占用空间小；实现自动定期清理功能；可以实现对球形罩的保护；采用弹性体的清洁片具有良好的适应性。
Description
技术领域
本发明涉及水下探测器，特别涉及用于水下探测器的清理装置。
背景技术
占地球表面积的71％的海洋和海洋底部蕴藏着丰富的资源，如：生物资源、油气资源、固体矿物资源、海水资源、海洋能源等。海洋的研究、开发和利用离不开海洋测量仪器和海洋工程装备，在水下对生物和环境资源探测、水下工程装备工作状态检测、水下通信等信息收集领域很多情况下需要采用水下设备在作业区域进行长时间水下作业。可以进行水下作业的工程装备在过去20年得到了蓬勃发展，水下工程装备呈现出了多样化的发展趋势，功能也越来越完善，原有性能也得到了很大提升，探测仪器向着小型化轻量化发展，可靠性也得到很大的提高。
在针对水下生物研究的坐底观测，港口水下结构安全监测，油气平台水下部分的工作状态监测，近海安全的海底安全监测，大型潜水器底部安全监测，水下机器人导航与通信等领域，光学探测和光通信在近距离上有着独特的优势，因此都会用到光学观测和光通信设备。由于部分水下光学探测或通信设备，需要长期处于水下工作，无法定期出水进行维护保养，或者探测器的载体体积过于庞大要出水进行维护就变的不现实。
在水下探测作业中，常用到的光学探测设备以及光学通信设备往往都采用了带有球形玻璃罩的圆柱形设计来提高水下的耐压性能和增大探测区域。如果长时间无人进行维护保养，在海洋环境中长时间工作以后会在探测仪器球形罩表面形成附着物，如海蛎子等生物。影响探测和通信效果，严重时会使仪器功能失效。如果有一套机构能够在水下定期为球形罩进行清理，并且在仪器不工作时进行保护，将大大提高载体的水下工作时间，也可以降低维护资源与时间的投入。
发明内容
针对安装球形玻璃罩的圆柱形的探测仪器的清洁问题，本发明提供一种清洁和防护装置。其可以在水下潜器或者平台工作时利用载体电源提供电力，在休眠时为球形罩提供保护作用，在工作时通过定期进行清洁来保证球形罩的光学性能不受影响。
为了解决上述问题，本发明采用如下方案：
一种柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，包括可容纳探测器的内部套筒及套设于内部套筒外部的外部套筒，内部套筒及外部套筒的下端安装有底座组件，上端安装有清洁组件，所述内部套筒与外部套筒之间具有容纳所述清洁组件的环形空腔，所述底座组件上安装有用于驱动所述清洁组件于所述环形空腔中移动的驱动装置；所述清洁组件包括内外设置的、可开合的内清洁片及外清洁片，所述内清洁片及外清洁片分别包括多片，多片内清洁片及多片外清洁片分别形成包裹探测器球形罩的内裹包清洁球形腔及外裹包清洁球形腔。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述清洁组件还包括第一套环、第二套环，所述内清洁片及外清洁片固定安装于第一套环上，所述第一套环、第二套环之间安装有推力轴承，所述第一套环与第二套环之间可相对转动。
所述第一套环的内壁设有内滑销，所述内部套筒的外壁设有螺旋滑槽，所述第一套环借助内滑销沿着所述螺旋滑槽滑动以于所述环形空腔中围绕内部套筒滑动；所述第二套环的外壁设有外滑销，外部套筒的内壁设有轴向滑槽，所述第二套环借助外滑销于所述轴向滑槽中滑动以于所述环形空腔中沿着外部套筒轴向滑动。
所述第一套环的一侧具有内外两圈固定槽，内固定槽及外固定槽的数量分别与内清洁片及外清洁片相对应。
还包括第三套环，所述第一套环的截面呈L型，第三套环固定于L型的端部，第三套环与第一套环形成U型状，所述第二套环的截面呈倒置的U型，所述第三套环与第一套环形成的U型与第二套环的倒置的U型相扣，所述推力轴承包括安装于第三套环与第二套环之间的第一推力轴承及安装于第一套环与第二套环之间的第二推力轴承。
所述内清洁片与外清洁片之间在周向上错开设置，所述第一套环的侧面设有内外圈错开设置的内固定槽及外固定槽；内清洁片与外清洁片均为双层结构，包括外层的弹性层及内层的清洁层。
所述第二套环上径向对称安装有滑轮，所述底座组件包括末端端盖、径向对称安装于末端端盖上的两组滑轮，第二套环的滑轮与末端端盖的滑轮之间通过钢丝相连形成滑轮组，所述滑轮组由所述驱动装置驱动；所述末端端盖与第二套环之间安装有弹簧。
所述驱动装置为水下耐压电机，所述水下耐压电机的输出轴上带有供钢丝缠绕的绞轮机构。
本发明的技术效果在于：
本发明的结构原理简单、实用、占用空间小；实现自动定期清理功能；待机状态可以实现对球形罩的保护；采用弹性体的清洁片具有良好的适应性；减少维护成本，提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的立体结构图。
图2为本发明的爆炸图。
图3为本发明中内部套筒的结构图。
图4为本发明中外部套筒的结构图。
图5为本发明中第一套环的结构图。
图6为本发明的剖视图(未清洁状态)。
图7为图6的A处局部放大图。
图8为本发明的剖视图(清洁状态)。
具体实施方式
下面结合附图1至图8对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1所示，本实施例的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，包括可容纳探测器的内部套筒8及套设于内部套筒8外部的外部套筒9，内部套筒8及外部套筒9的下端安装有底座组件，上端安装有清洁组件，内部套筒8与外部套筒9之间具有容纳清洁组件的环形空腔，底座组件上安装有用于驱动清洁组件于环形空腔中移动的驱动装置。
如图2所示，清洁组件包括内外设置的、可开合的内清洁片1及外清洁片2，内清洁片1及外清洁片2分别包括多片，多片内清洁片1及多片外清洁片2分别形成包裹探测器球形罩的内裹包清洁球形腔及外裹包清洁球形腔。清洁组件还包括第一套环3、第二套环4，内清洁片1及外清洁片2固定安装于第一套环3上，第一套环3、第二套环4之间安装有推力轴承，第一套环3与第二套环4之间可相对转动。如图7所示，还包括第三套环5，第一套环3的截面呈L型，第三套环5固定于L型的端部，第三套环5与第一套环3形成U型状，第二套环4的截面呈倒置的U型，第三套环5与第一套环3形成的U型与第二套环4的倒置的U型相扣，推力轴承包括安装于第三套环5与第二套环4之间的第一推力轴承6及安装于第一套环3与第二套环4之间的第二推力轴承7。如图3至图5所示，第一套环3的内壁设有内滑销31，内部套筒8的外壁设有螺旋滑槽81，第一套环3借助内滑销31沿着螺旋滑槽81滑动以于环形空腔中围绕内部套筒8滑动；第二套环4的外壁设有外滑销14，外部套筒9的内壁设有轴向滑槽91，第二套环4借助外滑销14于轴向滑槽91中滑动以于环形空腔中沿着外部套筒9轴向滑动。
第一套环3的一侧具有内外两圈固定槽，内固定槽32及外固定槽33的数量分别与内清洁片1及外清洁片2相对应。内清洁片1与外清洁片2之间在周向上错开设置，第一套环3的侧面设有内外圈错开设置的内固定槽302及外固定槽303；内清洁片1与外清洁片2均为双层结构，包括外层的弹性层及内层的清洁层。
第二套环4上径向对称安装有滑轮，底座组件包括末端端盖11、径向对称安装于末端端盖11上的两组滑轮，第二套环4的滑轮与末端端盖11的滑轮之间通过钢丝相连形成滑轮组，滑轮组由驱动装置驱动；末端端盖11与第二套环4之间安装有弹簧10。驱动装置为水下耐压电机13，水下耐压电机13的输出轴上带有供钢丝缠绕的绞轮机构。
本发明的部件的作用及连接关系具体解释如下：
内清洁片1——用于保护球形罩和擦拭球形罩；由8个硬质弹性橡胶分瓣组成一个半球形，由两层组成外侧为弹性层，内层为清洁层，由体积可压缩泡沫材料制成。内清洁片1与第一套环3通过内嵌的方法固定连接。在弹簧10处于伸长状态时8个分瓣闭合包裹着外清洁片2。
外清洁片2——与内清洁片1一起用于保护球形罩和擦拭球形罩；由8个硬质弹性橡胶分瓣组成一个半球形，由两层组成外侧为弹性层，内层为清洁层。内清洁片1与套环3通过内嵌的方法固定连接，并与内清洁片1在周向错开22.5°角。在弹簧10处于伸长状态时8个分瓣闭合包裹着球形罩，清洁层与球形罩接触。
第一套环3——用于为内清洁片1和外清洁片2提供固定槽，分为内外两层，每层有8个安装位置，内层与外层错开的角度为22.5°。同时第一套环3与第二套环4通过第一推力轴承6与第二推力轴承7连接形成转动副。第一套环3内侧有两个内滑销31，嵌于内部套筒8的螺旋滑槽81中，确保第一套环3沿着内部套筒8作轴向运动同时也可以做旋转运动。
第二套环4——用于与第一套环3通过推力轴承连接，推力轴承6和7分别位于第二套环4的AB两面用于提供相对于第一套环3的轴向约束。第二套环4的外侧有两个滑销，嵌于外部套筒9内侧的直线导槽91中，确保第二套环4沿着套筒轴向运动而不发生转动。第二套环4上对称安装有两个滑轮。
第三套环5——用于通过螺钉与第一套环3结合将推力轴承约束在轴向固定位置防止蹿动。
第一推力轴承6——用于为第三套环5与第二套环4提供滚动副接触。为第二套环4提供向左的支撑力。
第二推力轴承7——用于为第一套环3与第二套环4提供滚动副接触。为第二套环4提供向右的支撑力。
内部套筒8——用于与清洁装置外部套筒9配合形成空腔，可以使第一套环3，第二套环4，第三套环5在空腔内部运动，同时也可以容纳内清洁片1、外清洁片2以及弹簧10。外侧有两个螺旋滑槽81用于为第一套环3提供导向功能。带有球形罩的圆柱形探测器100从中间穿过并固定。
外部套筒9——用于充当清洁装置外壳，内侧有两个对称分布的直线滑槽91用于为第二套环4提供导向功能，与内部套筒8一起为末端端盖11提供安装支撑。
弹簧10——位于第二套环4和末端端盖11之间，对称分布，用来给第二套环4做远离末端端盖11运动时提供回弹力。保持钢丝12处于紧绷状态。对称分布弹簧10提供的弹力可以消除第二套环4两侧受力不均匀出现力矩造成第二套环4滑销与外部套筒9直线滑槽摩擦增大出现卡死现象。
末端端盖11——用于保证内外套筒安装位置的同心度。在末端端盖11上有两个对称分布突起的销用于定位弹簧，同时安装有四个滑轮，呈两两对称分布。末端端盖11呈环状，圆柱形探测器从中穿过。
钢丝12——用于为机构运动传递拉力，与第二套环4与末端端盖11上的滑轮一起构成了滑轮组，充当球形罩清洁防护装置的动力传动部分。一端在末端端盖11固定另一端通过纵向分布的滑轮组穿过外部套筒9的通孔与带有绞轮的防水电机13连接，采用钢丝传动一方面可以节省空间，另一方面可以保证第二套环4两侧所受拉力相等，避免出现力矩不对称出现卡死现象。
水下耐压电机13——用于为机构运动提供动力，带有绞轮机构供钢丝进行缠绕。电机固定在装置外部套筒上。
二、水下探测器球形罩清洁防护装置工作过程如下(如图6、图8所示)：
1、休眠工作状态
当探测器出于休眠状态时，水下耐压电机13处于断电状态，弹簧10处于松弛状态。第二套环4处于靠近探测器球形罩的一端，此时内清洁片1、外清洁片2在自身弹力作用下处于闭合状态，呈半球形将球形罩包裹在里面，并且外清洁片2的清洁层受自身弹力影响与球形罩贴合，起到保护球形罩的作用。
2、清洁工作状态
1.在探测器处于工作状态时，水下耐压电机13启动，绞轮拉动钢丝让机构的滑轮组进行工作，使第二套环4向套筒底部的末端端盖11做直线运动。
2.第二套环4与第一套环3通过轴承连接，第一套环3跟随第二套环4向底部作直线运动，除此之外第一套环3内侧的滑销与内部套筒8的螺旋形滑槽相互配合做旋转运动。
3.安装在第一套环3上的两层清洁片1、2跟随第一套环3一起向底部运动，清洁片1和2在球形罩的支撑作用下发生变形被撑开，清洁片2的清洁层在清洁片1的8个瓣被撑开出现缝隙以后填充到缝隙中与球形罩接触增加与球形罩的接触面积可以起到更好的清洁效果。最后完全进入两个套筒的隔腔中，此时第二套环4到达限位，水下耐压电机13停止运行，弹簧10处于压缩状态。
4.当水下耐压电机13反向转动时，第二套环4在弹簧的回弹力作用下向远离套筒底部端盖11做直线运动，同时第一套环3在推力轴承作用下也跟随向外做螺旋运动。内清洁片1和外清洁片2向外做螺旋运动，最后再次形成半球体，在弹性体的作用下再次将球形罩包裹。
5.在需要清洁时，水下耐压电机13正反向转动最终使内清洁片1和外清洁片2相对于球形罩做往复的螺旋运动，同时外清洁片2的每个瓣相对清洁片1的每个瓣错开一定角度做到覆盖清洁片1的每个瓣之间的空隙，通过往复螺旋运动，清洁片上的清洁层能够对球形罩做反复多次的擦拭，完成表面清洁任务。清洁周期由载体的电子舱内的定时器控制。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (8)
1.一种柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：包括可容纳探测器的内部套筒(8)及套设于内部套筒(8)外部的外部套筒(9)，内部套筒(8)及外部套筒(9)的下端安装有底座组件，上端安装有清洁组件，所述内部套筒(8)与外部套筒(9)之间具有容纳所述清洁组件的环形空腔，所述底座组件上安装有用于驱动所述清洁组件于所述环形空腔中移动的驱动装置；所述清洁组件包括内外设置的、可开合的内清洁片(1)及外清洁片(2)，所述内清洁片(1)及外清洁片(2)分别包括多片，多片内清洁片(1)及多片外清洁片(2)分别形成包裹探测器球形罩的内裹包清洁球形腔及外裹包清洁球形腔。
2.根据权利要求1所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述清洁组件还包括第一套环(3)、第二套环(4)，所述内清洁片(1)及外清洁片(2)固定安装于第一套环(3)上，所述第一套环(3)、第二套环(4)之间安装有推力轴承，所述第一套环(3)与第二套环(4)之间可相对转动。
3.根据权利要求2所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述第一套环(3)的内壁设有内滑销(31)，所述内部套筒(8)的外壁设有螺旋滑槽(81)，所述第一套环(3)借助内滑销(31)沿着所述螺旋滑槽(81)滑动以于所述环形空腔中围绕内部套筒(8)滑动；所述第二套环(4)的外壁设有外滑销(14)，外部套筒(9)的内壁设有轴向滑槽(91)，所述第二套环(4)借助外滑销(14)于所述轴向滑槽(91)中滑动以于所述环形空腔中沿着外部套筒(9)轴向滑动。
4.根据权利要求2所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述第一套环(3)的一侧具有内外两圈固定槽，内固定槽(32)及外固定槽(33)的数量分别与内清洁片(1)及外清洁片(2)的数量相对应。
5.根据权利要求2所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：还包括第三套环(5)，所述第一套环(3)的截面呈L型，第三套环(5)固定于L型的端部，第三套环(5)与第一套环(3)形成U型状，所述第二套环(4)的截面呈倒置的U型，所述第三套环(5)与第一套环(3)形成的U型与第二套环(4)的倒置的U型相扣，所述推力轴承包括安装于第三套环(5)与第二套环(4)之间的第一推力轴承(6)及安装于第一套环(3)与第二套环(4)之间的第二推力轴承(7)。
6.根据权利要求2所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述内清洁片(1)与外清洁片(2)之间在周向上错开设置，所述第一套环(3)的侧面设有内外圈错开设置的内固定槽(302)及外固定槽(303)；内清洁片(1)与外清洁片(2)均为双层结构，包括外层的弹性层及内层的清洁层。
7.根据权利要求2所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述第二套环(4)上径向对称安装有滑轮，所述底座组件包括末端端盖(11)、径向对称安装于末端端盖(11)上的两组滑轮，第二套环(4)的滑轮与末端端盖(11)的滑轮之间通过钢丝相连形成滑轮组，所述滑轮组由所述驱动装置驱动；所述末端端盖(11)与第二套环(4)之间安装有弹簧(10)。
8.根据权利要求1所述的柱形水下探测器球形罩清洁防护装置，其特征在于：所述驱动装置为水下耐压电机(13)，所述水下耐压电机(13)的输出轴上带有供钢丝缠绕的绞轮机构。
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