CN108995783A - 一种基于钛合金的大深度rov主体框架装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，包括：由下横管和底管组成的用于安装和固定液压动力装置和执行机械手臂的底部固定支架、由上横管和推进加强板组成的用于固定水平螺旋桨推进器的上部固定支架、用于安装和固定驱动器、控制器的中心焊接支架、立管、以及立管焊接件；底部固定支架与上部固定支架通过所述立管和立管焊接件焊接固定；中心焊接支架穿过上部固定支架的中心后，与底部固定支架焊接固定。本发明解决了ROV在深海环境下作业时面临的强大压力的问题，保证了各核心系统能够紧凑地固定和顺利地工作。
Description
技术领域
本发明属于水下机器人技术领域，尤其涉及一种·基于钛合金的大深度ROV主体框架装置。
背景技术
随着实施海洋强国战略的推进和海洋资源开发的不断发展。海洋技术、尤其是深海装备技术得到了高度的重视。水下机器人(ROV，Remote Operated Vehicle)作为一种可以通过电缆遥控进行水下作业的机器人，具有体积小巧，操作灵活，功能强大等优点，在深海海洋调查、水下探测和打捞作业等项目中发挥着重要的作用。
主体框架的可靠性是ROV设计和研制需要考虑的重要因素，耐压性，尤其是主体框架结构的耐压性是ROV在进行深度作业时面临的最大挑战之一。一般现有的ROV主体框架为了能够布放和紧固推进系统、液压系统、控制系统以及照明摄像系统等核心部件，以及为了承受水下数千米的压力，大多数采用了钢板支撑结构，这不仅导致了整个ROV的重量较大，不利于后期装配、调试及维护，而且长期置于水下作业容易出现腐蚀生锈等降低ROV抗压强度的现象。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，解决了ROV在深海环境下作业时面临的强大压力的问题，保证了各核心系统能够紧凑地固定和顺利地工作。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，包括：由下横管和底管组成的用于安装和固定液压动力装置和执行机械手臂的底部固定支架、由上横管和推进加强板组成的用于固定水平螺旋桨推进器的上部固定支架、用于安装和固定驱动器、控制器的中心焊接支架、立管、以及立管焊接件；
底部固定支架与上部固定支架通过所述立管和立管焊接件焊接固定；
中心焊接支架穿过上部固定支架的中心后，与底部固定支架焊接固定。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，还包括：横管弯头；其中，上横管、下横管和横管弯头均为多个；
各上横管之间连接转弯处通过横管弯头连接；
各下横管之间连接转弯处通过横管弯头连接。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，中心焊接支架，包括：中心底板、中心主管、中心加强板和中心承重吊挂板；其中，中心底板包括：上中心底板和下中心底板；中心主管为四个；
上中心底板和下中心底板通过四个中心主管连接固定；
中心承重吊挂板的中心设置有一个直径120mm的通孔，以负责和承受整个ROV的吊装，脐带铠装缆通过所述直径120mm的通孔完成吊装作业。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，
上中心底板和下中心底板的四个角的圆弧面两边均设置有焊接坡口；
上中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔；
下中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，底部固定支架，还包括：进水孔；其中，下横管、底管和进水孔均为多个；
多个下横管分别均匀对称地固定在底部固定支架两侧；
多个进水孔分别对称的设置在下横管和底管上，以平衡所述大深度ROV主体框架装置的内外压力。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，立管为多个；
多个立管分别均匀对称地焊接固定在对应的底管上。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，
底部固定支架、上部固定支架和立管在所述大深度ROV主体框架装置的四个对角焊接构成四个独立的矩形框架，其中，矩形框架上设置有钛合金薄板，以固定四个水平螺旋桨推进器。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，立管焊接件为多个；
各立管焊接件的顶部焊接有相同外径的法兰，以用于支撑和固定ROV顶部的浮力材料结构。
在上述基于钛合金的大深度ROV主体框架装置中，推进加强板的中心设置有两个直径24mm和三个直径30mm的通孔。
本发明具有以下优点：
本发明所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，总体布置设计方便，加挂和换装设备容易，起到了有效的保护和支撑重要部件的作用；在保证各核心系统能够紧凑地固定和顺利工作的前提下，提高了ROV在深海环境下作业时的抗压能力，解决了ROV因重量较大，后期装配、调试及维护比较麻烦等问题。
附图说明
图1是本发明实施例中一种基于钛合金的大深度ROV主体框架装置的组装示意图；
图2是本发明实施例中一种中心焊接支架的组装示意图；
图3是本发明实施例中一种推进加强板的结构示意图；
图4是本发明实施例中一种中心焊接支架的剖视图；
其中，100-下横管、103-下横管Ⅲ、106-下横管Ⅵ、200-底管、201-底管Ⅰ、202-底管Ⅱ、300-底部固定支架、400-上横管、401-上横管Ⅰ、402-上横管Ⅱ、403-上横管Ⅲ、404-上横管Ⅳ、405-上横管Ⅴ、500-推进加强板、600-上部固定支架、700-中心焊接支架、701-中心底板、702中心主管、703-中心加强板、704-中心承重吊挂板、800-立管、801-立管Ⅰ、804-立管Ⅳ、900-立管焊接件、902-立管焊接件Ⅱ、906-立管焊接件Ⅵ、110-横管弯头、120-进水孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明公开的实施方式作进一步详细描述。
如图1～4，在本实施例在，该基于钛合金的大深度ROV主体框架装置具体可以包括：由下横管100和底管200组成的用于安装和固定液压动力装置和执行机械手臂的底部固定支架300、由上横管400和推进加强板500组成的用于固定水平螺旋桨推进器的上部固定支架600、用于安装和固定驱动器、控制器的中心焊接支架700、立管800、以及立管焊接件900。其中，底部固定支架300与上部固定支架600通过所述立管800和立管焊接件900焊接固定；中心焊接支架700穿过上部固定支架600的中心后，与底部固定支架300焊接固定。
在本实施例中，该基于钛合金的大深度ROV主体框架装置采用钛合金管焊接一体化成型的框架式结构设计，总体布置设计方便，加挂和换装设备容易，在起到保护和支撑重要部件作用的同时提高了ROV在深海环境下作业时的抗压能力，解决了ROV因重量较大，后期装配、调试及维护比较麻烦等问题。
在本发明的一优选实施例中，该基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，还可以包括：横管弯头110。
上横管、下横管和横管弯头均为多个；各上横管之间连接转弯处通过横管弯头连接；各下横管之间连接转弯处通过横管弯头连接。例如，如图1-4中所示的，下横管100可以包括：下横管Ⅰ、下横管Ⅱ、下横管Ⅲ103、下横管Ⅴ和下横管Ⅵ106等；上横管400可以包括：上横管Ⅰ401、上横管Ⅱ402、上横管Ⅲ403、上横管Ⅳ404和上横管Ⅴ405等。
在本发明的一优选实施例中，中心焊接支架700，具体可以包括：中心底板701、中心主管702、中心加强板703和中心承重吊挂板704。其中，中心底板可以包括：上中心底板和下中心底板；中心主管为四个。
优选的，上中心底板和下中心底板通过四个中心主管连接固定；中心承重吊挂板的中心设置有一个直径120mm的通孔，以负责和承受整个ROV的吊装，脐带铠装缆通过所述直径120mm的通孔完成吊装作业。
优选的，上中心底板和下中心底板的四个角的圆弧面两边均设置有焊接坡口；上中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔；下中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔。
在本发明的一优选实施例中，底部固定支架300，还可以包括：进水孔120。其中，下横管100、底管200和进水孔120均为多个。例如，如图1～4中所示，底管200可以包括：底管Ⅰ201和底管Ⅱ202等。
优选的，多个下横管分别均匀对称地固定在底部固定支架两侧；多个进水孔分别对称的设置在下横管和底管上，以平衡所述大深度ROV主体框架装置的内外压力。
在本发明的一优选实施例中，立管800为多个。例如，如图1～4中所示，立管800可以包括：立管Ⅰ801和立管Ⅳ804等。
优选的，多个立管800分别均匀对称地焊接固定在对应的底管200上。
在本发明的一优选实施例中，底部固定支架300、上部固定支架600和立管800在所述大深度ROV主体框架装置的四个对角焊接构成四个独立的矩形框架。其中，矩形框架上设置有钛合金薄板，以固定四个水平螺旋桨推进器。
在本发明的一优选实施例中，立管焊接件900为多个。例如，如图1～4中所示，立管焊接件900可以包括：立管焊接件Ⅱ902和立管焊接件Ⅵ906等。
优选的，各立管焊接件的顶部焊接有相同外径的法兰，以用于支撑和固定ROV顶部的浮力材料结构。
在本发明的一优选实施例中，推进加强板500的中心设置有两个直径24mm和三个直径30mm的通孔。
在本发明的一优选实施例中，该基于钛合金的大深度ROV主体框架装置的外围尺寸可以如下：长×宽×高＝2566mm×1695mm×1350mm。其中，整个ROV(包含所有任务载荷)的重量接近3吨，在ROV起吊出水时，位于中心焊接支架附近的框架和中心承重吊挂板将收到巨大的作用力。综合考虑包络水、附连水、波浪载荷和风载荷等动载荷效应的影响，可取动载荷系数为2，考虑到材料加工工艺，设计载荷估计的不确定性等因素，取安全系数为3，取许用应力为225Mpa。经过计算ROV主框架的最大变形量仅为3.3mm，小于钛合金的最小延伸率，形变在允许范围内。起吊时主框架的最大应力发生在顶部主管和承重吊挂板的连接处，为142Mpa，小于许用应力225Mpa，综上，该基于钛合金的大深度ROV主体框架装置是合理可行的。
本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，包括：由下横管和底管组成的用于安装和固定液压动力装置和执行机械手臂的底部固定支架、由上横管和推进加强板组成的用于固定水平螺旋桨推进器的上部固定支架、用于安装和固定驱动器、控制器的中心焊接支架、立管、以及立管焊接件；
底部固定支架与上部固定支架通过所述立管和立管焊接件焊接固定；
中心焊接支架穿过上部固定支架的中心后，与底部固定支架焊接固定。
2.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，还包括：横管弯头；其中，上横管、下横管和横管弯头均为多个；
各上横管之间连接转弯处通过横管弯头连接；
各下横管之间连接转弯处通过横管弯头连接。
3.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，中心焊接支架，包括：中心底板、中心主管、中心加强板和中心承重吊挂板；其中，中心底板包括：上中心底板和下中心底板；中心主管为四个；
上中心底板和下中心底板通过四个中心主管连接固定；
中心承重吊挂板的中心设置有一个直径120mm的通孔，以负责和承受整个ROV的吊装，脐带铠装缆通过所述直径120mm的通孔完成吊装作业。
4.根据权利要求3所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，
上中心底板和下中心底板的四个角的圆弧面两边均设置有焊接坡口；
上中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔；
下中心底板中心设置有一个直径60mm的通孔，所述直径60mm的通孔周围设置有六个圆周均布的直径40mm的通孔。
5.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，底部固定支架，还包括：进水孔；其中，下横管、底管和进水孔均为多个；
多个下横管分别均匀对称地固定在底部固定支架两侧；
多个进水孔分别对称的设置在下横管和底管上，以平衡所述大深度ROV主体框架装置的内外压力。
6.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，立管为多个；
多个立管分别均匀对称地焊接固定在对应的底管上。
7.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，
底部固定支架、上部固定支架和立管在所述大深度ROV主体框架装置的四个对角焊接构成四个独立的矩形框架，其中，矩形框架上设置有钛合金薄板，以固定四个水平螺旋桨推进器。
8.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，立管焊接件为多个；
各立管焊接件的顶部焊接有相同外径的法兰，以用于支撑和固定ROV顶部的浮力材料结构。
9.根据权利要求1所述的基于钛合金的大深度ROV主体框架装置，其特征在于，推进加强板的中心设置有两个直径24mm和三个直径30mm的通孔。
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