CN109110090B - 一种水下机器人电子舱 - Google Patents

Abstract

一种水下机器人电子舱属于水下机器人领域，该电子舱包括耐压舱壳体、和壳体内部支撑骨架；耐压舱主壳体采用圆柱形壳体结构，壳体中间有一道环向加强筋，能够分隔电源舱与控制舱，不仅可以较好的避免强弱电干扰问题，而且降低工作时电源舱内电源模块产生的热量对控制舱内控制模块产生的影响,同时还可以加强壳体的耐压性；壳体中部设有散热风扇，可加速壳体内部空气流动，达到对电源模块和控制模块快速散热的目的。本发明耐压性能好，密封性能优异，易于拆装，加工成本低，对耐压壳体内部空间利用率高，散热性能优异，能够满足水下机器人电子舱的工作需求，适用于水下机器人及其他相关水下运载装备。

Description

一种水下机器人电子舱

技术领域

本发明涉及一种水下机器人电子舱，属于水下机器人领域。

背景技术

随着海洋资源的不断探索，海洋探索逐渐向深海化、透明化和智慧化发展。电子舱作为水下探索设备的重要组成部分，其结构的安全性设计对水下机器人正常工作显得尤为重要。水下机器人的电子舱主要有两个作用：一方面是用来放置电子元件和控制单元，保证它们不会受到海水压力和腐蚀的影响，从而避免内部电子元件受外部影响短路而遭到损坏；另一方面就是为水下机器人提供浮力，因为相对于比较昂贵的浮力材料而言，使用密封舱耐压壳可以大大减少浮力材料的使用，降低浮力材料的费用，从而降低水下机器人的生产成本。

综合考虑目前水下机器人电子舱的优缺点，本发明提出了一种水下机器人电子舱结构设计方案，使得电子舱满足耐压性、散热性、密封性、轻量型、便于拆装等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证水下机器人安全工作，具有优异的散热性能并且结构简单易于拆装的电子舱。

采用本发明不仅可以保证其密封性，而且结构简单可靠，在充分提高耐压壳体内部的空间利用率的基础上确保了舱体内部具有较好的散热性，并且左右舱室分隔可以较好地避免强弱电干扰问题。

采用本发明的舱室结构可整体式拆卸，更换内部电子元器件时，两端的封头可不必拆卸，仅需要从法兰连接处拆开即可，可以避免两端封头的复杂重复拆装，便于后期运行期间的拆装维护。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水下机器人电子舱，包括耐压壳体和内部支撑骨架，所述的支撑骨架固定在耐压壳体两端的螺纹法兰3端面上。

所述的耐压壳体主要包括主壳体1、连接法兰2、螺纹法兰3、控制舱封头4、电源舱封头5、O型密封圈6、脐带缆水密接头7、推进器水密接头8、螺栓10、弹簧垫片11、径向O型密封圈12、轴向O型密封圈13、传感器水密接头14、云台水密接头15。

所述的连接法兰2固定在主壳体1两端，另一端与螺纹法兰3凸台上的外螺纹连接，螺纹法兰3的凸台上还设有两道径向密封槽，用于安装径向O型密封圈12，实现径向密封；所述的螺纹法兰3内端面(凸台端面)设有六个环向螺纹孔29，用于固定内部支撑骨架，螺纹法兰外端面还设有一道轴向密封槽，用于安装轴向O型密封圈13，实现轴向密封。所述的主壳体1成圆筒状，中间内壁留有一道环形加强筋。所述的螺纹法兰3的外圆周处留有八个环向均布通孔，通过螺栓10分别与控制舱封头4和电源舱封头5连接。

所述控制舱封头4为平型封头，左右两端的螺纹法兰通过焊接与耐压壳主壳体1连接，密封连接件通过螺纹与螺纹法兰连接，其密封通过两道径向O型密封圈实现，控制舱封头和电源舱封头均通过八个轴向紧固螺栓与密封连接件连接。

所述的控制舱封头4中间凸台设有一个中心螺纹通孔B37和六个均布环向螺纹通孔B33，用于安装传感器水密接头14和云台水密接头15，水密接头一端与外部云台、传感器等连接，另一端与控制舱内部控制电路连接，控制外部各功能模块的运转；在该封头外圆周留有八个环向均布控制舱通孔32，通过螺栓10与螺纹法兰3固接。所述的螺栓10还配备弹簧垫片11，用于防止螺栓10松动。

所述的电源舱封头5中间凸台设有六个均布环向螺纹通孔A35和一个中心螺纹通孔A 36，电源舱封头的内端面设有一道径向密封圈6；所述的中心螺纹通孔36通过脐带缆水密接头7与脐带缆连接，为电子舱整体供电；所述的环向螺纹通孔35通过推进器水密接头8与推进器连接，进而与电源模块的连接，为推进器提供动力；在该封头外圆周留有八个环向均布电源舱封头通孔34，与螺纹法兰3的八个环向螺纹法兰通孔30通过螺栓10连接，通过螺栓10的紧固实现两构件之间的轴向密封。所述的螺栓10还配备弹簧垫片11，用于防止螺栓10松动。

所述的支撑骨架主要包括电源舱压板22、支撑杆18、电源舱风扇支架24、控制舱压板23、控制舱风扇支架9。

所述电源舱压板22上留有六个均布环向电源舱压板通孔19和六个均布环向沉头孔26；所述的环向均布通孔19通过螺钉将电源舱压板固定在螺纹法兰上，沉头孔26与电源舱内的六个支撑杆18连接；所述的支撑杆两端留有内螺纹孔，支撑杆的另一端与电源舱风扇支架24连接；所述电源舱风扇支架24中间圆周处留有电源舱风扇支架通孔27用于固定散热风扇，该风扇支架的外圆周处留有均布环向电源舱风扇支架沉头孔26用于固定支撑杆18。

所述控制舱压板23留有六个均布环向控制舱压板通孔17和两个对称控制舱压板沉头孔16；控制舱压板通孔17用于将控制舱压板23固定在右端的螺纹法兰3上，控制舱压板沉头孔16用于固定支撑杆；所述的支撑杆两端留有内螺纹孔，支撑杆的另一端与控制舱风扇支架9连接；所述的控制舱风扇支架9中心圆周位置留有环向均布控制舱风扇支架通孔21用于固定散热风扇，该风扇支架外圆圆周位置留有两个对称控制舱风扇支架沉头孔25用于固定支撑杆。

所述的电源舱和控制舱可整体式拆卸，并且当需要更换电子元器件时，两端的封头可不必拆卸，仅需要从螺纹法兰与连接法兰处拆开即可，避免了法兰封头的复杂重复拆装而导致密封失效。

所述的电子舱材料均采用铝合金。

本发明的有益效果在于：

(1)结构简单，耐压性能好

耐压壳采用圆筒形主体结构较大的减小了水流阻力，中间环向加强筋能够增加径向耐压性，并且能够对支撑骨架起到限位作用。

(2)空间利用率高

将耐压壳体分为左右两舱室并对内部支撑骨架进行设计，确保了内部空间的合理利用，并且可以较好的避免强弱电干扰问题。

(3)密封简单，性能可靠

密封方式采用O形圈密封进行密封，密封结构简单，易于加工，而且密封性能好，使用寿命长，密封可靠性较强。

(4)散热性能优异

采用壳体中间布置冷却循环风扇的形式进行散热，能够较好的加快对控制舱和电源舱内的空气流动，从而达到对舱体快速散热的目的。

(5)维修方便

当电子舱内部电子元器件损坏需要更换时，可直接将控制舱或者电源舱整体抽出进行维修，且电子舱拆装简单，易于维护。

附图说明

图1为水下机器人电子舱结构剖面视图；

图2为电子舱的耐压壳结构简图；

图3为电子舱的耐压壳剖面视图；

图4为电子舱的耐压壳的局部视图；

图5为电子舱的内部支撑骨架的结构简图；

图6为电子舱的电源舱压板主视图；

图7为电子舱的电源舱风扇支架主视图；

图8为电子舱的控制舱压板主视图；

图9为电子舱的控制舱风扇支架主视图；

图10为电子舱的螺纹法兰的结构简图；

图11位电子舱的螺纹法兰的剖面视图；

图12为电子舱的电源舱封头结构简图；

图13为电子舱的控制舱封头结构简图；

图中：1主壳体；2连接法兰；3螺纹法兰；4控制舱封头；5电源舱封头；6O型密封圈；7脐带缆水密接头；8推进器水密接头；9控制舱风扇支架；10螺栓；11弹簧垫片；12径向O型密封圈；13轴向O型密封圈；14传感器水密接头；15云台水密接头；16控制舱压板沉头孔；17控制舱压板通孔；18支撑杆；19电源舱压板通孔；20电源舱风扇支架沉头孔；21控制舱风扇支架通孔；22电源舱压板；23控制舱压板；24电源舱风扇支架；25控制舱风扇支架沉头孔；26沉头孔；27风扇支架通孔；28螺钉；29螺纹孔；30螺纹法兰通孔；31螺纹；32控制舱通孔；33环向螺纹通孔B；34电源舱封头通孔；35环向螺纹通孔A；36中心螺纹通孔A；37中心螺纹通孔B。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明一种水下机器人电子舱包括电子舱耐压壳和内部支撑骨架；所述的支撑骨架通过螺钉将其固定于耐压壳体两端的螺纹法兰端面上。所述的电子舱材料均采用6061-T6铝合金。

所述的耐压壳体主要包括主壳体1、连接法兰2、螺纹法兰3、控制舱封头4、电源舱封头5、O型密封圈6、脐带缆水密接头7、推进器水密接头8、控制舱风扇支架9、螺栓10、弹簧垫片11、径向O型密封圈12、轴向O型密封圈13、传感器水密接头14、云台水密接头15。

所述的连接法兰2通过焊接连接在主壳体1的两端，螺纹法兰3通过螺纹31与连接法兰连接，密封通过螺纹法兰3上的两道径向O型密封圈来实现，在螺纹法兰内端面有六个环向螺纹孔29，用于固定内部支撑骨架，螺纹法兰外端面有一道轴向密封槽，用于实现轴向密封。

所述的电源舱封头5凸台中心位置有一个中心螺纹通孔36和六个环向螺纹通孔35，中心螺纹通孔同于安装脐带缆水密接头7，六个环向螺纹通孔用于安装推进器水密接头8，在电源舱封头的内端面处有一道径向密封圈，在电源舱封头外圆圆周处有八个环向均布通孔34，用于和螺纹法兰3的八个环向通孔30连接，螺栓10配备弹簧垫片11用于防止螺栓的松动，通过螺栓10的紧固来实现两构件之间的轴向密封，而且理论上水深越深水压越大，密封效果越明显。

所述的控制舱封头4结构与电源舱封头5结构一样，凸台中心位置有一个中心螺纹通孔37和六个环向螺纹通孔33用于安装传感器水密接头14和云台水密接头15。在控制舱封头外圆周围布有八个环向均布通孔32，通过螺栓10配备弹簧垫片11实现与螺纹法兰3的连接。

所述的支撑骨架主要包括电源舱压板22、支撑杆18、电源舱风扇支架24、控制舱压板23、控制舱风扇支架9。

所述的电源舱压板22上有六个环向均布沉头孔26和六个环向均布通孔19，六个环向沉头孔用于和控制舱的螺纹法兰的连接，六个环向均布通孔和六个支撑杆18连接，支撑杆的另一端和电源舱风扇支架24连接，电源舱风扇支架24中心圆周有四个环向均布通孔27用于固定散热风扇，该风扇支架外圆周位置有六个环向均布通孔26用于固定电源舱支撑杆。

所述的控制舱压板23上留有六个均布环向通孔17和两个对称沉头孔16，六个环向均布通孔用于将控制舱压板23固定在右端的螺纹法兰上，两个对称沉头孔16用于固定两个支撑杆，支撑杆的另一端与控制舱风扇支架9连接，控制舱风扇支架中心圆周留有四个环向均布通孔21用于固定散热风扇，外圆圆周位置留有两个对称沉头孔25用于固定两个支撑杆。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种水下机器人电子舱，其特征在于，所述的水下机器人电子舱包括耐压壳体和内部的支撑骨架，支撑骨架固定在耐压壳体两端的螺纹法兰(3)端面上；

所述的耐压壳体包括主壳体(1)、连接法兰(2)、螺纹法兰(3)、控制舱封头(4)、电源舱封头(5)、脐带缆水密接头(7)、推进器水密接头(8)、传感器水密接头(14)、云台水密接头(15)；

所述的连接法兰(2)固定在主壳体(1)两端，连接法兰(2)的一端与主壳体(1)连接，连接法兰(2)另一端与螺纹法兰(3)凸台上的外螺纹连接；所述的螺纹法兰(3)内端面与内部的支撑骨架固接；螺纹法兰(3)的外圆周通过螺栓(10)分别与控制舱封头(4)和电源舱封头(5)连接；所述的主壳体(1)呈圆筒状，中间内壁设有一道环形加强筋；

所述的控制舱封头(4)中间凸台处安装传感器水密接头(14)和云台水密接头(15)，传感器水密接头(14)一端与传感器连接，云台水密接头(15)一端与外部云台连接；传感器水密接头(14)和云台水密接头(15)的另一端与控制舱内部控制电路连接，控制外部云台和传感器的运转；所述的控制舱封头(4)外圆周通过螺栓(10)与螺纹法兰(3)固接；

所述的电源舱封头(5)中间的凸台处安装脐带缆水密接头(7)和推进器水密接头(8)；脐带缆水密接头(7)与脐带缆连接，为电子舱整体供电；推进器水密接头(8)与推进器连接，进而与电源模块连接，为推进器提供动力；所述的电源舱封头(5)外圆周处通过螺栓(10)与螺纹法兰(3)连接，通过螺栓(10)的紧固实现两构件之间的轴向密封；

所述的支撑骨架包括电源舱压板(22)、支撑杆(18)、电源舱风扇支架(24)、控制舱压板(23)、控制舱风扇支架(9)；

所述电源舱压板(22)上设有均布环向的电源舱压板通孔(19)和均布环向的沉头孔(26)；所述的电源舱压板通孔(19)将电源舱压板固定在螺纹法兰上，沉头孔(26)与电源舱内的支撑杆(18)的一端连接；所述的支撑杆的另一端与电源舱风扇支架(24)连接；电源舱风扇支架(24)中间圆周位置安装散热风扇；

所述控制舱压板(23)上设有均布环向的控制舱压板通孔(17)和两个以控制舱压板中心对称的控制舱压板沉头孔(16)；控制舱压板通孔(17)用于将控制舱压板(23)固定在右端的螺纹法兰(3)上，控制舱压板沉头孔(16)用于固定控制舱内的支撑杆的一端；所述的控制舱内的支撑杆的另一端与控制舱风扇支架(9)连接；控制舱风扇支架(9)中心圆周位置安装散热风扇。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人电子舱，其特征在于，所述的电源舱和控制舱能够整体式拆卸，并且当需要更换电子元器件时，两端的控制舱封头(4)与电源舱封头(5)不必拆卸，仅需要从螺纹法兰与连接法兰处拆开即可，避免螺纹法兰(3)与控制舱封头(4)和电源舱封头(5)之间的复杂重复拆装而导致密封失效。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下机器人电子舱，其特征在于，所述的螺纹法兰(3)的凸台上还设有两道径向密封槽，用于安装径向O型密封圈(12)，实现径向密封；螺纹法兰外端面还设有一道轴向密封槽，用于安装轴向O型密封圈(13)，实现轴向密封，所述的电源舱封头(5)的凸台的侧端面设有一道径向密封圈(6)。

4.根据权利要求1或2所述的一种水下机器人电子舱，其特征在于，所述的螺栓(10)还配备弹簧垫片(11)，用于防止螺栓(10)松动。

5.根据权利要求3所述的一种水下机器人电子舱，其特征在于，所述的螺栓(10)还配备弹簧垫片(11)，用于防止螺栓(10)松动。