CN110049650B

CN110049650B - 一种水下电子舱体机械结构

Info

Publication number: CN110049650B
Application number: CN201910303959.5A
Authority: CN
Inventors: 叶青; 黄勇; 李士明; 黄海宁; 刘纪元
Original assignee: Institute of Acoustics of CAS
Current assignee: Institute of Acoustics of CAS
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-06-16
Anticipated expiration: 2039-04-16
Also published as: CN110049650A

Abstract

本发明公开了一种水下电子舱体机械结构，包括：水下耐压罐总成(1)和电子单元结构总成(2)；所述水下耐压罐总成(1)为一个外部设置两道加强筋的筒体，其内设置两个放置多个水密连接器尾部引出的导线的走线空间；所述电子单元结构总成(2)插入水下耐压罐总成(1)的筒体内；所述电子单元结构总成(2)用于安装和固定电子单元模块(2‑1)。本发明的水下电子舱体机械结构具有耐振动、散热性能好、有单独走线空间的优点；而且具有合理的耐水压力学结构、方便运输和使用。

Description

一种水下电子舱体机械结构

技术领域

本发明属于水下电子设备领域，具体涉及一种水下电子舱体机械结构。

背景技术

随着海洋技术的发展，海洋的勘探开发等研究工作也逐渐从浅海走向深海，而水下电子舱体是为电子电路、电源等仪器单元提供安装空间，并且保障电子设备能在水下安全、可靠工作的结构，广泛应用于海洋勘探开发、科学研究以及水下武器装备等海洋设备。

水下电子舱体的结构都有其严格的密封性、耐压性、散热性、高可靠性要求，其中的一个性能达不到要求都将会导致电子设备故障甚至报废。随着信息技术的发展，水下电子舱体也向着模块化、高可靠性和可维修性发展。

当要求水下电子舱在水深两千米不损坏，包含十几个电子单元，三十几个连接器，集成度很高、功率很大，此时对舱体结构、电子模块固定结构、电子模块散热有着很高的要求，需要水下电子舱体必须通过振动、颠震、高低温等一系列环境试验认证，从而来保证水下电子舱体的高可靠性。这对水下电子舱体设计提出了新的挑战，传统的从端盖引出连接器方式、简单的端盖散热方法、单一通过端盖固定电子单元的装置等已经不能满足上述要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，根据水下信息技术发展实际情况设计出来的一种耐振动、散热性能好、有单独走线空间的水下电子舱体机械结构，其同时解决了水下电子仓内多个大功率电子单元散热问题、多个连接器的布局和走线问题、具有合理的耐水压力学结构、方便运输和使用的特点。

为了实现上述目的，本发明提出了一种水下电子舱体机械结构，包括：水下耐压罐总成和电子单元结构总成；所述水下耐压罐总成为一个外部设置两道加强筋的筒体，其内设置两个放置多个水密连接器尾部引出的导线的走线空间；所述电子单元结构总成插入水下耐压罐总成的筒体内；所述电子单元结构总成用于安装和固定电子单元模块。

作为上述装置的一种改进，所述水下耐压罐总成包括耐压筒体、4个走线板、2个引线挡板和若干个水密连接器；在所述耐压筒的内壁上设置两个相对的插槽，在每个插槽之间所述耐压筒体内壁上相对设置两列连接器固定孔，用于与水密连接器连接；所述2个引线挡板分别插入2个插槽；两个走线板分别固定在引线挡板的两端；所述引线挡板、两个走线板和耐压筒体的筒壁各形成一个单独的走线空间；所述水密连接器尾部引出的导线在相应的走线空间内分别引到两端的走线板，在所述走线板上设置若干个用于固定和分配导线的走线孔。

作为上述装置的一种改进，所述耐压筒体的内壁两侧对称设置导轨槽，在每个导轨槽的一端设置2个螺纹孔，另一端设置斜角；所述导轨槽与插槽在耐压筒体内侧呈90度对称分布，并且与耐压筒体为一体结构。

作为上述装置的一种改进，所述水下耐压罐总成还包括设置在耐压筒体两端的两个端盖；所述端盖为外部设置放射状加强筋的圆板结构；每个端盖通过O圈与耐压筒体连接；所述端盖的外侧设置罐体把手；所述罐体把手是两个为“]”形状的结构件。

作为上述装置的一种改进，所述水下电子舱体机械结构还包括固定到其中的一个端盖上的电源模块。

作为上述装置的一种改进，所述电子单元结构总成包括：通过四个端部连接件连接的两个导轨和一个底板固定板，在两个导轨的两端各设置一个内架把手；在两个导轨和一个底板固定板形成的内部空间中设置若干个导轨中间连接板；在两个导轨的内侧各设置若干个用于插入电子单元模块的电子单元模块固定槽。

作为上述装置的一种改进，所述电子单元模块上设置模块锁紧装置，包括：一个长螺杆、一个楔块、两个梯形块及一个楔形螺母组成，所述旋转长螺杆用于对电子单元模块进行拆卸。

作为上述装置的一种改进，所述一个导轨的两端设置第一导轨锁紧装置和第二导轨锁紧装置，另一个导轨的一端上设置第三导轨锁紧装置；另一端设置斜面；所述导轨锁紧装置包括：导轨楔形螺母、导轨梯形块和导轨长螺杆，旋转导轨长螺杆，使导轨梯形块在其斜面的作用下向外移动，从而实现其锁紧功能。

作为上述装置的一种改进，两个所述导轨的同一端设置导轨固定板，当所述电子单元结构总成的两个导轨插入水下耐压罐总成的两个导轨槽后，通过螺钉将导轨固定板分别固定在两个导轨槽端部的螺纹孔中。

作为上述装置的一种改进，所述两个导轨和两个导轨槽的表面上均匀涂覆一层导热硅脂。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

1、本发明的水下电子舱体机械结构具有耐振动、散热性能好、有单独走线空间的优点；

2、本发明的水下电子舱体机械结构具有合理的耐水压力学结构、方便运输和使用。

附图说明

图1为本发明的水下电子舱体机械结构的组装图；

图2为本发明的水下电子舱体机械结构的水下耐压罐总成的组装图；

图3为本发明的水下电子舱体机械结构的耐压筒体的结构图，局部视图W比例2:5；

图4为本发明的水下电子舱体机械结构的走线板的结构图；

图5(a)为本发明的水下电子舱体机械结构的电子单元结构总成的组装图；

图5(b)为图5(a)的局部视图A，视图比例2:3；

图5(c)为图5(a)的W方向视图，局部视图B比例2:5；

图6为本发明的水下电子舱体机械结构的电子单元模块的模块锁紧装置结构图；

图7(a)为本发明的水下电子舱体机械结构的装配过程示意图；

图7(b)为本发明的水下电子舱体机械结构的装配完成示意图。

附图标记：

1、水下耐压罐总成 2、电子单元结构总成

3、电源模块

1-1、罐体把手 1-2、端盖

1-3、耐压筒体 1-4、走线板

1-5、引线挡板 1-6、水密连接器

1-7、O圈

1-3-1、斜角 1-3-2、导轨槽

1-3-3、插槽 1-3-4、连接器固定孔

1-3-5、螺纹孔

1-4-1、走线孔

2-1、电子单元模块 2-2、内架把手

2-3、第一导轨锁紧装置 2-4、导轨

2-5、第二导轨锁紧装置 2-6、底板固定板

2-7、端部连接件 2-8、第三导轨锁紧装置

2-9、电子单元模块固定槽 2-10、导轨中间连接板

2-11、导轨楔形螺母 2-12、导轨梯形块

2-13、导轨长螺杆 2-14、导轨固定板

2-15、斜面

2-1-1、长螺杆 2-1-2、楔块

2-1-3、梯形块 2-1-4、楔形螺母

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

如图1所示，一种水下电子舱体机械结构，包括：外部的水下耐压罐总成1、内部的电子单元结构总成2和电源模块3。

如图2所示，水下耐压罐总成1的主体是耐压筒体1-3，它是一个外圆中间有两道加强筋的筒状结构，两端分别设置端盖1-2、罐体把手1-1和O圈1-7；在耐压筒体1-3的两侧相对对称设置两列连接器固定孔1-3-4，如图3所示；水密连接器1-6通过这些孔与耐压筒体1-3固定并使其耐水压，孔的数量根据需求来定，由于这些孔是分布在筒体的侧面的，所以比在端盖上布孔更有数目上的优势；在连接器固定孔1-3-4的内侧是引线挡板1-5，它可以通过耐压筒体1-3的端部，插入到插槽1-3-3中，如图3所示；然后在引线挡板1-5的两端分别通过螺钉固定走线板1-4，这样引线挡板1-5、走线板1-4和耐压筒体1-3的筒壁便形成一个单独走线空间，走线空间有两个。水密连接器1-6尾部引出的导线便在这个空间内根据需求分别引到两端的走线板1-4，走线板1-4的上面布有若干个走线孔1-4-1，如图4所示，导线可以通过走线孔1-4-1进行固定和分配，这个单独走线空间结构使整个布线结构简洁并便于维修。

如图3所示，在耐压筒体1-3的左右两侧对称布有导轨槽1-3-2，在每个导轨槽1-3-2的一端都有2个螺纹孔1-3-5，另一端具有斜角1-3-1；导轨槽1-3-2与插槽1-3-3在耐压筒体1-3内侧呈90度对称分布，并且它们是与耐压筒体1-3一起加工出来的，为一体结构，这种结构布局方案有利于筒体承受外部压力，符合力学设计。端盖1-2为一外部有放射状加强筋的圆板结构，这些加强筋增加强度的同时也增加了与外部水介质的接触面积，帮助更好的散热。罐体把手1-1是两个为“]”形状的结构件，对称分布在端盖1-2的外侧，通过它们可以进行吊装、搬运操作，也可以用它们来固定整个结构；

如图5(a)所示，电子单元结构总成2是电子单元模块2-1的安装固定结构，它具有便于拆装、散热性能好、抗振动等特点。主体是由两个导轨2-4、一个底板固定板2-6通过两个内架把手2-2、若干个导轨中间连接板2-10、四个端部连接件2-7用螺钉安装固定起来的一个框架结构；导轨2-4共有二件，其中一件上有第三导轨锁紧装置2-8，另一件上有第一导轨锁紧装置2-3和第二导轨锁紧装置2-5，第一导轨锁紧装置2-3、第二导轨锁紧装置2-5、第三导轨锁紧装置2-8的结构相同，都由导轨楔形螺母2-11、导轨梯形块2-12、导轨长螺杆2-13三部分组成，如图5(b)所示；旋转导轨长螺杆2-13，导轨梯形块2-12在其斜面的作用下向外移动，从而实现其锁紧功能。在两个导轨的一端都有斜面2-15，如图5(c)所示，另一端都固定有导轨固定板2-14；底板固定板2-6主要起到固定支撑作用，根据需要也可以在它上面安装PCB板和连接器等；内架把手2-2有两个，分别在电子单元结构总成2的两端，依靠它们可以很方便地搬运电子单元结构总成2，同时也辅助电子单元结构总成2在耐压筒体1-3中的拆装作业；中间连接板2-10与两个导轨2-4和底板固定板2-6连接，起固定支撑作用；四个端部连接件2-7分别在两个导轨2-4的端部连接导轨2-4与底板固定板2-6，起固定支撑作用；电子单元模块2-1插入到两个导轨2-4的电子单元模块固定槽2-9中，然后通过电子单元模块2-1上的模块锁紧装置进行锁紧固定。

如图6所示，模块锁紧装置主要是由一个长螺杆2-1-1、一个楔块2-1-2、两个梯形块2-1-3及一个楔形螺母2-1-4组成，通过旋转长螺杆2-1-1来进行对电子单元模块2-1拆卸；当所有的电子单元模块2-1都固定到固定槽2-9中后，把电子单元结构总成2沿着导轨2-4滑入耐压筒体1-3两侧的导轨槽1-3-2中。

为了方便导轨的滑入和散热，需要在导轨2-4、导轨槽1-3-2的表面均匀涂覆一层导热性能好的导热硅脂，这样当电子单元结构总成2沿着导轨2-4滑到位后，在第一导轨锁紧装置2-3和第二导轨锁紧装置2-5的作用下，另一侧导轨2-4的表面会与另一侧导轨槽1-3-2的表面紧密接触，从而各个电子单元模块2-1产生的热量通过各个电子单元模块2-1的外壳传导到导轨2-4上的固定槽2-9表面，然后再通过导轨2-4与导轨槽1-3-2的接触面传导到整个耐压筒体1-3，最终所有的传导热量通过耐压筒体1-3传导到水中，这样就形成一个高效的散热链路，同时，把散热量较大的电源模块3单独固定到端盖1-2，端盖1-2外表面有加强筋，它增加了与外部水介质的接触面积，帮助更好的散热。

电子单元结构总成2通过导轨2-4安放在水下耐压罐总成1的两侧导轨槽1-3-2中，然后在一系列固定结构的作用下，确保该整体通过振动、颠震等环境试验，首先，第一锁紧导轨锁紧装置2-3和第二导轨锁紧装置2-5，使电子单元结构总成2在垂直于导轨的水平方向的自由度得到限制，然后，第三锁紧导轨锁紧装置2-8，并把两个导轨2-4端部的导轨固定板2-14通过螺钉固定在耐压筒体1-3端部的螺纹孔1-3-5中，由于导轨槽1-3-2端部处有斜角1-3-1，导轨2-4的另一端也有斜面2-15，在导轨固定板2-14紧固螺钉力的作用下，产生一个平行于导轨面的向上方向的升力，同时导轨2-4另一端在第三导轨锁紧装置2-8的作用下也产生一个平行于导轨面的向上方向的升力，这样在平行于导轨面的向上方向的自由度也得到限制，电子单元结构总成2在导轨方向的自由度最终也通过两个导轨固定板2-14的紧固而被限制。实际的振动、颠震试验中也表明此种结构抗振动性能很好，没有发现结构松动、损坏等现象。

如图7(a)所示，本发明的水下电子舱体机械结构在使用前需进行安装，基本步骤是：

首先装配水下耐压罐总成1，根据使用的环境压力在压力釜里对其进行压力测试，确保整个罐体没有漏水的情况下才可以进行下一步的安装操作，当压力测试合格后，第一步，现把各个电子单元模块2-1插入到对应的电子单元模块固定槽2-9中，并锁紧固定；第二步，安装电源模块3到端盖1-2；第三步，把电子单元结构总成2滑入到耐压筒体1-3两侧的导轨槽1-3-2中，并依次紧固第一导轨锁紧装置2-3、第二导轨锁紧装置2-5、第三导轨锁紧装置2-8及两个导轨固定板2-14；第四步，安装两端的端盖1-2。到此整体结构已经安装完毕，接下来就可以跟据具体情况把一些相关的设备、仪器、仪表、传感器、换能器等通过水密连接器1-6与其连接，最后放入到拖体等一些其它的设备上，如成像声呐拖体等。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种水下电子舱体机械结构，其特征在于，包括：水下耐压罐总成(1)和电子单元结构总成(2)；所述水下耐压罐总成(1)为一个外部设置两道加强筋的筒体，其内设置两个放置多个水密连接器尾部引出的导线的走线空间；所述电子单元结构总成(2)插入水下耐压罐总成(1)的筒体内；所述电子单元结构总成(2)用于安装和固定电子单元模块(2-1)；

所述水下耐压罐总成(1)包括耐压筒体(1-3)、4个走线板(1-4)、2个引线挡板(1-5)和若干个水密连接器(1-6)；在所述耐压筒体(1-3)的内壁上设置两个相对的插槽(1-3-3)，在每个插槽(1-3-3)之间所述耐压筒体(1-3)内壁上相对设置两列连接器固定孔(1-3-4)，用于与水密连接器(1-6)连接；所述2个引线挡板(1-5)分别插入2个插槽(1-3-3)；两个走线板(1-4)分别固定在引线挡板(1-5)的两端；所述引线挡板(1-5)、两个走线板(1-4)和耐压筒体(1-3)的筒壁各形成一个单独的走线空间；所述水密连接器(1-6)尾部引出的导线在相应的走线空间内分别引到两端的走线板(1-4)，在所述走线板(1-4)的上设置若干个用于固定和分配导线的走线孔(1-4-1)；

所述耐压筒体(1-3)的内壁两侧对称设置导轨槽(1-3-2)，在每个导轨槽(1-3-2)的一端设置2个螺纹孔(1-3-5)，另一端设置斜角(1-3-1)；所述导轨槽(1-3-2)与插槽(1-3-3)在耐压筒体(1-3)内侧呈90度对称分布，并且与耐压筒体(1-3)为一体结构；

所述电子单元结构总成(2)包括：通过四个端部连接件(2-7)连接的两个导轨(2-4)和一个底板固定板(2-6)，在两个导轨(2-4)的两端各设置一个内架把手(2-2)；在两个导轨(2-4)和一个底板固定板(2-6)形成的内部空间中设置若干个导轨中间连接板(2-10)；在两个导轨(2-4)的内侧各设置若干个用于插入电子单元模块(2-1)的电子单元模块固定槽(2-9)；

所述一个导轨(2-4)的两端设置第一导轨锁紧装置(2-3)和第二导轨锁紧装置(2-5)，另一个导轨(2-4)的一端上设置第三导轨锁紧装置(2-8)；另一端设置斜面(2-15)；所述第一导轨锁紧装置(2-3)、第二导轨锁紧装置(2-5)和第三导轨锁紧装置(2-8)均包括：导轨楔形螺母(2-11)、导轨梯形块(2-12)和导轨长螺杆(2-13)，旋转导轨长螺杆(2-13)，使导轨梯形块(2-12)在其斜面的作用下向外移动，从而实现其锁紧功能。

2.根据权利要求1所述的水下电子舱体机械结构，其特征在于，所述水下耐压罐总成(1)还包括设置在耐压筒体(1-3)两端的两个端盖(1-2)；所述端盖(1-2)为外部设置放射状加强筋的圆板结构；每个端盖(1-2)通过O圈(1-7)与耐压筒体(1-3)连接；所述端盖(1-2)的外侧设置罐体把手(1-1)；所述罐体把手(1-1)是两个为“]”形状的结构件。

3.根据权利要求2所述的水下电子舱体机械结构，其特征在于，所述水下电子舱体机械结构还包括固定到其中的一个端盖(1-2)上的电源模块(3)。

4.根据权利要求1所述的水下电子舱体机械结构，其特征在于，所述电子单元模块(2-1)上设置模块锁紧装置，包括：一个长螺杆(2-1-1)、一个楔块(2-1-2)、两个梯形块(2-1-3)及一个楔形螺母(2-1-4)组成，所述长螺杆(2-1-1)用于对电子单元模块(2-1)进行拆卸。

5.根据权利要求4所述的水下电子舱体机械结构，其特征在于，两个所述导轨(2-4)的同一端设置导轨固定板(2-14)，当所述电子单元结构总成(2)的两个导轨(2-4)插入水下耐压罐总成(1)的两个导轨槽(1-3-2)后，通过螺钉将导轨固定板(2-14)分别固定在两个导轨槽(1-3-2)端部的螺纹孔(1-3-5)中。

6.根据权利要求5所述的水下电子舱体机械结构，其特征在于，所述两个导轨(2-4)和两个导轨槽(1-3-2)的表面上均匀涂覆一层导热硅脂。