CN110884613A - 一种水下机器人的舱门系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人的舱门系统。包括对称设置于水下机器人两侧的左侧舱门机构B和右侧舱门机构A，左侧舱门机构B和右侧舱门机构A结构相同，均包括转动驱动机构、舱门蒙皮组件、舱门转轴、舱门上连接件及舱门下连接件，其中舱门蒙皮组件的尾端与舱门转轴连接，舱门转轴的上、下端分别通过舱门上连接件和舱门下连接件与水下机器人的龙骨框架连接，转动驱动机构设置于舱门上连接件上、且与舱门转轴连接。本发明具备航行阻力小，强度大，质量轻，拆卸方便，操控灵活等特点。

Description

一种水下机器人的舱门系统
技术领域
本发明涉及水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人的舱门系统。
背景技术
舱门系统是自主遥控水下机器人的重要组成部分，水下机器人航行时，流线型舱门关闭以减少航行阻力，提高续航能力，并对作业工具等有效载荷起到一定保护作用；作业时，舱门打开，以便于作业工具伸出作业。传统潜水器并无舱门系统，其艏部往往为固定的流线型浮力材或直接裸露在外的作业工具，对于自主遥控水下机器人，由于同时具备大范围探测及作业能力，对续航能力提出了一定要求，因此可以大大减小航行阻力的舱门系统对其至关重要。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人的舱门系统，该系统相比于传统的水下机器人，具备航行阻力小，强度大，质量轻，拆卸方便，操控灵活等特点
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种水下机器人的舱门系统，包括对称设置于水下机器人两侧的左侧舱门机构和右侧舱门机构，所述左侧舱门机构和右侧舱门机构结构相同，均包括转动驱动机构、舱门蒙皮组件、舱门转轴、舱门上连接件及舱门下连接件，其中舱门蒙皮组件的尾端与舱门转轴连接，所述舱门转轴的上、下端分别通过舱门上连接件和舱门下连接件与水下机器人的龙骨框架连接，所述转动驱动机构设置于所述舱门上连接件上、且与所述舱门转轴连接。
所述舱门蒙皮组件包括舱门加强竖筋框架及设置于所述舱门加强竖筋框架上的舱门透明窗和舱门蒙皮，所述舱门透明窗位于所述舱门蒙皮远离所述舱门转轴的一端。
所述舱门蒙皮为流线型结构。
所述舱门加强竖筋框架包括依次首尾连接的舱门前部加强竖筋、舱门上部加强横筋、舱门后部加强竖筋及舱门底部加强横筋，舱门前部加强竖筋和舱门后部加强竖筋之间连接有舱门中部加强横筋，所述舱门后部加强竖筋上连接有横向设置的舱门加强板。
所述舱门蒙皮的内侧设有用于挂载舱门挂载组件的舱门挂载底座。
所述舱门转轴包括依次可拆卸连接的上段转轴、中段转轴及下段转轴，其中中段转轴与所述舱门蒙皮组件固定连接，所述上段转轴的上端与所述舱门上连接件可转动地连接，所述下段转轴的下端与所述舱门下连接件转动连接。
所述转动驱动机构包括舱门舵机组件和舱门联轴器，其中舱门舵机组件安装在所述舱门上连接件、且输出轴通过舱门联轴器与所述舱门转轴连接。
所述联轴器采用膜片胀套联轴器。
所述舱门蒙皮组件和所述舱门转轴均采用铝合金材质。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明比强度大：本发明舱门蒙皮及转轴均为轻质铝合金，蒙皮焊接于加强筋上，可应用于4级海况。
2.本发明安装拆卸方便：舱门转轴与舵机轴之间通过联轴器连接，可以容许两轴间一定同轴度的偏差，便于安装。转轴分为三段，上下两段均与外部连接件相连，中间一段与蒙皮本身焊接为一体，在舱门上下空间紧张的情况下，通过分离三段转轴，可以轻松拆卸舱门。
3.本发明两舱门前端具备透视效果：水下机器人航行时，需要监视前部视景，舱门内部的摄像头可以透过舱门前部透明窗，实时观察前部景象。
4.本发明航行阻力小：两侧舱门均采用流线型设计，舱门关闭时，航行阻力小，可以大大增加水下机器人的航行速度，提高能源效率。
5.本发明可挂载辅助设备：两侧舱门内部留有挂载底座，可依据实际需求，挂载照明灯或摄像机等系统，便于水下机器人作业。
6.本发明包含左右两侧舱门机构，可以互相独立控制，按照特定角度转动，并且舱门前端为透明窗，潜水器航行时可以透过透明窗监测到外部环境，内部挂载辅助设备，比如照明灯或摄像头等，在水下机器人作业时，可以起到辅助照明或者摄像等作用。
附图说明
图1为本发明的左右两侧舱门整体轴测图；
图2为本发明的蒙皮组件平面二维示意图。
图中：1为舱门透明窗，2为舱门蒙皮组件，3为舱门挂载组件，4为舱门转轴，5为舱门联轴器，6为舱门舵机组件，7为舱门上连接件，8为舱门下连接件，15为舱门前部加强竖筋，16为舱门挂载底座，17为舱门蒙皮，18为舱门底部加强横筋，19为舱门中部加强横筋，20为舱门上部加强横筋，21为舱门加强板，22为舱门后部加强竖筋，A为右侧舱门机构，B为左侧舱门机构。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种水下机器人的舱门系统，包括对称设置于水下机器人两侧的左侧舱门机构B和右侧舱门机构A，左侧舱门机构B和右侧舱门机构A结构相同，均包括转动驱动机构、舱门蒙皮组件2、舱门转轴4、舱门上连接件7及舱门下连接件8，其中舱门蒙皮组件2的尾端与舱门转轴4连接，舱门转轴4的上、下端分别通过舱门上连接件7和舱门下连接件8与水下机器人的龙骨框架连接，转动驱动机构设置于舱门上连接件7上、且与舱门转轴4连接。
舱门转轴4包括依次通过螺栓可拆卸连接的上段转轴、中段转轴及下段转轴，其中中段转轴与舱门蒙皮组件2采用焊接方式固定连接，上段转轴的上端与舱门上连接件7可转动地连接，以提高舱门整体强度。下段转轴的下端与舱门下连接件8转动连接。
转动驱动机构包括舱门舵机组件6和舱门联轴器5，其中舱门舵机组件6通过螺栓安装在舱门上连接件7、且输出轴通过舱门联轴器5与舱门转轴4连接。
本发明的实施例中，联轴器5采用膜片胀套联轴器。舱门蒙皮组件2和舱门转轴4均采用铝合金材质。
如图2所示，舱门蒙皮组件2包括舱门加强竖筋框架及设置于舱门加强竖筋框架上的舱门透明窗1和舱门蒙皮17，舱门透明窗1位于舱门蒙皮17远离舱门转轴4的一端，舱门蒙皮17为流线型结构。
舱门蒙皮组件2的线型依据水下机器人艏部外形轮廓进行确定，艏部连有舱门透明窗1，舱门透明窗1采用有机玻璃材质，舱门透明窗1与舱门蒙皮17之间通过螺栓连接。
舱门加强竖筋框架包括依次首尾连接的舱门前部加强竖筋15、舱门上部加强横筋17、舱门后部加强竖筋22及舱门底部加强横筋18，舱门前部加强竖筋15和舱门后部加强竖筋22之间连接有舱门中部加强横筋19，舱门后部加强竖筋22上连接有横向设置的舱门加强板21。
舱门蒙皮17的内侧设有用于挂载舱门挂载组件3的舱门挂载底座16，以方便挂载轻型设备，如灯、摄像头等，如图1所示。
本发明的工作原理为：
左侧舱门机构B和右侧舱门机构A可以独立启闭，角度可控，水下机器人航行时，两侧舱门关闭，以减小航行阻力，延长续航，保护内部有效载荷。同时透过艏部舱门透明窗1，可为内部摄像机提供外部视景。当水下机器人到达作业地点，两个舱门打开特定角度，艏部作业工具伸出作业，两侧舱门上的挂载设备可以起到辅助照明或摄像的作用，舱门舵机组件具有自锁功能，舱门开启后即可保持在当前特定角度。作业完毕后，作业工具收回，采集物收入艏部内的采样篮，两侧舱门关闭，以减小航行阻力，提高续航，并防止采集物丢失。
水下机器人往返于海面，受海浪、风等影响，舱门受到冲击较大。蒙皮内部为多个加强筋及加强板。转轴处扭矩较大，采用不易打滑的膜片胀套联轴器。
综上所述，本发明给出了一种相互独立的平开式可透视流线型舱门系统，它具有应用范围广，强度大，质量轻，舱门转动角度准确，左右舱门可独立启闭并具备自锁功能。舱门开启后，水下机器人的作业工具可伸出作业，避免了舱门与作业工具的空间干涉；舱门关闭时内部包含较大的有效载荷空间，可透视外部环境，使得水下机器人在水下航行时可捕捉外部视景，并且减少航行阻力，同时对内部作业工具及采集物起到一定保护作用。
以上所述仅为本发明的实施方式，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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水下机器人的舱门系统，其特征在于，包括对称设置于水下机器人两侧的左侧舱门机构(B)和右侧舱门机构(A)，所述左侧舱门机构(B)和右侧舱门机构(A)结构相同，均包括转动驱动机构、舱门蒙皮组件(2)、舱门转轴(4)、舱门上连接件(7)及舱门下连接件(8)，其中舱门蒙皮组件(2)的尾端与舱门转轴(4)连接，所述舱门转轴(4)的上、下端分别通过舱门上连接件(7)和舱门下连接件(8)与水下机器人的龙骨框架连接，所述转动驱动机构设置于所述舱门上连接件(7)上、且与所述舱门转轴(4)连接。
2.根据权利要求1所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门蒙皮组件(2)包括舱门加强竖筋框架及设置于所述舱门加强竖筋框架上的舱门透明窗(1)和舱门蒙皮(17)，所述舱门透明窗(1)位于所述舱门蒙皮(17)远离所述舱门转轴(4)的一端。
3.根据权利要求1所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门蒙皮(17)为流线型结构。
4.根据权利要求2所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门加强竖筋框架包括依次首尾连接的舱门前部加强竖筋(15)、舱门上部加强横筋(17)、舱门后部加强竖筋(22)及舱门底部加强横筋(18)，舱门前部加强竖筋(15)和舱门后部加强竖筋(22)之间连接有舱门中部加强横筋(19)，所述舱门后部加强竖筋(22)上连接有横向设置的舱门加强板(21)。
5.根据权利要求2所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门蒙皮(17)的内侧设有用于挂载舱门挂载组件(3)的舱门挂载底座(16)。
6.根据权利要求1所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门转轴(4)包括依次可拆卸连接的上段转轴、中段转轴及下段转轴，其中中段转轴与所述舱门蒙皮组件(2)固定连接，所述上段转轴的上端与所述舱门上连接件(7)可转动地连接，所述下段转轴的下端与所述舱门下连接件(8)转动连接。
7.根据权利要求1所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述转动驱动机构包括舱门舵机组件(6)和舱门联轴器(5)，其中舱门舵机组件(6)安装在所述舱门上连接件(7)、且输出轴通过舱门联轴器(5)与所述舱门转轴(4)连接。
8.根据权利要求7所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述联轴器(5)采用膜片胀套联轴器。
9.根据权利要求1所述的水下机器人的舱门系统，其特征在于，所述舱门蒙皮组件(2)和所述舱门转轴(4)均采用铝合金材质。
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