CN112833180A - 一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐 - Google Patents

一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，包括罐体、盖体、锁紧机构、开关盖机构、底座及安装于压力罐内的载物架，罐体固定于底座的顶部，盖体盖设于罐体的顶部，开关盖机构的两端分别与罐体与盖体连接，用于盖体的开关盖，锁紧机构安装于罐体与盖体之间，用于盖体的锁紧固定，罐体的侧壁上设有进水口，进水口通过进水管与外部高压水泵连接；本发明提供的科普展示用压力罐能够实现深海不同水流、水温及水压状态的模拟，使用户能够直观体验深海环境下轻型有缆水下机器人的工作状态，此外，该压力罐也可应用于水下机器人的相关性能检测中，检测水下机器人于深海环境下能否正常工作，具有较强的适用性，适宜进一步推广应用。

Description

一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐
技术领域
本发明应用于水下机器人展示领域，具体是一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐。
背景技术
轻型有缆水下机器人是带有线缆的用于海洋水下环境观察与作业，水下部分起吊(空气)重量不大于1t的水下机器人；或用于江河湖泊的，额定工作水深不小于100m的观测型水下机器人；或用于江湖湖泊的，额定工作水深不小于300m的作业型水下机器人。
目前在对于轻型有缆水下机器人的科普展示还没有成熟的设备，直接在江河湖海里试验，对被测机器人和试验人员都有很大的危险性时常发生安全事故。在水下机器人的室内教学或科普展示中，不便于模拟深海状态下的水压、水流环境，观赏者无法直观体验深海环境下轻型有缆水下机器人的工作状态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐。
为解决上述技术问题，本发明的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，包括罐体、盖体、锁紧机构、开关盖机构、底座及安装于压力罐内的载物架，所述罐体固定于底座的顶部，所述盖体盖设于罐体的顶部，所述开关盖机构的两端分别与罐体与盖体连接，用于盖体的开关盖，所述锁紧机构安装于罐体与盖体之间，用于盖体的锁紧固定，所述罐体的侧壁上设有进水口，所述进水口通过进水管与外部高压水泵连接；
其还包括水流驱动机构，所述水流驱动机构包括输液泵、多角度液体喷头、伸缩杆、万向旋转接头、连接管、连通管、输入管、齿条与电磁阀，所述罐体内壁沿圆周铰接有多列多角度液体喷头，所述多角度液体喷头包括多角度液体喷头包括中空球体、固定于中空球体两侧的中空转轴，水平插接于中空球体上的喷水管、纵向固定于中空球体侧壁上的轮齿，两侧中空转轴关于中空球体的球心对称，所述中空球体通过中空转轴转动连接于罐体的内壁上，所述喷水管位于中空球体朝向罐体内壁的侧壁上，各喷水管上均安装有电磁阀，各列多角度液体喷头的上方均安装有伸缩杆，所述伸缩杆的伸缩端连接有齿条，所述齿条分别与同列多角度液体喷头侧壁上的轮齿相啮合，所述中空转轴的末端均连接有万向旋转接头，同层相邻万向旋转接头之间连接有连接管，相邻两层连接管之间通过连通管相连通，其中一连接管通过输入管与输液泵的出水端相连，所述输液泵的进水端通过出水管从罐体底端与其相连通，所述出水管上安装有出水阀。
进一步的，所述锁紧机构包括锁紧环及用于驱动锁紧环旋转的液压杆，所述锁紧环转动连接于罐体的上端，所述锁紧环的内壁上沿圆周均匀设置有若干卡块，所述液压杆的一端铰接于锁紧环的外壁上，另一端通过固定架安装于罐体的外壁上，所述液压杆与固定架相铰接，所述盖体的底端外壁沿圆周设置有若干凸块，所述凸块分别与卡块的位置相对应。
进一步的，所述开关盖机构包括固定架、悬臂、铰接架与开盖液压杆，所述固定架固定于罐体的侧壁上，所述固定架的上端通过旋转轴铰接有悬臂，所述悬臂通过耳板与盖体固定连接，所述铰接架转动连接于旋转轴上且与悬臂固定连接，所述开盖液压杆伸缩端与铰接架相铰接，所述开盖液压杆的另一端铰接于固定架上。
优选的，所述进水管上设有进水阀，所述进水阀与罐体之间设有泄压管，所述泄压管与进水管相连通。
优选的，所述罐体与盖体之间设有橡胶密封圈，所述橡胶密封圈固定于罐体的顶部。
进一步的，所述载物架包括两组圆板、连接于两组圆板间的固定架、三角板与吊耳，所述圆板上均开设有通孔，上侧圆板的顶部连接有吊耳，下侧圆板的底部固定有三角板；所述罐体的内腔底部沿圆周固定有三组支撑架板，所述支撑架板与下侧圆板相抵接，且三组支撑架板朝内侧壁分别与三角板三条斜边相抵接。
优选的，所述三角板的底端设有倒角。
进一步的，所述盖体的内壁上沿圆周固定有压紧件，所述压紧件包括内螺纹管、螺纹杆、螺母、压板与万向球头，所述螺纹杆螺纹连接于内螺纹管内，所述螺纹杆的下端焊接有螺母，所述螺纹杆通过万向球头与压板连接，所述压板的底部固定有橡胶垫。
本发明采用以上技术方案，具有以下有益效果：
本发明提供的科普展示用压力罐能够实现深海不同水流、水温及水压状态的模拟，使用户能够直观体验深海环境下轻型有缆水下机器人的工作状态，此外，该压力罐也可应用于水下机器人的相关性能检测中，检测水下机器人于深海环境下能否正常工作，具有较强的适用性，适宜进一步推广应用。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步详细的说明：
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明不含载物架的剖视图；
图4为罐体与锁紧环的连接示意图；
图5为本发明的俯视图；
图6为本发明盖体的俯视图；
图7为本发明中锁紧环的示意图；
图8为本发明中载物架的示意图；
图9为本发明中载物架的正视图；
图10为本发明中载物架与支撑架板的配合图；
图11为本发明中压紧件的结构示意图；
图12为本发明中罐体的横截面图；
图13为本发明中a部位的放大图；
图14为本发明中b部位的放大图；
图15为本发明中固定机构的正视图；
图16为本发明中固定机构的俯视图。
附图中标号如下所示：
罐体-1；盖体-2；锁紧机构-3；开关盖机构-4；底座-5；压紧件-6；支撑架板-7；载物架-8；橡胶密封圈-9；固定机构-10；出水管-11；出水阀-12；水流驱动机构-13；进水管-14；泄压管-15；进水阀-16；进水口-101；凸块-21；通孔-22；锁紧环-31；液压杆-32；卡块-311；固定架-41；悬臂-42；铰接架-43；开盖液压杆-44；内螺纹管-61；螺纹杆-62；螺母-63；压板-64；万向球头-65；圆板-81；固定架-82；三角板-83；吊耳-84；固定块-1001；铰接框-1002；固定螺栓-1003；卡箍-1004；弧形开口-10021；输液泵-131；多角度液体喷头-132；伸缩杆-133；万向旋转接头-134；连接管-135；连通管-136；输入管-137；齿条-138；电磁阀-139；中空球体-1321；中空转轴-1322；喷水管-1323；轮齿-1324。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-14所示，本发明提供了一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，包括罐体1、盖体2、锁紧机构3、开关盖机构4、底座5及安装于压力罐内的载物架8，罐体1固定于底座5的顶部，盖体2盖设于罐体1的顶部，开关盖机构4的两端分别与罐体1与盖体2连接，用于盖体2的开关盖，锁紧机构3安装于罐体1与盖体2之间，用于盖体2的锁紧固定，罐体1的侧壁上设有进水口101，进水口101通过进水管14与外部高压水泵连接；使用时，可通过高压高压水泵向压力罐内注水使压力罐内形成高压环境，模拟深海中的高压环境。
还包括水流驱动机构13，水流驱动机构13包括输液泵131、多角度液体喷头132、伸缩杆133、万向旋转接头134、连接管135、连通管136、输入管137、齿条138与电磁阀139，罐体1内壁沿圆周铰接有多列多角度液体喷头132，每列纵向设置有多组喷头132，多角度液体喷头132包括多角度液体喷头132包括中空球体1321、固定于中空球体1321两侧的中空转轴1322，水平插接于中空球体1321上的喷水管1323、纵向固定于中空球体1321侧壁上的轮齿1324，其中喷水管1323与此处罐体切线方向的所成角度均不相同，两侧中空转轴1322关于中空球体1321的球心对称，中空球体1321通过中空转轴1322转动连接于罐体1的内壁上，喷水管1323位于中空球体1321朝向罐体1内壁的侧壁上，各喷水管1323上均安装有电磁阀139，各列多角度液体喷头132的上方均安装有伸缩杆133，其中伸缩杆133可选选用气动或液压伸缩杆，伸缩杆133的伸缩端连接有齿条138，齿条138分别与同列多角度液体喷头132侧壁上的轮齿1324相啮合，当伸缩杆133伸缩时能够带动齿条138进行升降，齿条138升降通过轮齿1324能够带动中空球体1321进行旋转，实现喷水管1323的纵向调节，中空转轴1322的末端均连接有万向旋转接头134，能够实现中空转轴1322与连接管135间的相对旋转，同层相邻万向旋转接头134之间连接有连接管135，相邻两层连接管135之间通过连通管136相连通，其中一连接管135通过输入管137与输液泵131的出水端相连，输液泵131的进水端通过出水管11从罐体1底端与其相连通，出水管11上安装有出水阀12；当需在压力罐模拟深海中的水流环境时，输液泵131运转从罐体1底部将水抽出，接着通过输入管137将水输入连接管135中，水经连通管136流入各层的连接管135中，连接管135中水流入中空球体1321后能够从喷水管1323喷出，通过控制喷水管1323上对应电磁阀139的开启能够实现水平喷水角度的控制，通过伸缩杆133带动齿条138伸缩能够实现喷水角度的纵向调节，联用两种方式，实现了喷水角度的多角度调节，能够实现深海不同水流状态的模拟。
作为进一步改进的，输液泵131的出水端通过制冷设备与输入管137相连，输液泵131输出的水经制冷设备冷却后输入，能够对深海中的水温环境进行模拟。
进一步的，锁紧机构3包括锁紧环31及用于驱动锁紧环31旋转的液压杆32，锁紧环31转动连接于罐体1的上端，锁紧环31的内壁上沿圆周均匀设置有若干卡块311，液压杆32的一端铰接于锁紧环31的外壁上，另一端通过固定架安装于罐体1的外壁上，液压杆32与固定架相铰接，盖体2的底端外壁沿圆周设置有若干凸块21，凸块21分别与卡块311的位置相对应；当需解除锁定时，通过液压杆32带动锁紧环31旋转，使锁紧环31上的卡块311与盖体2上的凸块21相错位；当需锁紧罐体1与盖体2时，通过液压杆32带动锁紧环31反向旋转，使锁紧环31上的卡块311与盖体2上的凸块21相抵，该种设置能够实现盖体2的锁定。其中盖体2上开设有筒盖通孔22，筒盖通孔22用于穿设承压电缆，且两端均采用水密插件密封，能够在不影响压力罐1密封性的前提下实现水下机器人的有线操控。通过筒盖通孔22且两端采用水密插件密封不仅能够实现水下机器人的有线操控，还能将其他摄像照明等电子设备与外部供电或计算机连接，利于水下机器人工作状态的展示。
进一步的，开关盖机构4包括固定架41、悬臂42、铰接架43与开盖液压杆44，固定架41固定于罐体1的侧壁上，固定架41的上端通过旋转轴铰接有悬臂42，悬臂42通过耳板与盖体2固定连接，铰接架43转动连接于旋转轴上且与悬臂42固定连接，开盖液压杆44伸缩端与铰接架43相铰接，开盖液压杆44的另一端铰接于固定架41上；当需开启盖体2时，开盖液压杆44收缩通过铰接架43与悬臂42将盖体2掀起；关盖时，开盖液压杆44伸长使盖体2盖上。
进一步的，进水管14上设有进水阀16，进水阀16与罐体1之间设有泄压管15，泄压管15与进水管14相连通；当压力罐内注好水后，关闭进水阀16；当水下机械人展示完毕后可打开泄压管15上的阀门进行泄压排水。
进一步的，罐体1与盖体2之间设有橡胶密封圈9，橡胶密封圈9固定于罐体1的顶部；该种设置能够提升罐体1与盖体2间的密封性。
进一步的，载物架8包括两组圆板81、连接于两组圆板81间的固定架82、三角板83与吊耳84，圆板81上均开设有通孔，利于压力罐中水的流通，上侧圆板81的顶部连接有吊耳84，下侧圆板81的底部固定有三角板83；罐体1的内腔底部沿圆周固定有三组支撑架板7，支撑架板7与下侧圆板81相抵接，且三组支撑架板7朝内侧壁分别与三角板83三条斜边相抵接；其中三组支撑架板7与三角板83三条斜边相抵接能够防止在水流窜动下载物架8发生旋转；使用时，先将放置于载物架的下侧圆板81上，接着通过起吊装置通过吊耳84将载物架8吊入罐体1中，并使支撑架板7与下侧圆板81底部的三角板83三条斜边相抵接。上述三角板83的底端设有倒角，该种设置起到导向作用便于三角板83插入三组支撑架板7中。
进一步的，盖体2的内壁上沿圆周固定有压紧件6，压紧件6包括内螺纹管61、螺纹杆62、螺母63、压板64与万向球头65，螺纹杆62螺纹连接于内螺纹管61内，螺纹杆62的下端焊接有螺母63，螺纹杆62通过万向球头65与压板64连接，压板64的底部固定有橡胶垫；使用时，用户可根据载物架8的高度旋转螺母63调节压紧件6的长度，当盖体2盖上后压紧件6能够在纵向对载物架8施加压力，防止载物架8在压力罐内发生纵向晃动。作为进一步改进的，万向球头65通过伸缩弹簧与压板64相连接；其中当压紧件6压紧载物架8时，伸缩弹簧会收缩对载物架8提供压紧力。
参照附图15与16，圆板81的侧壁上固定安装有固定机构10，固定机构10包括固定块1001、铰接框1002、固定螺栓1003与卡箍1004，固定块1001通过螺栓固定于固定架82上，铰接框1002铰接于固定块1001上，铰接框1002的侧壁上设有弧形开口10021，弧形开口10021的圆心与铰接框1002铰接点相重合，固定螺栓1003穿过铰接框1002侧壁上的弧形开口10021与固定块1001螺纹连接，铰接框1002的侧壁上固定有卡箍1004；使用时，可将摄像头或照明灯安装于卡箍1004内，当需对摄像头或照明灯的角度进行调节时，旋出固定螺栓1003接着调节铰接框1002的角度，当铰接框1002调整至所需角度后，拧紧固定螺栓1003对铰接框1002的角度进行固定。
以上所述为本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理和精神的情况下凡依本发明申请专利范围所做的均等变化、修改、替换和变型，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，包括罐体(1)、盖体(2)、锁紧机构(3)、开关盖机构(4)、底座(5)及安装于压力罐内的载物架(8)，所述罐体(1)固定于底座(5)的顶部，所述盖体(2)盖设于罐体(1)的顶部，所述开关盖机构(4)的两端分别与罐体(1)与盖体(2)连接，用于盖体(2)的开关盖，所述锁紧机构(3)安装于罐体(1)与盖体(2)之间，用于盖体(2)的锁紧固定，所述罐体(1)的侧壁上设有进水口(101)，所述进水口(101)通过进水管(14)与外部高压水泵连接，其特征在于，
还包括水流驱动机构(13)，所述水流驱动机构(13)包括输液泵(131)、多角度液体喷头(132)、伸缩杆(133)、万向旋转接头(134)、连接管(135)、连通管(136)、输入管(137)、齿条(138)与电磁阀(139)，所述罐体(1)内壁沿圆周铰接有多列多角度液体喷头(132)，所述多角度液体喷头(132)包括多角度液体喷头(132)包括中空球体(1321)、固定于中空球体(1321)两侧的中空转轴(1322)，水平插接于中空球体(1321)上的喷水管(1323)、纵向固定于中空球体(1321)侧壁上的轮齿(1324)，两侧中空转轴(1322)关于中空球体(1321)的球心对称，所述中空球体(1321)通过中空转轴(1322)转动连接于罐体(1)的内壁上，所述喷水管(1323)位于中空球体(1321)朝向罐体(1)内壁的侧壁上，各喷水管(1323)上均安装有电磁阀(139)，各列多角度液体喷头(132)的上方均安装有伸缩杆(133)，所述伸缩杆(133)的伸缩端连接有齿条(138)，所述齿条(138)分别与同列多角度液体喷头(132)侧壁上的轮齿(1324)相啮合，所述中空转轴(1322)的末端均连接有万向旋转接头(134)，同层相邻万向旋转接头(134)之间连接有连接管(135)，相邻两层连接管(135)之间通过连通管(136)相连通，其中一连接管(135)通过输入管(137)与输液泵(131)的出水端相连，所述输液泵(131)的进水端通过出水管(11)从罐体(1)底端与其相连通，所述出水管(11)上安装有出水阀(12)。
2.根据权利要求1所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述锁紧机构(3)包括锁紧环(31)及用于驱动锁紧环(31)旋转的液压杆(32)，所述锁紧环(31)转动连接于罐体(1)的上端，所述锁紧环(31)的内壁上沿圆周均匀设置有若干卡块(311)，所述液压杆(32)的一端铰接于锁紧环(31)的外壁上，另一端通过固定架安装于罐体(1)的外壁上，所述液压杆(32)与固定架相铰接，所述盖体(2)的底端外壁沿圆周设置有若干凸块(21)，所述凸块(21)分别与卡块(311)的位置相对应。
3.根据权利要求1所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述开关盖机构(4)包括固定架(41)、悬臂(42)、铰接架(43)与开盖液压杆(44)，所述固定架(41)固定于罐体(1)的侧壁上，所述固定架(41)的上端通过旋转轴铰接有悬臂(42)，所述悬臂(42)通过耳板与盖体(2)固定连接，所述铰接架(43)转动连接于旋转轴上且与悬臂(42)固定连接，所述开盖液压杆(44)伸缩端与铰接架(43)相铰接，所述开盖液压杆(44)的另一端铰接于固定架(41)上。
4.根据权利要求1所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述进水管(14)上设有进水阀(16)，所述进水阀(16)与罐体(1)之间设有泄压管(15)，所述泄压管(15)与进水管(14)相连通。
5.根据权利要求1所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述罐体(1)与盖体(2)之间设有橡胶密封圈(9)，所述橡胶密封圈(9)固定于罐体(1)的顶部。
6.根据权利要求1所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述载物架(8)包括两组圆板(81)、连接于两组圆板(81)间的固定架(82)、三角板(83)与吊耳(84)，所述圆板(81)上均开设有通孔，上侧圆板(81)的顶部连接有吊耳(84)，下侧圆板(81)的底部固定有三角板(83)；所述罐体(1)的内腔底部沿圆周固定有三组支撑架板(7)，所述支撑架板(7)与下侧圆板(81)相抵接，且三组支撑架板(7)朝内侧壁分别与三角板(83)三条斜边相抵接。
7.根据权利要求6所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述三角板(83)的底端设有倒角。
8.根据权利要求6所述的一种能够模拟海底环境的水下机器人科普展示用压力罐，其特征在于，所述盖体(2)的内壁上沿圆周固定有压紧件(6)，所述压紧件(6)包括内螺纹管(61)、螺纹杆(62)、螺母(63)、压板(64)与万向球头(65)，所述螺纹杆(62)螺纹连接于内螺纹管(61)内，所述螺纹杆(62)的下端焊接有螺母(63)，所述螺纹杆(62)通过万向球头(65)与压板(64)连接，所述压板(64)的底部固定有橡胶垫。
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