CN114889785B - 一种auv水下干式存储装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种AUV水下干式存储装置，属于水下装备领域，该装置包括存储舱部分、气压液压部分、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分。该装置可通过气压液压部分作用于存储舱部分实现AUV的干式存储，通过舱门启闭部分实现舱门平行于密封面的启闭，通过舱门锁紧部分和舱门压紧部分分别实现舱门的锁紧与压紧动作。该装置可实现舱体驱动源内置和AUV在水下的长时间干式存储，且该装置具有可靠性高、结构简单、舱门开启过程中迎水面积小等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种AUV水下干式存储装置，依托于水下作业平台，属于水下装备领域。
背景技术
水下机器人是海洋环境监测和海洋资源开发利用的重要装备。但是水下机器人存在续航时间短，回收布放繁琐，信息交换不及时的问题。一般水下机器人的回收存储系统集成在水下作业平台，AUV长时间浸泡在充满海水的存储舱中，海水会对AUV艇体和艇内元件造成严重腐蚀，降低AUV的使用寿命。如果将存储舱内的海水排空，这样可以大幅度的提升AUV水下存储寿命。
类似本专利功能的AUV水下干式存储装置的专利较少，但是可以对比其他领域的相似装备。在中国专利“一种通用大深度水下导弹发射筒盖结构装置”(公开号CN111692913A)中提到一种适用于水下的发射舱，该舱体负责导弹的发射，同时也具备了充水装置、舱门锁紧机构和舱门开启机构等，可以实现水下发射任务。但是该装置舱门的锁紧机构与开启机构都是外置式的，长时间浸泡在海水中容易出现故障。
因此，本发明通过改变舱门开启和锁紧方式，将驱动源内置，保证了驱动源工作的可靠性，同时增加气动舱，保证舱内压强，满足干式存储的要求。
发明内容
本发明的目的是为AUV在水下提供一种可以进行长时间干式存储的装置。
本发明的目的是这样实现的：包括存储舱舱体、设置在存储舱舱体上下两端的上端盖和下端盖、通过管道与下端盖连通的充排水舱和气动舱，在上端盖上设置有舱门系统，舱门系统包括舱门、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.舱门启闭部分包括启闭电机、舱门启闭连杆一、舱门启闭连杆二、舱门启闭连杆三和支撑盘，舱门启闭电机与上端盖固连，输出轴与舱门启闭连杆一相连，舱门启闭连杆二与舱门启闭连杆一的铰接点共线，舱门启闭连杆三布置在舱门启闭连杆一和舱门启闭连杆二之间且铰接点与舱门启闭连杆一和舱门启闭连杆二的铰接点横向错开，舱门启闭连杆一、舱门启闭连杆二、舱门启闭连杆三均一端与上端盖铰接，另一端与支撑盘铰接。三根舱门启闭连杆通过铰接点的布置组成平行四边形机构，可以保证舱门平行于密封面开启，启闭电机驱动舱门启闭连杆一转动，从而带动支撑盘和舱门实现开启闭合动作。
2.舱门锁紧部分包括锁紧电机、锁紧小齿轮、锁紧大齿轮、锁紧盘、石墨铜套、锁紧连杆、锁紧块和锁紧支座，锁紧电机设置在支撑盘上，锁紧小齿轮与锁紧电机输出轴相连，锁紧小齿轮与锁紧大齿轮啮合，锁紧大齿轮与锁紧盘固连，锁紧盘和支撑盘中间设置有石墨铜套，锁紧连杆一端与锁紧盘铰接、另一端与锁紧块铰接，锁紧支座等间距设置在支撑盘上，锁紧滑块设置在锁紧支座中，锁紧块与上端盖舱壁的锁紧凹槽配合。锁紧电机带动锁紧小齿轮转动，锁紧小齿轮与锁紧大齿轮啮合，锁紧大齿轮带动锁紧盘转动，锁紧盘带动锁紧连杆，锁紧连杆带动锁紧块直线运动，锁紧块插入上端盖舱壁的锁紧凹槽中，实现锁紧动作。
3.舱门压紧部分包括压紧电机、电机支架、凸轮、凸轮连杆、压紧杆和支撑弹簧，压紧电机与电机支架固连，电机支架设置在支撑盘上，凸轮与压紧电机输出轴相连，凸轮连杆一端与凸轮铰接、另一端与压紧杆铰接，压紧杆通过螺栓与舱门中间柱固连，支撑弹簧一端与支撑盘固连、另一端与舱门固连。压紧电机带动凸轮转动，凸轮带动凸轮连杆，凸轮连杆带动压紧杆做直线运动，整个凸轮、凸轮连杆和压紧杆构成曲柄滑块机构，压紧杆带动舱门实现径向的直线运动，舱门压紧O型密封圈，实现舱门的密封。
4.支撑弹簧有三个，等间距设置在支撑盘和舱门之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过充排水舱和气动舱对AUV存储舱充排水和充气，实现AUV在水下环境中的干式存储，提高AUV在水下存储过程中的寿命。本发明的舱门启闭机构通过三根舱门启闭连杆在空间上的错位布置，构成平行四边形机构，使得舱门在开启关闭的过程中始终与密封面平行，这样可以节省空间，同时减小了舱门的迎水面积，减小舱门开启关闭过程中的水阻。本发明的舱门锁紧机构通过锁紧盘带动三个锁紧块，实现支撑盘的周边锁紧。该方案结构简单，且可靠性较高。本发明的舱门压紧机构通过曲柄滑块机构，实现舱门的压紧密封。该密封方式使得舱门可以对密封条有垂直的压力，提高了舱门的密封效果和密封效率。本发明的舱门启闭机构、舱门锁紧机构、舱门压紧机构都属于内置式。不与海水长时间接触，保证了机构中电机等设备的使用寿命，提高了其使用可靠性。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的下端盖结构示意图；
图3是本发明的存储舱舱体结构示意图；
图4是本发明的上端盖结构示意图；
图5是本发明的舱门结构示意图；
图6是本发明的支撑盘结构示意图；
图7是本发明的上端盖与舱门相关机构装配图
图8是本发明的上端盖与舱门相关机构装配图的剖视图；
图9是本发明的舱门锁紧机构与压紧机构装配图。
图中：下端盖1、存储舱舱体2、上端盖3、舱门系统4、锁紧电机4-1、舱门启闭连杆一4-2、电机支架4-3、压紧电机4-4、凸轮4-5、凸轮连杆4-6、压紧杆4-7、锁紧大齿轮4-8、O型密封圈4-9、锁紧块4-10、支撑弹簧4-11、锁紧块支座4-12、锁紧连杆4-13、锁紧盘4-14、支撑盘4-15、石墨铜套4-16、锁紧小齿轮4-17、启闭电机4-18、舱门启闭连杆二4-19、舱门启闭连杆三4-20、舱门5、管道6、充排水舱7、气动舱8。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利做进一步详述。
本发明主要由存储舱部分、气压液压部分、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分组成，气压液压部分布置在存储舱舱体旁边，舱门启闭部分布置在存储舱舱体上方，舱门锁紧部分和舱门压紧部分布置在储舱舱体的上方。
所述的存储舱舱体部分主要由存储舱舱体2、上端盖3与下端盖1组成，其特征在于：上端盖3与下端盖1分别固连在存储舱舱体2的上下两端。
所述的气压液压部分主要由充排水舱7、气动舱8与管道6组成，其特征在于：充排水舱7和气动舱8通过管道6与存储舱体连接，布置在存储舱舱体旁边。
所述的舱门启闭部分主要由启闭电机4-18、舱门启闭连杆一4-2、舱门启闭连杆二4-19、舱门启闭连杆三4-20和支撑盘4-15组成，其特征在于：启闭电机4-18与上端盖3固连，输出轴与舱门启闭连杆1 4-2相连，舱门启闭连杆2 4-19与舱门启闭连杆1 4-2的铰接点共线，舱门启闭连杆3 4-20布置在舱门启闭连杆1 4-2和舱门启闭连杆2 4-19之间且铰接点与舱门启闭连杆1 4-2和舱门启闭连杆2 4-19的铰接点横向错开，舱门启闭连杆1 4-2、舱门启闭连杆2 4-19、舱门启闭连杆3 4-20均一端与上端盖3铰接，另一端与支撑盘4-15铰接。
所述的舱门锁紧部分主要由锁紧电机4-1、锁紧小齿轮4-17、锁紧大齿轮4-8、锁紧盘4-14、石墨铜套4-16、锁紧连杆4-13、锁紧块4-10和锁紧支座4-12组成，其特征在于：锁紧电机4-1与支撑盘4-15固连，锁紧小齿轮4-17与电机输出轴相连，锁紧小齿轮4-17与锁紧大齿轮4-8啮合，锁紧大齿轮4-8与锁紧盘4-14固连，锁紧盘4-14和支撑盘4-15中间有石墨铜套4-16润滑，锁紧连杆4-13一端与锁紧盘4-14铰接，另一端与锁紧块4-10铰接，锁紧支座4-12与支撑盘4-15固连。
所述的舱门压紧部分主要由压紧电机4-4、电机支架4-3、凸轮4-5、凸轮连杆4-6、压紧杆4-7和支撑弹簧4-11组成，其特征在于：压紧电机4-4与电机支架4-3固连，电机支架4-3与支撑盘4-15固连，凸轮4-5与压紧电机4-4输出轴相连，凸轮连杆4-6一端与凸轮4-5铰接，另一端与压紧杆4-7铰接，压紧杆4-7通过螺栓与舱门5固连，支撑弹簧4-11一端与支撑盘4-15固连，另一端与舱门5固连。
下面分别从整体结构、气压液压部分、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分与实施方式的工作原理5部分进行阐述。
所述装置的整体结构：
结合图1至图8，本发明包括下端盖1、充排水舱7和气动舱8通过管道6与下端盖1相连，存储舱舱体2通过螺栓与下端盖1连接，上端盖3通过螺栓与存储舱舱体2连接，启闭电机4-18与上端盖3固连，输出轴与舱门启闭连杆一4-2相连，舱门启闭连杆一4-2、舱门启闭连杆二4-19、舱门启闭连杆三4-20均一端与上端盖3铰接，另一端与支撑盘4-15铰接，锁紧电机4-1与支撑盘4-15固连，锁紧小齿轮4-17与电机输出轴相连，锁紧小齿轮4-17与锁紧大齿轮4-8啮合，锁紧大齿轮4-8与锁紧盘4-14固连，锁紧盘4-14和支撑盘4-15中间有石墨铜套4-16润滑，锁紧连杆4-13一端与锁紧盘4-14铰接，另一端与锁紧块4-10铰接，锁紧支座4-12与支撑盘4-15固连，锁紧支座4-12起导向与支撑的作用，压紧电机4-4与电机支架4-3固连，电机支架4-3与支撑盘4-15固连，凸轮4-5与压紧电机4-4输出轴相连，凸轮连杆4-6一端与凸轮4-5铰接，另一端与压紧杆4-7铰接，压紧杆4-7通过螺栓与舱门5固连，支撑弹簧4-11一端与支撑盘4-15固连，另一端与舱门5固连，为舱门5提供支撑力。
所述装置的存储舱部分：
存储舱部分主要由存储舱舱体，下端盖与上端盖组成。下端盖1和上端盖3分别与存储舱舱2体用螺栓固连，下端盖在存储舱舱体下方，上端盖在存储舱舱体上方。该部分作用及技术效果：为AUV存储提供空间。
所述装置的气压液压部分：
气压液压部分主要由充排水舱，气动舱和管道组成。充排水舱和气动舱通过管道与存储舱舱体连接，且充排水舱和气动舱布置在存储舱舱体旁边。
充排水舱7和气动舱8通过管道6与存储舱舱体2连接，该部分作用及技术效果：该部分主要实现存储舱舱体内外压平衡与内部干式环境的创建。当AUV准备释放时，充排水舱7对存储舱舱体2充水，使得舱内压力与外界水压平衡，舱门打开，AUV释放，待释放后，舱门关闭；当AUV从外界环境中准备进入存储舱舱体2时，此时因为舱内已经充满水，内外压平衡，舱门打开，AUV进入存储舱舱体2，舱门关闭，充排水舱7对存储舱舱体2排水，同时气动舱8对存储舱舱体2充气，使得舱内气压与大气压相同，完成AUV的干式存储。
所述装置的舱门启闭部分：
舱门启闭部分由启闭电机4-18、舱门启闭连杆一4-2、舱门启闭连杆二4-19、舱门启闭连杆三4-20和支撑盘4-15构成。启闭电机4-18与上端盖3固连，输出轴与舱门启闭连杆一4-2相连，舱门启闭连杆二4-19与舱门启闭连杆一4-2的铰接点共线，舱门启闭连杆三4-20布置在舱门启闭连杆一4-2和舱门启闭连杆二4-19之间且铰接点与舱门启闭连杆一4-2和舱门启闭连杆二4-19的铰接点横向错开，舱门启闭连杆一4-2、舱门启闭连杆二4-19、舱门启闭连杆三4-20均一端与上端盖3铰接，另一端与支撑盘4-15铰接。该部分作用及技术效果：该部分主要实现舱门的启闭功能。舱门启闭连杆一4-2、舱门启闭连杆二4-19和舱门启闭连杆三4-20通过铰接点的错位布置组成平行四边形机构，可以保证舱门平行于密封面开启，启闭电机4-18驱动舱门启闭连杆一转动，从而带动支撑盘4-15和舱门5实现开启闭合动作。
所述装置的舱门锁紧部分：
舱门锁紧部分主要由锁紧电机、锁紧小齿轮、锁紧大齿轮、石墨铜套、锁紧连杆、锁紧盘、锁紧块和锁紧支座组成。锁紧电机4-1与支撑盘4-15固连，锁紧小齿轮4-17与电机输出轴相连，锁紧小齿轮4-17与锁紧大齿轮4-8啮合，锁紧大齿轮4-8与锁紧盘4-14固连，锁紧盘4-14和支撑盘4-15中间有石墨铜套4-16润滑，锁紧连杆4-13一端与锁紧盘4-14铰接，另一端与锁紧块4-10铰接，锁紧块的头部为楔形，锁紧支座4-12与支撑盘4-15固连，锁紧支座4-12起导向与支撑的作用，该部分作用及技术效果：该部分主要实现支撑盘的锁紧。锁紧电机4-1带动锁紧小齿轮4-17转动，锁紧小齿轮4-17与锁紧大齿轮4-8啮合，锁紧大齿轮4-8带动锁紧盘4-14转动，锁紧盘4-14带动锁紧连杆4-13，锁紧连杆4-13带动锁紧块4-10直线运动，锁紧块4-10插入上端盖3舱壁的锁紧凹槽中，实现锁紧盘的周边锁紧。
所述装置舱门压紧部分：
舱门压紧部分主要由压紧电机、电机支架、凸轮、凸轮连杆、压紧杆和支撑弹簧组成。压紧电机4-4与电机支架4-3固连，电机支架4-3与支撑盘4-15固连，凸轮4-5与压紧电机4-4输出轴相连，凸轮连杆4-6一端与凸轮4-5铰接，另一端与压紧杆4-7铰接，压紧杆4-7通过螺栓与舱门5固连，支撑弹簧4-11一端与支撑盘4-15固连，另一端与舱门5固连，为舱门5提供支撑力，该部分作用及技术效果：该部分主要实现舱门的压紧密封。压紧电机4-4带动凸轮4-5转动，凸轮4-5带动凸轮连杆4-6，凸轮连杆4-6带动压紧杆4-7做直线运动，整个凸轮4-5凸轮连杆4-6压紧杆4-7构成曲柄滑块机构，压紧杆4-7带动舱门5实现径向的直线运动，舱门5压紧O型密封圈4-9，实现舱门的密封。
本发明的工作原理为：当AUV准备释放时，充排水舱7对存储舱舱体2充水，使得舱内压力与外界水压平衡，舱门压紧部分解除约束，舱门锁紧部分解除约束，舱门启闭机构将舱门开启，AUV释放，待AUV释放后，舱门启闭机构将舱门关闭，舱门锁紧部分将支撑盘锁紧，舱门压紧部分将舱门压紧密封；当AUV从外界环境中准备进入存储舱舱体2时，此时因为舱内已经充满水，内外压平衡，舱门压紧部分解除约束，舱门锁紧部分解除约束，舱门启闭机构将舱门开启，AUV进入存储舱舱体2，舱门启闭机构将舱门关闭，舱门锁紧部分将支撑盘锁紧，舱门压紧部分将舱门压紧密封，充排水舱7对存储舱舱体2排水，同时气动舱8对存储舱舱体2充气，使得舱内气压与大气压相同，完成AUV的干式存储。
综上，本发明提供一种AUV水下干式存储装置，属于水下装备领域，该装置包括存储舱部分、气压液压部分、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分。该装置可通过气压液压部分作用于存储舱部分实现AUV的干式存储，通过舱门启闭部分实现舱门平行于密封面的启闭，通过舱门锁紧部分和舱门压紧部分分别实现舱门的锁紧与压紧动作。该装置可实现舱体驱动源内置和AUV在水下的长时间干式存储，且该装置具有可靠性高、结构简单、舱门开启过程中迎水面积小等优点。
Claims (5)
1.一种AUV水下干式存储装置，其特征在于：包括存储舱舱体、设置在存储舱舱体上下两端的上端盖和下端盖、通过管道与下端盖连通的充排水舱和气动舱，在上端盖上设置有舱门系统，舱门系统包括舱门、舱门启闭部分、舱门锁紧部分和舱门压紧部分，当AUV准备释放时，充排水舱对存储舱舱体充水，使得舱内压力与外界水压平衡，舱门打开，AUV释放，待释放后，舱门关闭；当AUV从外界环境中准备进入存储舱舱体时，因舱内已经充满水，内外压平衡，舱门打开，AUV进入存储舱舱体，舱门关闭，充排水舱对存储舱舱体排水，同时气动舱对存储舱舱体充气，使得舱内气压与大气压相同，完成AUV的干式存储；舱门启闭部分包括舱门启闭电机、舱门启闭连杆一、舱门启闭连杆二、舱门启闭连杆三和支撑盘，舱门启闭电机与上端盖固连，输出轴与舱门启闭连杆一相连，舱门启闭连杆二与舱门启闭连杆一的铰接点共线，舱门启闭连杆三布置在舱门启闭连杆一和舱门启闭连杆二中间且铰接点与舱门启闭连杆一和舱门启闭连杆二的铰接点横向错开，舱门启闭连杆一、舱门启闭连杆二、舱门启闭连杆三均一端与上端盖铰接，另一端与支撑盘铰接；舱门锁紧部分包括锁紧电机、锁紧小齿轮、锁紧大齿轮、锁紧盘、石墨铜套、锁紧连杆、锁紧块和锁紧支座，锁紧电机设置在支撑盘上，锁紧小齿轮与锁紧电机输出轴相连，锁紧小齿轮与锁紧大齿轮啮合，锁紧大齿轮与锁紧盘固连，锁紧盘和支撑盘中间设置有石墨铜套，锁紧连杆一端与锁紧盘铰接、另一端与锁紧块铰接，锁紧支座等间距设置在支撑盘上，锁紧块设置在锁紧支座中，锁紧块与上端盖舱壁的锁紧凹槽配合；舱门压紧部分包括压紧电机、电机支架、凸轮、凸轮连杆、压紧杆和支撑弹簧，压紧电机与电机支架固连，电机支架设置在支撑盘上，凸轮与压紧电机输出轴相连，凸轮连杆一端与凸轮铰接、另一端与压紧杆铰接，压紧杆通过螺栓与舱门中间柱固连，支撑弹簧一端与支撑盘固连、另一端与舱门固连。
2.根据权利要求1所述的一种AUV水下干式存储装置，其特征在于：支撑弹簧有三个，等间距设置在支撑盘和舱门之间。
3.根据权利要求2所述的一种AUV水下干式存储装置，其特征在于：舱门启闭连杆一、舱门启闭连杆二和舱门启闭连杆三通过铰接点的错位布置组成平行四边形机构，保证舱门平行于密封面开启，启闭电机驱动舱门启闭连杆一转动，从而带动支撑盘和舱门实现开启闭合动作。
4.根据权利要求3所述的一种AUV水下干式存储装置，其特征在于：锁紧电机带动锁紧小齿轮转动，锁紧小齿轮与锁紧大齿轮啮合，锁紧大齿轮带动锁紧盘转动，锁紧盘带动锁紧连杆，锁紧连杆带动锁紧块直线运动，锁紧块插入上端盖舱壁的锁紧凹槽中，实现锁紧动作。
5.根据权利要求3所述的一种AUV水下干式存储装置，其特征在于：压紧电机带动凸轮转动，凸轮带动凸轮连杆，凸轮连杆带动压紧杆做直线运动，整个凸轮、凸轮连杆和压紧杆构成曲柄滑块机构，压紧杆带动舱门实现径向的直线运动，舱门压紧O型密封圈，实现舱门的密封。
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