CN210235285U - 浮力调节装置及水下潜航器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种浮力调节装置及水下潜航器，浮力调节装置包括：壳体，壳体包括导向段，导向段内设有导向腔；传动组件，传动组件设置于导向腔中且传动组件的传动方向为导向腔的导向方向，传动组件包括传动螺杆以及螺接于传动螺杆上的传动螺母，传动螺母与导向腔的内侧面止旋滑动配合。本申请提供的浮力调节装置及水下潜航器，通过传动螺母与导向腔的内侧面止旋滑动配合，不仅实现了传动螺母在导向腔内不能旋转而在沿传动方向上可滑动的目的，而且还减少了浮力调节装置的结构数量以及降低了壳体的体积，优化了浮力调节装置的结构设计。

Description

浮力调节装置及水下潜航器

技术领域

本实用新型一般涉及水下作业设备技术领域，具体涉及水下航行设备技术领域，尤其涉及浮力调节装置及水下潜航器。

背景技术

水下潜航器(又称水下机器人)是一种通过遥控或自动控制在水下航行的设备，用于代替潜水员或小型载人潜艇进行深海探测、救生等水下作业。水下潜航器一般通过浮力调节装置来控制自身的升沉。浮力调节装置包括壳体和油囊，壳体的内腔中设有调节油囊体积大小的调节装置。调节装置一般包括丝杠传动机构，通过丝杠传动机构的往复运动进而调节油囊体积的大小，实现控制水下潜航器浮力大小的目的。

其中，壳体的内腔中固定设有限旋支撑架，限旋支撑架中具有安装腔，丝杆传动机构中的丝杆位于限旋支撑架的安装腔中。限旋支撑架与丝杆的螺母之间设有限旋组件以限制螺母的旋转。由于限旋支撑架的存在，不仅增加了浮力调节装置的结构数量，而且增加了壳体的体积，进而增加了浮力调节装置在水中运动时的阻力。

实用新型内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种浮力调节装置及水下潜航器。

第一方面，本申请提供一种浮力调节装置，包括：

壳体，壳体包括导向段，导向段内设有导向腔；

传动组件，传动组件设置于导向腔中且传动组件的传动方向为导向腔的导向方向，传动组件包括传动螺杆以及螺接于传动螺杆上的传动螺母，传动螺母与导向腔的内侧面止旋滑动配合。

进一步地，导向腔的内侧面与传动螺母的周侧面中，至少部分在形状上相匹配以限制传动螺母旋转。

进一步地，还包括：

驱动电机，驱动电机的输出轴与传动螺杆传动连接；

位移测量装置，用于测量传动螺母的位移量；

控制器，控制器分别与驱动电机和位移测量装置连接，用于在传动螺母的位移量达到预设值时控制驱动电机停止。

进一步地，壳体还包括油舱段，油舱段位于导向段的一侧，且导向段与油舱段的相邻端之间固定连接，油舱段中设有活塞腔，活塞腔与导向腔相连通；

浮力调节装置还包括：

活塞件，活塞件滑动设置于活塞腔中，传动螺母与活塞件连接以驱动活塞件在活塞腔中往复移动；

油囊，油囊位于油舱段远离导向段的一侧且与活塞腔相连通。

进一步地，油舱段与导向段之间可拆卸地固定连接。

进一步地，传动螺母包括螺母部和连接套管部，连接套管部位于螺母部靠近油舱段的一侧，螺母部与连接套管部的相邻端之间固定连接，螺母部螺接于传动螺杆上，连接套管部活动套设于传动螺杆上，连接套管部远离螺母部的一端与活塞件连接以驱动活塞件往复运动；

连接套管部上设有限位段，导向腔的内侧面与限位段的周侧面在形状上相匹配以限制传动螺母旋转。

进一步地，限位段的周侧面的形状为多边形或椭圆形。

进一步地，还包括行程开关，行程开关设置于壳体上，且行程开关的触头位于活塞腔靠近导向腔的一端内；

控制器与行程开关连接，用于在活塞件与行程开关的触头接触时控制驱动电机停止。

进一步地，活塞件包括面向油囊的第一端面以及与第一端面相对设置的第二端面，活塞件上设有注油孔，注油孔的两端分别贯穿第一端面和第二端面设置；

注油孔中皆封堵有可拆卸地的密封堵头。

进一步地，注油孔沿轴向上设有螺孔段以及密封段，且密封段位于螺孔段远离油囊的一侧；

密封堵头包括螺杆部以及密封部，密封部中设有密封圈，其中，螺杆部螺接于螺孔段中，密封部位于密封段中且密封圈与密封段的内侧面密封配合。

第二方面，本申请还提供一种水下潜航器，包括浮力调节装置。

本申请提供的浮力调节装置及水下潜航器，通过传动螺母与导向腔的内侧面之间止旋滑动配合，不仅实现了传动螺母在导向腔内不能旋转而在沿传动方向上可滑动的目的，而且还减少了浮力调节装置的结构数量以及降低了壳体的体积，优化了浮力调节装置的结构设计。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的浮力调节装置的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖视图；

图3为本申请实施例提供的浮力调节装置的结构分解示意图；

图4为本申请实施例提供的传动机构的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的连接套管部的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的导向段的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的油舱段的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的油舱盖的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的电机安装段的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的活塞件的结构分解示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1-3，本申请实施例提供一种浮力调节装置，包括：

壳体，壳体包括导向段110，导向段110内设有导向腔111；

传动组件，传动组件设置于导向腔111中且传动组件的传动方向为导向腔111的导向方向，传动组件包括传动螺杆210以及螺接于传动螺杆210上的传动螺母220，传动螺母220与导向腔111的内侧面止旋滑动配合。

在本实施例中，壳体包括导向段110，导向段110内具有导向腔 111。壳体内设有传动机构，传动机构包括传动组件，传动组件位于导向腔111中。传动组件包括传动螺杆210，传动螺杆210的轴向为导向腔111的导向方向。传动组件还包括传动螺母220，传动螺母220螺接于传动螺杆210上，且在导向腔111中沿导向方向移动。其中，传动螺母220与导向腔111的内侧面止旋滑动配合，即传动螺母220 在导向腔111内不能旋转而在沿传动方向上可滑动。通过传动螺母220 在沿导向方向往复滑动来改变油囊130体积。

在本实施例中，通过传动螺母220与导向腔111的内侧面之间止旋滑动配合，不仅实现了传动螺母220在导向腔111内不能旋转而在沿传动方向上可滑动的目的，而且还减少了浮力调节装置的结构数量以及降低了壳体的体积，优化了浮力调节装置的结构设计。

在某些优选的实施例中，导向腔111的内侧面与传动螺母220的周侧面之间，至少部分在形状上相匹配以限制传动螺母220旋转。

在本优选的实施例中，传动螺母220与导向腔111的内侧面止旋滑动配合的实施方式为：导向腔111的内侧面与传动螺母220的周侧面之间至少部分在形状上相匹配，其中形状匹配的部分在周向上形成互锁，进而限制传动螺母220在导向腔111中旋转。导向腔111的内侧面与传动螺母220的周侧面之间在形状上相匹配的部分可为多边形状。

在某些优选的实施例中，导向腔111的内侧面与传动螺母220上的至少部分的周侧面在形状上相匹配以限制传动螺母220旋转。

在本优选的实施例中，部分传动螺母220的周侧面与导向腔111 的内侧面在形状上相匹配，使得部分传动螺母220的整个周侧面皆与导向腔111的内侧面限位配合，提高了传动螺母220与导向腔111之间的限位接触面积，增加了导向腔111对传动螺母220的限位强度，进而延长了壳体和传动螺母220的使用寿命。

在某些优选的实施例中，壳体还包括油舱段120，油舱段120位于导向段110的一侧，且导向段110与油舱段120的相邻端之间固定连接，油舱段120中设有活塞腔121，活塞腔121与导向腔111相连通；

浮力调节装置还包括：

活塞件230，活塞件230滑动设置于活塞腔121中，传动螺母220 与活塞件230连接以驱动活塞件230在活塞腔121中往复移动；

油囊130，油囊130位于油舱段120远离导向段110的一侧且与活塞腔121相连通。

在本优选的实施例中，壳体还包括油舱段120和油囊130，且导向段110位于油舱段120和油囊130之间。油囊130与油舱段120远离导向段110的一端固定连接，且油囊130与油舱段120中的活塞腔 121相连通以实现油液在两者之间流动。油囊130具有弹性以实现体积的改变，可优选为橡胶油囊等。活塞件230安装于活塞腔121中，传动螺母220与活塞件230连接以驱动活塞件230在活塞腔121中往复移动。活塞件230在活塞腔121中往复移动过程中会改变油囊130 中的油量，进而改变油囊130的体积。例如，当活塞件230向靠近油囊130方向移动时，油囊130中的油量增加，使得油囊130的体积变大；当活塞件230向靠近导向段110方向移动时，在压力的作用下油囊130中的部分油量回流至活塞腔121中，即油囊130中的油量减少，使得油囊130的体积变小。

请参考附图7-8，油舱段120包括油舱主体122和油舱盖123，油舱盖123位于油舱主体122靠近油囊130的一端。油舱盖123上设有与活塞腔121连通的螺纹孔1231。油囊130具有可供油液进出的开口部，开口部设有中空的螺纹管131，螺纹管131螺接于油舱盖123上的螺纹孔1231。油囊130与油舱盖123之间通过螺接方式连接，不仅可使两者之间的密封性能较好，且还可以将油囊130从油舱盖123上拆下，便于对油囊130的更换以及对螺纹孔1231的清理等。油舱盖 123可拆卸地固定连接于油舱主体122，以便于将油舱盖123从油舱主体122上拆下。例如，油舱主体122靠近油舱盖123的一端的内侧面设有内螺纹，油舱盖123远离油囊130的一侧设有环状的凸伸部1232，凸伸部1232的外周面上设有与油舱主体122上的内螺纹螺接配合的外螺纹，油舱盖123与油舱主体122之间螺接。

此外，油舱主体122远离油囊130的一端的内侧面上凸设有限位凸起1221，限位凸起1221与活塞件230在沿活塞件230的移动方向上限位配合以避免活塞件230从活塞腔121远离油囊130的一端脱离活塞腔121。其中，限位凸起1221可优选为环状凸起状，以提高限位凸起1221对活塞件230的限位强度。

在某些优选的实施例中，油舱段120与导向段110之间可拆卸地固定连接，便于将油舱段120与导向段110之间进行分离以向活塞腔 121中注油。其中，可拆卸地固定连接方式例如但不限于螺栓连接等。

请参考附图9，在某些优选的实施例中，浮力调节装置还包括：

驱动电机240，驱动电机240的输出轴与传动螺杆210传动连接；

位移测量装置，用于测量传动螺母220的位移量；

控制器，控制器分别与驱动电机240和位移测量装置连接，用于在传动螺母220的位移量达到预设值时控制驱动电机240停止。

在本优选的实施例中，壳体还包括电机安装段140，电机安装段 140内设有安装腔141，驱动电机240、控制器以及部分位移测量装置设置于安装腔141内。电机安装段140位于导向段110远离油囊130 的一侧且与导向段110可拆卸地固定连接，以便于传动机构在壳体内的安装。电机安装段140与导向段110之间可拆卸地固定连接的方式例如但不限于螺栓连接等。其中，电机安装段140中的安装腔141与导向段110的导向腔111之间相连通。驱动电机240的输出轴与传动螺杆210传动连接以驱动传动螺杆210转动。其中，驱动电机240的输出轴与传动螺杆210之间可通过联轴器传动连接。

浮力调节装置还包括位移测量装置以及控制器，其中位移测量装置用于测量传动螺母220的位移量，控制器判断传动螺母220的位移量是否达到预设值，且在传动螺母220的位移量达到预设值时控制驱动电机240停止，实现精准控制传动螺母220的位移量的目的，进而实现精准调节油囊130体积的目的。同时，还可避免出现传动螺母220 因超出传动螺杆210行程而被卡死情况的出现。

位移测量装测量传动螺母220的位移量的一种优选实施方式为：位移测量装置包括编码器300，编码器300用于测取驱动电机240输出轴的旋转圈数。编码器300的编码器轴310与驱动电机240的输出轴或联轴器通过传动组件传动连接。位移测量装置还包括计算器，计算器与编码器300连接，用于将编码器300测取的驱动电机240输出轴的旋转圈数按照计算规则算出传动螺母220的位移量。计算规则可以为驱动电机240输出轴的旋转圈数乘以传动螺母220的导程。其中，传动组件可优选为齿轮传动组件，当然还可以为皮带传动组件等。齿轮传动组件包括安装于联轴器或驱动电机240的输出轴上的第一齿轮 250，以及安装于编码器轴310的第二齿轮260，第一齿轮250与第二齿轮260之间啮合配合。

电机安装段140靠近导向段110的一端具有端盖142，端盖142 上设有第一通孔1421，驱动电机240的输出轴穿过第一通孔1421与传动螺杆210传动连接。第一通孔1421靠近导向腔111的一端设有扩孔段，扩孔段中安装有轴承270，驱动电机240的输出轴安装于轴承 270的内圈中。端盖142上还设有第二通孔1422，编码器轴310穿出第二通孔1422且穿出的部分通过传动组件与驱动电机240的输出轴或联轴器传动连接。

请参考附图4和5，在某些优选的实施例中，传动螺母220包括螺母部221和连接套管部222，连接套管部222位于螺母部221靠近油舱段120的一侧，螺母部221与连接套管部222的相邻端之间固定连接，螺母部221螺接于传动螺杆210上，连接套管部222活动套设于传动螺杆210上，连接套管部222远离螺母部221的一端与活塞件230连接以驱动活塞件230往复运动；

连接套管部222上设有限位段2221，导向腔111的内侧面与限位段2221的周侧面在形状上相匹配以限制传动螺母220旋转。

在本优选的实施例中，螺母部221螺接于传动螺杆210上，以在传动螺杆210的驱动下沿导向方向移动。螺母部221可优选为法兰螺母，便于螺母部221与传动套管部之间固定连接。其中，螺母部221 与连接套管部222之间可优选为可拆卸地固定连接，例如但不限于螺栓连接等。

连接套管部222上设有限位段2221，且导向腔111的内侧面与限位段2221的周侧面在形状上相匹配以限制传动螺母220旋转。其中，限位段2221的整个周侧面皆与导向腔111的内侧面限位配合，提高了传动螺母220与导向腔111之间的限位接触面积，增加了导向腔111 对传动螺母220的限位强度，进而延长了壳体和传动螺母220的使用寿命。

此外，限位段2221可优选设置于传动套管部靠近螺母部221的一端，增加了传动套管部上的安装面，便于螺母部221安装于连接套管部222上。连接套管部222远离螺母部221的一端设有第一安装法兰 2222，连接套管部222通过第一安装法兰2222与活塞件230固定连接。

在某些优选的实施例中，限位段2221的周侧面可为多边形或椭圆。

在本优选的实施例中，限位段2221的周侧面可为多边形或椭圆，其中多边形可进一步优选为正多边形，例如但不限于矩形、正三角形等。当限位段2221的周侧面的形状为多边形或椭圆时，不仅提高导向腔111对传动螺母220的限位强度，还便于生产制备。

在某些优选的实施例中，浮力调节装置还包括行程开关400，行程开关400设置于壳体上，且行程开关400的触头位于活塞腔121靠近导向腔111的一端内；

控制器与行程开关400连接，用于在活塞件230与行程开关400 的触头接触时控制驱动电机240停止。

在本优选的实施例中，行程开关400的触头位于活塞腔121靠近导向腔111的一端内，当活塞件230在朝向导向腔111方向的移动过程中与行程开关400接触时，控制器控制驱动电机240停止以限制活塞件230继续移动。其中，浮力调节装置包括多个行程开关400，多个行程开关400的触头沿周向间隔设置。

请参考附图6，在某些优选的实施例中，导向段110靠近油舱段 120的一端设有第二安装法兰112，导向段110通过第二安装法兰112 与油舱段120连接。第二安装法兰112靠近油舱段120的端面上设有与每个行程开关400对应设置的安装孔1121，安装孔1121用于安装行程开关400。壳体上还设有走线孔，走线孔的一端与所述安装孔1121 相连通，另一端贯穿导向段110的侧壁并延伸至电机安装段140的安装腔141中，以便于行程开关400的导线进入安装腔141中。其中，第二安装法兰112靠近油舱段120的端面上设有走线槽1122，走线槽1122的底部与走线孔相连通，以便于工作人员对行程开关400的导线进行走线操作。

请参考附图10，在某些优选的实施例中，活塞件230包括面向油囊130的第一端面233以及与第一端面233相对设置的第二端面234，活塞件230上设有注油孔231，注油孔231的两端分别贯穿第一端面 233和第二端面234设置；注油孔231中皆封堵有可拆卸地的密封堵头232。

在本优选的实施例中，活塞件230上的注油孔231可用于将油液注入活塞腔121中。注油孔231中设有密封堵头232，且密封堵头232 可拆卸地封堵在注油孔231中，以便于在注油结束对注油孔231进行密封封堵。

在其他优选的实施例中，活塞件230上可设有多个注油孔231。其中多个注油孔231中的一部分可用于向活塞腔121中注油，另一部分可用于排出活塞腔121以及油囊130中的空气，进而加快注油效率。

在某些优选的实施例中，注油孔231沿轴向上设有螺孔段2311以及密封段2312，且密封段2312位于螺孔段2311远离油囊130的一侧；

密封堵头232包括螺杆部2321以及密封部2322，密封部2322中设有密封圈，其中，螺杆部2321螺接于螺孔段2311中，密封部2322 位于密封段2312中且密封圈与密封段2312的内侧面密封配合。

在本优选的实施例中，密封堵头232包括螺杆部2321，螺杆部2321 螺接于注油孔231中的螺孔段2311中。密封部2322中设有密封圈槽2323，密封圈槽2323中安装有密封圈。当螺杆部2321螺接于注油孔 231中的螺孔段2311中，密封部2322位于密封段2312中且密封圈与密封段2312的内侧面密封配合，以增加密封堵头232与注油孔231 之间的密封性。

在某些优选的实施例中，在注油孔231中，密封段2312靠近螺孔段2311的一端设有锥形的第一限位面2313，且第一限位面2313的大径端朝向密封段2312设置。在密封堵头232中，密封部2322靠近螺杆部2321的一端设有锥形的第二限位面2324，且第二限位面2324的大径端朝向密封部2322设置。第一限位面2313与第二限位面2324 之间限位配合，以限制密度堵头的移动。

在某些优选的实施例中，电机安装段140、导向段110和油舱段 120皆大致为圆柱体结构，可降低浮力调节装置在水下的阻力。

本申请实施例还提供一种水下潜航器，包括浮力调节装置。浮力调节装置用于调节水下潜航器的浮力。

需要理解的是，上文如有涉及术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (11)

1.一种浮力调节装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括导向段，所述导向段内设有导向腔；

传动组件，所述传动组件设置于所述导向腔中且所述传动组件的传动方向为所述导向腔的导向方向，所述传动组件包括传动螺杆以及螺接于所述传动螺杆上的传动螺母，所述传动螺母与所述导向腔的内侧面止旋滑动配合。

2.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，所述导向腔的内侧面与所述传动螺母的周侧面之间，至少部分在形状上相匹配以限制所述传动螺母旋转。

3.根据权利要求1所述的浮力调节装置，其特征在于，还包括：

驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述传动螺杆传动连接；

位移测量装置，用于测量所述传动螺母的位移量；

控制器，所述控制器分别与所述驱动电机和所述位移测量装置连接，用于在所述传动螺母的位移量达到预设值时控制所述驱动电机停止。

4.根据权利要求3所述的浮力调节装置，其特征在于，所述壳体还包括油舱段，所述油舱段位于所述导向段的一侧，且所述导向段与所述油舱段的相邻端之间固定连接，所述油舱段中设有活塞腔，所述活塞腔与所述导向腔相连通；

所述浮力调节装置还包括：

活塞件，所述活塞件滑动设置于所述活塞腔中，所述传动螺母与所述活塞件连接以驱动所述活塞件在所述活塞腔中往复移动；

油囊，所述油囊位于所述油舱段远离所述导向段的一侧且与所述活塞腔相连通。

5.根据权利要求4所述的浮力调节装置，其特征在于，所述油舱段与所述导向段之间可拆卸地固定连接。

6.根据权利要求4所述的浮力调节装置，其特征在于，所述传动螺母包括螺母部和连接套管部，所述连接套管部位于所述螺母部靠近所述油舱段的一侧，所述螺母部与所述连接套管部的相邻端之间固定连接，所述螺母部螺接于所述传动螺杆上，所述连接套管部活动套设于所述传动螺杆上，所述连接套管部远离所述螺母部的一端与所述活塞件连接以驱动活塞件往复运动；

所述连接套管部上设有限位段，所述导向腔的内侧面与所述限位段的周侧面在形状上相匹配以限制所述传动螺母旋转。

7.根据权利要求6所述的浮力调节装置，其特征在于，所述限位段的周侧面的形状为多边形或椭圆形。

8.根据权利要求4所述的浮力调节装置，其特征在于，还包括行程开关，所述行程开关设置于所述壳体上，且所述行程开关的触头位于所述活塞腔靠近所述导向腔的一端内；

所述控制器与所述行程开关连接，用于在所述活塞件与所述行程开关的触头接触时控制所述驱动电机停止。

9.根据权利要求4所述的浮力调节装置，其特征在于，所述活塞件包括面向所述油囊的第一端面以及与所述第一端面相对设置的第二端面，所述活塞件上设有注油孔，所述注油孔的两端分别贯穿所述第一端面和所述第二端面设置；

所述注油孔中皆封堵有可拆卸地的密封堵头。

10.根据权利要求9所述的浮力调节装置，其特征在于，所述注油孔沿轴向上设有螺孔段以及密封段，且所述密封段位于所述螺孔段远离油囊的一侧；

所述密封堵头包括螺杆部以及密封部，所述密封部中设有密封圈，其中，所述螺杆部螺接于所述螺孔段中，所述密封部位于所述密封段中且所述密封圈与所述密封段的内侧面密封配合。

11.一种水下潜航器，其特征在于，包括如权利要求1-10任意一项所述的浮力调节装置。

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