專利名稱：可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及水下機器人設(shè)備，具體地說是一種可承受拉力的水下機器人光纖 微纜螺旋纏繞裝置。
背景技術(shù)：
光纖通信具有頻帶寬、損耗低、體積小、重量輕、抗干擾能力強、保真度高、抗腐蝕 等諸多優(yōu)點，被越來越廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。近年來，光纖通信技術(shù)在水下機器人的實時 遙控、視頻或圖像傳輸、指令上傳或下載等方面體現(xiàn)出非常廣闊的應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)的 水下機器人臍帶電纜，光纖微纜的線徑細(xì)、重量輕、質(zhì)地柔軟，因此，基于光纖微纜的水下機 器人水面支持系統(tǒng)在尺寸和重量方面都大大減??；同時光纖微纜對水下機器人載體運動范 圍，航行速度和機動性的影響也大大降低。然而，光纖微纜要與水下機器人載體密封艙內(nèi)控 制電路板實現(xiàn)高質(zhì)量的連接，可靠的密封是滿足上述要求的一個關(guān)鍵保障環(huán)節(jié)。當(dāng)前，光纖 微纜與密封艙艙壁處的密封可通過多種途徑實現(xiàn)，如利用金屬與非金屬密封墊圈擠壓光纖 微纜本身的外護套實現(xiàn)密封、在專用機械零件輔助下通過硫化填料密封光纖微纜、通過特 種光纖水密連接器實現(xiàn)密封和連接等。然而，無論上述何種方式，均需面對光纖微纜在水下 機器人上使用時的一個苛刻條件，即在機器人運動過程中，機器人端的光纖微纜需承受由 于水動力或收放裝置預(yù)緊力等所帶來的拉力。光纖微纜本身的芳綸纖維層可滿足外界拉力 對光纖抗拉強度的要求，但是現(xiàn)有的靜密封連接方式無法承受光纖微纜傳遞的拉力，尤其 是極端情況下產(chǎn)生的較大拉力；專業(yè)定制的特種光纖水密連接器雖然可承受一定的光纖拉 力，但仍無法滿足如水下機器人應(yīng)急拖拽等特殊的使用條件，且該種連接器價格昂貴，定制 周期較長，不利于普及使用。綜上可見，如何克服機器人端光纖微纜拉力對其密封性能的附 加影響，是解決光纖在水下機器人領(lǐng)域應(yīng)用的一個關(guān)鍵問題。

實用新型內(nèi)容針對上述水下機器人在使用光纖過程中，因光纖拉力作用而帶來的密封、作業(yè)安 全等問題，提高光纖微纜在水下機器人應(yīng)用的適應(yīng)性，本實用新型的目的在于提供一種可 承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，以滿足光纖在水下機器人上的使用條件。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本實用新型安裝在水下機器人載體上，包括光纖螺旋纏繞組件及安裝在其內(nèi)的光 纖轉(zhuǎn)接密封組件，其中光纖轉(zhuǎn)接密封組件包括轉(zhuǎn)接密封艙、光纖轉(zhuǎn)接端子及密封組件，光纖 螺旋纏繞組件包括光纖螺旋套筒及光纖壓緊套筒，轉(zhuǎn)接密封艙安裝在光纖螺旋套筒內(nèi)，在 轉(zhuǎn)接密封艙的兩端分別密封連接有密封組件，所述光纖轉(zhuǎn)接端子位于轉(zhuǎn)接密封艙內(nèi)，一端 與A段光纖微纜的一端相連，另一端與B段光纖微纜的一端連接，A段光纖微纜的另一端穿 過轉(zhuǎn)接密封艙一端的密封組件、接至水下機器人的控制艙；B段光纖微纜的另一端穿過轉(zhuǎn) 接密封艙另一端的密封組件、纏繞在光纖螺旋套筒的外表面；所述光纖壓緊套筒套在光纖 螺旋套筒的外部、壓緊B段光纖微纜，B段光纖微纜的另一端由光纖壓緊套筒引出、接至水面光纖收放裝置。其中所述光纖壓緊套筒外表面安裝有U型固定環(huán)，該U型固定環(huán)的開口端固接有 與水下機器人載體相連的固定托架，在固定托架上設(shè)有與光纖壓緊套筒外表面相對應(yīng)的圓 弧形托體；所述轉(zhuǎn)接密封艙為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，其兩端分別設(shè)有容置密封組件的密封槽，轉(zhuǎn)接 密封艙的一端通過第二軸向螺釘與光纖螺旋套筒固接；所述轉(zhuǎn)接密封艙兩端的密封組件結(jié) 構(gòu)相同，其中所述轉(zhuǎn)接密封艙另一端的密封組件外設(shè)有與轉(zhuǎn)接密封艙密封的光纖密封套， 該端的密封組件及光纖密封套通過鎖緊螺母鎖緊；密封組件包括光纖止彎套管、壓緊螺母、 外金屬密封墊、密封墊圈及內(nèi)金屬密封墊，其中壓緊螺母套在光纖止彎套管外，光纖微纜依 次穿過光纖止彎套管、外金屬密封墊、密封墊圈及內(nèi)金屬密封墊；所述光纖螺旋套筒通過第 一軸向螺釘與光纖壓緊套筒固接，光纖螺旋套筒沿軸向開有通孔，通孔內(nèi)壁設(shè)有止口，轉(zhuǎn)接 密封艙通過該止口定位；在光纖螺旋套筒的外表面上設(shè)有容置B段光纖微纜的U型螺旋槽； 所述光纖壓緊套筒為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁上設(shè)有止口，光纖螺旋套筒通過該止口定位，在光 纖壓緊套筒上開有引出B段光纖微纜的出口 ；出口設(shè)置方向與光纖螺旋套筒外表面上的U 型螺旋槽相切。本實用新型的優(yōu)點與積極效果為本實用新型可消除光纖拉力與密封之間的矛盾，并可滿足光纖微纜應(yīng)用于水下機 器人需承受一定拉力的使用條件，具有以下優(yōu)點1.本實用新型將光纖微纜的拉力轉(zhuǎn)移至水下機器人載體龍骨框架之上，避免了光 纖微纜與機器人控制艙密封處因承受拉力而可能導(dǎo)致的密封失效問題，可有效保證密封處 的密封性能，提高光纖通訊在水下機器人上應(yīng)用的可靠性。2.本實用新型可承受除水動力和光纖收放系統(tǒng)預(yù)緊力之外的外力作用而產(chǎn)生的 額外拉力，在光纖微纜本身允許的抗拉強度下，作為水下機器人應(yīng)急處理的保障環(huán)節(jié)，對失 控的水下機器人進行低速拖曳操作，完善并提高水下機器人的應(yīng)急處理能力，保障機器人 水下航行或作業(yè)的安全性，為水下機器人的應(yīng)急保障提供一種有效手段。3.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝固定靈活，光纖纏繞操作方便，且易于拆卸，提 高了整個系統(tǒng)運輸?shù)撵`活性；系統(tǒng)維護和檢修方便，有利于整個系統(tǒng)的規(guī)范化管理。4.本實用新型使得光纖微纜與控制艙密封處密封方式的選擇更加靈活自由，從而 將復(fù)雜的問題簡單化，縮短研制周期的同時降低了研制成本。

圖1為本實用新型應(yīng)用于水下機器人的工作原理圖；圖2為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的左視圖；圖4為圖2的俯視圖；圖5為圖2中光纖螺旋套筒的外形圖；其中1為A段光纖微纜，2為第一光纖止彎套管，3為第一壓緊螺母，4為第一外金 屬密封墊，5為第一密封墊圈，6為第一內(nèi)金屬密封墊，7為轉(zhuǎn)接密封艙，8為光纖轉(zhuǎn)接端子，9 為光纖轉(zhuǎn)接密封組件，10為光纖密封套，11為0型密封圈，12為鎖緊螺母，13為B段光纖微 纜，14為光纖螺旋纏繞組件，15為光纖螺旋套筒，16為光纖壓緊套筒，17為固定托架，18為第一軸向螺釘，19為第二軸向螺釘，20為U型固定環(huán)，21為B段光纖微纜引入端，22為B段 光纖微纜引出端，23為第二光纖止彎套管，24為第二壓緊螺母，25為第二外金屬密封墊，26 為第二密封墊圈，27為第二內(nèi)金屬密封墊，觀為U型螺旋槽，29為水下機器人龍骨框架，30 為控制艙，31為水面光纖收放裝置。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。如圖1 5所示，本實用新型包括光纖螺旋纏繞組件14及安裝在其內(nèi)的光纖轉(zhuǎn)接 密封組件9，光纖轉(zhuǎn)接密封組件9及光纖螺旋纏繞組件14通過兩組U型固定環(huán)20用螺栓固 接在固定托架17上，固定托架17固接在水下機器人龍骨框架四上。光纖轉(zhuǎn)接密封組件9包括轉(zhuǎn)接密封艙7、光纖轉(zhuǎn)接端子8及密封組件，光纖螺旋纏 繞組件14包括光纖螺旋套筒15及光纖壓緊套筒16。轉(zhuǎn)接密封艙7安裝在光纖螺旋套筒 15內(nèi)、為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)接密封艙7的兩端分別設(shè)有容置密封組件的密封槽，轉(zhuǎn)接密封艙 7的一端(A段光纖微纜連接端)通過兩個第二軸向螺釘19與光纖螺旋套筒15固接；光纖 轉(zhuǎn)接端子8位于轉(zhuǎn)接密封艙7內(nèi)，光纖轉(zhuǎn)接端子8的一端與A段光纖微纜1的一端相連，另 一端與B段光纖微纜13的一端連接，A段光纖微纜1的另一端穿過轉(zhuǎn)接密封艙7 —端的密 封組件、與水下機器人的控制艙30密封連接；B段光纖微纜13的另一端穿過轉(zhuǎn)接密封艙7 另一端的密封組件、纏繞在光纖螺旋套筒15的外表面；。轉(zhuǎn)接密封艙7兩端的密封組件結(jié) 構(gòu)相同，均包括光纖止彎套管、壓緊螺母、外金屬密封墊、密封墊圈及內(nèi)金屬密封墊，其中壓 緊螺母套在光纖止彎套管外，光纖微纜依次穿過光纖止彎套管、外金屬密封墊、密封墊圈及 內(nèi)金屬密封墊；在轉(zhuǎn)接密封艙7另一端(B段光纖微纜連接端)的密封組件外設(shè)有光纖密封 套10，光纖密封套10上帶有0型密封圈11、與轉(zhuǎn)接密封艙7密封，該端的密封組件及光纖 密封套10通過鎖緊螺母12鎖緊。光纖螺旋套筒15的一端(A段光纖微纜連接端)通過四個第一軸向螺釘18與光 纖壓緊套筒16固接，光纖螺旋套筒15沿軸向開有通孔，通孔內(nèi)壁設(shè)有止口，轉(zhuǎn)接密封艙7 通過該止口定位；在光纖螺旋套筒15的外表面上設(shè)有容置B段光纖微纜13的U型螺旋槽 28。光纖壓緊套筒16為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁上設(shè)有止口，光纖螺旋套筒15通過該止口 定位，在光纖壓緊套筒16上開有引出B段光纖微纜13的出口，該出口的設(shè)置方向與光纖螺 旋套筒15外表面上的U型螺旋槽相切；B段光纖微纜13的另一端由光纖壓緊套筒16上的 出口引出、接至水面光纖收放裝置31。固定托架17上設(shè)有與光纖壓緊套筒16外表面相對 應(yīng)的圓弧形托體，U型固定環(huán)20將光纖壓緊套筒16壓緊在固定托架17的圓弧形托體上，U 型固定環(huán)20的開口端通過螺栓與固定托架17固接。本實用新型的安裝及工作原理為A段光纖微纜1和B段光纖微纜13在本實用新型裝置上實現(xiàn)轉(zhuǎn)接、密封、纏繞和壓 緊操作，安裝遵循先兩邊后中間和先內(nèi)后外的總體裝配原則，具體如下首先，控制艙30端引出的A段光纖微纜1先穿過光纖壓緊套筒16和光纖螺旋套 筒15，再依次穿過圖2中左邊的密封組件(即依次穿過第一壓緊螺母3、第一光纖止彎套管 2、第一外金屬密封墊4、三個第一密封墊圈5及第一內(nèi)金屬密封墊6)，并順勢導(dǎo)入轉(zhuǎn)接密封艙7左端的密封槽內(nèi)，此時第一壓緊螺母3在密封槽內(nèi)保持無預(yù)緊力的狀態(tài)，即三個第一密 封墊圈5無變形；將A段光纖微纜1由轉(zhuǎn)接密封艙7的右端引出，熔接在光纖轉(zhuǎn)接端子8的 一端。B段光纖微纜13依次穿過圖2中右邊的密封組件，即依次穿過第二壓緊螺母24、第 二光纖止彎套管23、第二外金屬密封墊25、三個第二密封墊圈沈、第二內(nèi)金屬密封墊27和 帶有0型密封圈11的光纖密封套10，并且第二壓緊螺母M、第二光纖止彎套管23、第二外 金屬密封墊25、三個第二密封墊圈沈、第二內(nèi)金屬密封墊27順勢導(dǎo)入光纖密封套10的螺 紋槽內(nèi)，B段光纖微纜13熔接在光纖轉(zhuǎn)接端子8的另一端。光纖轉(zhuǎn)接端子8的另一端與第 二內(nèi)金屬密封墊27之間的B段光纖微纜預(yù)留一定長度以進行對接操作，第二壓緊螺母M 旋緊入光纖密封套10的螺紋槽內(nèi)至第二密封墊圈沈被充分壓縮變形，實現(xiàn)對B段光纖微 纜13的密封；A段光纖微纜1和B段光纖微纜13通過光纖轉(zhuǎn)接端子8對接成功后，順勢牽 引轉(zhuǎn)接密封艙7外的A段光纖微纜1，將B段光纖微纜13連同密封好的光纖密封套10及第 二壓緊螺母對、第二光纖止彎套管23、第二外金屬密封墊25、三個第二密封墊圈沈、第二內(nèi) 金屬密封墊27 —并引入轉(zhuǎn)接密封艙7右邊的密封槽內(nèi)，通過0型密封圈11實現(xiàn)光纖密封 套10與轉(zhuǎn)接密封艙7之間的密封，然后將鎖緊螺母12旋緊入轉(zhuǎn)接密封艙7右邊的密封槽 內(nèi)。最后，旋緊第一壓緊螺母3至三個第一密封墊圈5被充分壓縮變形，實現(xiàn)對A段光纖微 纜1的密封。接著，在A段光纖微纜1的牽引下將光纖轉(zhuǎn)接密封組件9導(dǎo)入光纖螺旋套筒15的 通孔內(nèi)，由止口定位并對中，利用兩個第二軸向螺釘19固接在光纖螺旋套筒15上；將由光 纖密封套10內(nèi)引出的B段光纖微纜13從光纖螺旋套筒15上的B段光纖微纜引入端21開 始進行螺旋纏繞至B段光纖微纜引出端22，并順勢將光纖壓緊套筒16對中、志入光纖螺旋 套筒15上，將B段光纖微纜13壓緊在光纖螺旋套筒15外表面的U型螺旋槽觀內(nèi)；然后， 在光纖壓緊套筒16的光纖微纜出口處將B段光纖微纜13沿產(chǎn)型螺旋槽觀的切線方向?qū)?出，接至水面光纖收放裝置31。將光纖螺旋套筒15通過四個第一軸向螺釘18固接在光纖壓緊套筒16之上；最 后，利用U型固定環(huán)20將光纖壓緊套筒16連同光纖螺旋套筒15和光纖轉(zhuǎn)接密封組件9 一 并固定在固定托架17上。本實用新型應(yīng)用于水下機器人及其光纖微纜系統(tǒng)，光纖轉(zhuǎn)接密封組件9主要用于 實現(xiàn)機器人控制艙30內(nèi)引出的A段光纖微纜1與纏繞的B段光纖微纜13在轉(zhuǎn)接密封艙7 內(nèi)的對接或分離，其密封方式采用基于金屬與非金屬組合密封墊圈的擠壓密封；光纖螺旋 纏繞組件14主要通過螺旋纏繞并壓緊光纖的方式，增大光纖外護套與該組件之間的摩擦 力，從而將光纖的拉力傳遞至該組件上；固定托架主要行使連接和固定的作用，并最終將光 纖的拉力轉(zhuǎn)移至水下機器人載體的龍骨框架之上。本實用新型的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置可承受30 40kg的拉力，結(jié)構(gòu) 簡單緊湊、安裝固定靈活、光纖纏繞操作方便，易于拆卸，且拆卸后將B段光纖微纜13連同 與之密封相關(guān)的鎖緊螺母12、壓緊螺母、光纖止彎套管、外金屬密封墊、密封墊圈、內(nèi)金屬密 封墊和帶有0形密封圈11的光纖密封套10 —并脫離水下機器人載體，并在轉(zhuǎn)接密封艙7 的密封處采用光纖密封套10的實體結(jié)構(gòu)件進行密封即可，從而方便了水下機器人載體系 統(tǒng)和水面光纖收放系統(tǒng)的分別運輸和管理，提高整個系統(tǒng)操作的靈活性。
權(quán)利要求1.一種可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，安裝在水下機器人載體上； 其特征在于包括光纖螺旋纏繞組件(14)及安裝在其內(nèi)的光纖轉(zhuǎn)接密封組件(9)，其中光 纖轉(zhuǎn)接密封組件(9)包括轉(zhuǎn)接密封艙(7)、光纖轉(zhuǎn)接端子(8)及密封組件，光纖螺旋纏繞組 件(14)包括光纖螺旋套筒(1 及光纖壓緊套筒(16)，轉(zhuǎn)接密封艙(7)安裝在光纖螺旋套 筒(1 內(nèi)，在轉(zhuǎn)接密封艙(7)的兩端分別密封連接有密封組件，所述光纖轉(zhuǎn)接端子(8)位 于轉(zhuǎn)接密封艙(7)內(nèi)，一端與A段光纖微纜(1)的一端相連，另一端與B段光纖微纜(13) 的一端連接，A段光纖微纜(1)的另一端穿過轉(zhuǎn)接密封艙(7) —端的密封組件、接至水下機 器人的控制艙；B段光纖微纜(1 的另一端穿過轉(zhuǎn)接密封艙(7)另一端的密封組件、纏繞 在光纖螺旋套筒(1 的外表面；所述光纖壓緊套筒(16)套在光纖螺旋套筒(1 的外部、 壓緊B段光纖微纜(i:3)，B段光纖微纜(1 的另一端由光纖壓緊套筒(16)引出、接至水面 光纖收放裝置。
2.按權(quán)利要求1所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在于 所述光纖壓緊套筒(16)外表面安裝有U型固定環(huán)(20)，該U型固定環(huán)00)的開口端固接 有與水下機器人載體相連的固定托架(17)，在固定托架(17)上設(shè)有與光纖壓緊套筒(16) 外表面相對應(yīng)的圓弧形托體。
3.按權(quán)利要求1或2所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在 于所述轉(zhuǎn)接密封艙(7)為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，其兩端分別設(shè)有容置密封組件的密封槽，轉(zhuǎn)接密 封艙(7)的一端通過第二軸向螺釘(19)與光纖螺旋套筒(1 固接。
4.按權(quán)利要求1或2所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在 于轉(zhuǎn)接密封艙(7)兩端的密封組件結(jié)構(gòu)相同，其中所述轉(zhuǎn)接密封艙(7)另一端的密封組件 外設(shè)有與轉(zhuǎn)接密封艙(7)密封的光纖密封套(10)，該端的密封組件及光纖密封套(10)通過 鎖緊螺母(12)鎖緊。
5.按權(quán)利要求4所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在于 所述密封組件包括光纖止彎套管、壓緊螺母、外金屬密封墊、密封墊圈及內(nèi)金屬密封墊，其 中壓緊螺母套在光纖止彎套管外，光纖微纜依次穿過光纖止彎套管、外金屬密封墊、密封墊 圈及內(nèi)金屬密封墊。
6.按權(quán)利要求1或2所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在 于所述光纖螺旋套筒(1 通過第一軸向螺釘(18)與光纖壓緊套筒(16)固接，光纖螺旋 套筒(1 沿軸向開有通孔，通孔內(nèi)壁設(shè)有止口，轉(zhuǎn)接密封艙(7)通過該止口定位；在光纖螺 旋套筒(1 的外表面上設(shè)有容置B段光纖微纜(1 的U型螺旋槽08)。
7.按權(quán)利要求1或2所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在 于所述光纖壓緊套筒(16)為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)、內(nèi)壁上設(shè)有止口，光纖螺旋套筒(15)通過該 止口定位，在光纖壓緊套筒(16)上開有引出B段光纖微纜(1 的出口。
8.按權(quán)利要求7所述可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，其特征在于 所述出口設(shè)置方向與光纖螺旋套筒(1 外表面上的U型螺旋槽相切。
專利摘要本實用新型涉及水下機器人設(shè)備，具體地說是一種可承受拉力的水下機器人光纖微纜螺旋纏繞裝置，轉(zhuǎn)接密封艙安裝在光纖螺旋套筒內(nèi)，在轉(zhuǎn)接密封艙的兩端分別密封連接有密封組件，光纖轉(zhuǎn)接端子位于轉(zhuǎn)接密封艙內(nèi)，兩端分別與A、B段光纖微纜的一端相連，A段光纖微纜的另一端穿過密封組件、接至水下機器人的控制艙；B段光纖微纜的另一端穿過轉(zhuǎn)接密封組件、纏繞在光纖螺旋套筒的外表面；光纖壓緊套筒套在光纖螺旋套筒的外部、壓緊B段光纖微纜，B段光纖微纜的另一端由光纖壓緊套筒引出、接至水面光纖收放裝置。本實用新型將光纖微纜的拉力轉(zhuǎn)移至水下機器人載體龍骨框架之上，避免了光纖微纜與機器人控制艙密封處因承受拉力而可能導(dǎo)致的密封失效問題。
文檔編號B63C11/52GK201926794SQ20112000442
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者唐元貴, 李碩 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所