本發(fā)明涉及推進(jìn)裝置，具體地說是一種水下機(jī)器人用推進(jìn)裝置。

背景技術(shù)：

21世紀(jì)是海洋世紀(jì)，海洋是人類生存與發(fā)展的第二空間。認(rèn)識(shí)和探索海洋是發(fā)展和利用海洋的首要環(huán)節(jié)，現(xiàn)階段對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)與探索正在朝著更深、更廣、更精細(xì)的方向發(fā)展。水下機(jī)器人是人類探索海洋必不可少的工具，大深度下作業(yè)的水下機(jī)器人正蓬勃發(fā)展；而大多數(shù)水下機(jī)器人的航行還需要依靠推進(jìn)裝置，無(wú)論是載人潛水器還是無(wú)人潛水器。推進(jìn)裝置作為水下機(jī)器人航行的動(dòng)力裝置，影響著水下機(jī)器人的航行速度、航行效率、航行深度以及巡航范圍等。對(duì)于在大深度環(huán)境下作業(yè)的水下機(jī)器人而言，其推進(jìn)裝置必須滿足抗壓能力強(qiáng)，防水與防泄漏能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。水下推進(jìn)裝置根據(jù)其工作原理不同可分為螺旋槳推進(jìn)式、噴水推進(jìn)式等，按照其動(dòng)力源不同可分為電動(dòng)式、液壓動(dòng)力式等，按照推進(jìn)艙內(nèi)是否填充液壓油可分為干艙式與充油式。目前國(guó)內(nèi)外水下機(jī)器人用的推進(jìn)裝置種類繁多，但多數(shù)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高，或安裝與維護(hù)等較繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有推進(jìn)裝置存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種為水下機(jī)器人提供有效動(dòng)力的水下機(jī)器人用推進(jìn)裝置。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括補(bǔ)償皮囊、皮囊接頭、后艙蓋、艙體、前艙蓋、螺旋槳、雙向水密連接器、直流電機(jī)及行星齒輪減速器，其中艙體的前后兩端分別密封連接有前艙蓋及后艙蓋，所述后艙蓋上分別密封連接有皮囊接頭及雙向水密連接器，所述補(bǔ)償皮囊安裝在該皮囊接頭上、與所述艙體內(nèi)部相連通，所述艙體外的水壓力通過該補(bǔ)償皮囊傳遞到艙體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)所述艙體的內(nèi)外壓力平衡，所述直流電機(jī)的引出線與所述雙向水密連接器相連接；所述直流電機(jī)及行星齒輪減速器安裝在艙體內(nèi)，該行星齒輪減速器的輸出軸由前艙蓋穿出，并通過軸承與所述前艙蓋轉(zhuǎn)動(dòng)連接、且與所述前艙蓋之間密封；所述螺旋槳安裝在行星齒輪減速器輸出軸的伸出端，通過所述直流電機(jī)及行星齒輪減速器的驅(qū)動(dòng)隨所述輸出軸旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)水下機(jī)器人行進(jìn)。

其中：所述艙體上開有排氣孔，該排氣孔通過抽真空轉(zhuǎn)接件與真空泵相連，為所述艙體內(nèi)抽真空，所述艙體內(nèi)抽為真空環(huán)境回吸充滿液壓油后通過抽真空絲堵密封插接于所述排氣孔內(nèi)；所述補(bǔ)償皮囊與皮囊接頭硫化粘接為一體后與所述后艙蓋密封連接，平衡所述艙體的內(nèi)外壓力；所述后艙蓋上分別設(shè)有短凸臺(tái)及長(zhǎng)凸臺(tái)，所述皮囊接頭及雙向水密連接器分別密封連接于該短凸臺(tái)及長(zhǎng)凸臺(tái)內(nèi)；所述行星齒輪減速器的輸出軸上安裝有使所述輸出軸與前艙蓋同軸的深溝球軸承，該輸出軸通過所述深溝球軸承與前艙蓋轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并且所述行星齒輪減速器的輸出軸與前艙蓋之間通過雙骨架油封作為動(dòng)密封體實(shí)現(xiàn)密封；所述雙骨架油封背靠背安裝在行星齒輪減速器的輸出軸上；所述行星齒輪減速器的輸出軸伸出端的端部螺紋連接有固定帽，所述螺紋槳位于該固定帽與前艙蓋之間；所述固定帽的內(nèi)螺紋與行星齒輪減速器的輸出軸螺紋均為左旋螺紋；所述艙體上設(shè)有便于固定在水下機(jī)器人上的法蘭接口。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.本發(fā)明將直流電機(jī)經(jīng)行星齒輪減速器減速后，通過加長(zhǎng)的輸出軸直接驅(qū)動(dòng)螺旋槳，傳動(dòng)效率高。

2.本發(fā)明將直流電機(jī)的引出線通過雙向水密連接器與水下機(jī)器人相連，無(wú)論水下機(jī)器人是干艙結(jié)構(gòu)還是充油式結(jié)構(gòu)，都能夠匹配使用。

3.本發(fā)明將補(bǔ)償皮囊通過皮囊接頭直接與后艙蓋連接，將艙體外的水壓力通過補(bǔ)償皮囊傳遞到艙體內(nèi)，使艙體內(nèi)外壓力平衡，大大降低了高壓下滲漏的可能性，而且不需要高強(qiáng)度的艙體來抵抗水壓力。

4.本發(fā)明將補(bǔ)償皮囊通過皮囊接頭外接在后艙蓋上，安裝、拆卸以及觀察油的泄漏情況都很方便。

5.本發(fā)明在后艙蓋上設(shè)置有排氣孔，利用抽真空裝置將艙體內(nèi)的氣體排出，并將液壓油回灌到艙體內(nèi)，操作簡(jiǎn)單，易排凈氣體。

6.本發(fā)明成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，重量輕，易于安裝在水下機(jī)器人上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為補(bǔ)償皮囊，2為皮囊接頭，3為后艙蓋，4為抽真空絲堵，5為艙體，6為前艙蓋，7為墊片，8為螺旋槳，9為固定帽，10為o形密封圈a，11為雙向水密連接器，12為o形密封圈b,13為直流電機(jī)，14為行星齒輪減速器，15為內(nèi)六角螺釘a，16為內(nèi)六角螺 釘b，17為深溝球軸承，18為骨架油封，19為孔用擋圈，20為軸用擋圈，21為沉頭螺釘，22為平鍵，23為短凸臺(tái)，24為長(zhǎng)凸臺(tái)，25為排氣孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

如圖1所示，本發(fā)明包括補(bǔ)償皮囊1、皮囊接頭2、后艙蓋3、抽真空絲堵4、艙體5、前艙蓋6、螺旋槳8、固定帽9、雙向水密連接器11、直流電機(jī)13、行星齒輪減速器14、深溝球軸承17及骨架油封18，其中艙體5的前后兩端分別密封連接有前艙蓋6及后艙蓋3，后艙蓋3上分別設(shè)有短凸臺(tái)23及長(zhǎng)凸臺(tái)24，補(bǔ)償皮囊1與皮囊接頭2兩者之間通過硫化粘接成型(用硫化粘接劑硫化粘接)，兩者作為一個(gè)整體擰緊在短凸臺(tái)23上、并與該短凸臺(tái)23密封，補(bǔ)償皮囊1與艙體5的內(nèi)部相連通，艙體5外的水壓力通過該補(bǔ)償皮囊1傳遞到艙體5內(nèi)，實(shí)現(xiàn)艙體5的內(nèi)外壓力平衡；雙向水密連接器11擰緊在長(zhǎng)凸臺(tái)24上、并與該長(zhǎng)凸臺(tái)24密封，雙向水密連接器11的一端與直流電機(jī)13的引出線相連，另外一端與水下機(jī)器人的主控制系統(tǒng)(本發(fā)明的主控制系統(tǒng)為現(xiàn)有技術(shù))相連，既能密封住艙體5外的水，又能密封住艙體5內(nèi)的液壓油。

直流電機(jī)13及行星齒輪減速器14安裝在艙體5內(nèi)，行星齒輪減速器14連接于直流電機(jī)13的輸出端，該行星齒輪減速器14的輸出軸由前艙蓋6穿出，行星齒輪減速器14的輸出軸上安裝有深溝球軸承17，該輸出軸通過深溝球軸承17與前艙蓋6轉(zhuǎn)動(dòng)連接、使行星齒輪減速器14的輸出軸與前艙蓋6同軸，并且行星齒輪減速器14的輸出軸與前艙蓋6之間通過雙骨架油封18作為動(dòng)密封體實(shí)現(xiàn)密封，雙骨架油封18采用背靠背的方式安裝在行星齒輪減速器14的輸出軸上。螺旋槳8安裝在行星齒輪減速器14輸出軸的伸出端，通過直流電機(jī)13及行星齒輪減速器14的驅(qū)動(dòng)隨行星齒輪減速器14的輸出軸旋轉(zhuǎn)，推動(dòng)水下機(jī)器人行進(jìn)。行星齒輪減速器14的輸出軸伸出端的端部螺紋連接有固定帽9，螺紋槳8位于該固定帽9與前艙蓋6之間。固定帽9的內(nèi)螺紋與行星齒輪減速器14的輸出軸螺紋均為左旋螺紋。

艙體5上開有排氣孔25，該排氣孔25通過抽真空轉(zhuǎn)接件與真空泵相連，為艙體5內(nèi)抽真空，艙體5內(nèi)抽為真空環(huán)境回吸充滿液壓油后通過抽真空絲堵4密封插接于排氣孔25內(nèi)。艙體5上設(shè)有便于固定在水下機(jī)器人上的法蘭接口26。

本發(fā)明的雙向水密連接器11為市購(gòu)產(chǎn)品，購(gòu)置于美國(guó)subconn公司的迷你系列，型號(hào)為mcbh8f+mcil8m(插座加電纜)。

本發(fā)明的安裝過程為：

直流電機(jī)13與行星齒輪減速器14采用同軸直連的方式連接，將直流電機(jī)13與行星齒輪減速器14同時(shí)插入到艙體5內(nèi)，將行星齒輪減速器14的法蘭定位止口與艙體5的右側(cè)止口孔相套合，確保行星齒輪減速器14與艙體5同軸，通過內(nèi)六角螺釘b16將行星齒輪減速器14固定在艙體5上，將兩個(gè)o形密封圈b12分別套設(shè)在艙體5左右端面上的o形圈槽處。

深溝球軸承17的外圈套設(shè)在前艙蓋6內(nèi)部的左側(cè)，將行星齒輪減速器14的輸出軸與深溝球軸承17的內(nèi)圈相套合，向左推動(dòng)前艙蓋6，使其與艙體5的右端面接觸，通過六個(gè)內(nèi)六角螺釘a15將前艙蓋6固定在艙體5上。將兩個(gè)骨架油封18以背靠背的方式分別穿過行星齒輪減速器14的輸出軸，并將它們與前艙蓋6上的骨架油封槽相套合；將墊片7穿過行星齒輪減速器14的輸出軸，同時(shí)將墊片7與前艙蓋6右側(cè)孔相套合，使墊片7與骨架油封18的端面相接觸；將孔用擋圈19安裝在前艙蓋6上的擋圈槽內(nèi)，用以限制墊片7與骨架油封18的軸向位置；將軸用擋圈20安裝在行星齒輪減速器14的輸出軸上的擋圈槽內(nèi)，并將平鍵22安裝在行星齒輪減速器14的輸出軸上的鍵槽孔內(nèi)，然后將螺旋槳8套合在行星齒輪減速器14的輸出軸上。將固定帽9擰緊在行星齒輪減速器14的輸出軸伸出端的端部，固定帽9的內(nèi)螺紋與行星齒輪減速器14的輸出軸螺紋均為左旋螺紋，然后將沉頭螺釘21穿過固定帽9并擰緊在行星齒輪減速器14的輸出軸上，左右旋螺紋配合使用，避免了螺旋槳8由于頻繁換向旋轉(zhuǎn)而導(dǎo)致松動(dòng)。

補(bǔ)償皮囊1為橡膠材質(zhì)，將其通過硫化的方式與皮囊接頭2粘接在一起形成一個(gè)整體；將o形密封圈a10放置在皮囊接頭2上的o形圈槽內(nèi)，將皮囊接頭2擰緊在后艙蓋3上的短凸臺(tái)23處。在雙向水密連接器11的徑向o形圈槽處安裝一個(gè)o形密封圈，并將雙向水密連接器11擰緊在后艙蓋3上的長(zhǎng)凸臺(tái)24處。將直流電機(jī)13的引出線與雙向水密連接器11連接好，然后通過六個(gè)內(nèi)六角螺釘a15將后艙蓋3固定在艙體5上；將一個(gè)抽真空轉(zhuǎn)接件擰緊在后艙蓋3上的排氣孔25處，通過真空泵將艙體5內(nèi)抽成真空，然后利用艙體5內(nèi)的真空環(huán)境將液壓油回吸到艙體5內(nèi)，直到艙體5內(nèi)充滿液壓油，補(bǔ)償皮囊1完全鼓起為止。最后將抽真空轉(zhuǎn)接件從后艙蓋3上擰下，在抽真空絲堵4上的o形圈槽處安裝一個(gè)o形密封圈，并將抽真空絲堵4擰緊在后艙蓋3上的排氣孔25處。

本發(fā)明的工作原理為：

艙體5上設(shè)置有法蘭接口26，通過該法蘭接口26可以便于將本發(fā)明安裝在水下機(jī)器人上。直流電機(jī)13的引出線通過雙向水密連接器11與水下機(jī)器人艙體內(nèi)的主控制系統(tǒng)相連，當(dāng)主控制系統(tǒng)給直流電機(jī)13發(fā)送指令時(shí)，直流電機(jī)13將按照主控制系統(tǒng)的指令，以設(shè)定的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過行星齒輪減速器14減速后，將力矩與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給螺旋槳8，螺旋槳8產(chǎn)生的推力傳遞給水下機(jī)器人，使水下機(jī)器人產(chǎn)生相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的艙體5內(nèi)充滿了液壓油，艙體5外的水壓力通過補(bǔ)償皮囊1傳遞到艙體5內(nèi)的液壓油，使得艙體5內(nèi)的油壓與外界的水壓力相等。兩個(gè)骨架油封18將艙體5外的水與艙體5內(nèi)的液壓油分隔開，起到動(dòng)密封的作用；由于艙體5內(nèi)與艙體5外的壓力相等，骨架油封18的密封性能將不受外界水壓力大小的影響。同理，由于艙體5內(nèi)外的壓力相等，后艙蓋3、艙體5與前艙蓋6不需要大強(qiáng)度來抵抗外界的壓力，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)，其尺寸、重量都可以減小，從而使得整個(gè)推進(jìn)裝置尺寸小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。采用雙向水密連接器11與水下機(jī)器人的密封艙體相連，既確保了液壓油不會(huì)在強(qiáng)大外界壓力下通過雙向水密連接器11而泄漏到水下機(jī)器人密封艙內(nèi)，又確保了外界的水不會(huì)泄漏到水下機(jī)器人密封艙或推進(jìn)裝置的艙體5內(nèi)；根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，本發(fā)明既可用于干艙式水下機(jī)器人，又可用于濕艙式水下機(jī)器人。

本發(fā)明采用充油式艙體，被動(dòng)外接皮囊式壓力補(bǔ)償技術(shù)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、成本低廉、抗壓能力強(qiáng)、工作安全可靠、安裝與維護(hù)方便，適合搭載在水下機(jī)器人上，為水下機(jī)器人的巡航提供有效的動(dòng)力。