一種海底回轉伸展機構的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種海底回轉伸展機構，包括伸縮部分、上下方位調節部分、左右角度調節部分、三腳架裝置等部分組成。其特征是幾個部分是相互獨立的，可以獨自完成自身運動而對其他部分沒有過多影響。各部分運動都由電機驅動，由電機轉動到實現直線運動的過程主要靠絲杠來完成。本發明使用方便，成本適中，易于實現；采用電機控制，可以實現較為精確的控制，達到良好的使用效果。
【專利說明】
—種海底回轉伸展機構
技術領域
[0001]本發明涉及一種基礎性設備，尤其涉及一種海底回轉伸展機構，屬于機械制造技術領域。
【背景技術】
[0002]在經濟與科技飛速發展的21世紀，國民生活水準越來越高，隨著人類的發展，人類對于資源的需求也越來越迫切。自從人類進入工業時代以來，對于自然資源的開采也越來越多。就目前而言，陸地上所擁有的自然資源，將接近枯竭。然而，眾所周知，海洋作為占據全球總面積70%的巨大空間，其蘊藏的資源是極為巨大的。其開采前景也是極為廣闊的。在開采之前，首先要做的，就是要對該片海域是否有石油等資源進行探測。
[0003]從另一方面講，隨著人類對海洋資源的開發，海洋垃圾的產生成了人們必須面對的問題，海洋垃圾的污染，不僅給海洋生物造成了極大的損傷，而且對人類開采海洋資源造成了很大的困擾。海洋垃圾必須要清除，不僅要禁止人們繼續排放，也要對現有垃圾進行清理。在對垃圾的清理中，由于有時海底無法進行人力工作，要借助機械來實現。此外，海洋運輸業的發展中，意外的發生導致了沉船的出現，在沉船的打撈中，也需要機械設備的參與。第三，隨著人們生活水平的提高，人們對衣食住行的要求都越來越高了，海洋捕撈也日漸成為一門新興的工種。海洋捕撈雖然以人力為主，但是預先的探測是必不可少的。
[0004]在海洋機械中，密封是重中之重，一旦機械出現泄露，不但會導致機械無法正常使用，嚴重的還會導致人員傷亡，造成嚴重后果。密封方式有很多種，比如普通的密封方式有機械密封、密封圈和密封環、迷宮式密封等。由于本裝置需要在海底工作，所以需要密封較好。在本裝置中，采用磁耦合密封。此密封方式避免了普通電機不能承受高壓等限制條件。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了可以在海底實現回轉、平移、伸展、收縮等動作而提供一種海底回轉伸展機構，采用電機驅動方式，它將電機驅動、齒輪傳動機構、絲杠傳動機構等集成為封閉式一體化設備，具有操作靈活，易于控制的特點。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:包括可伸縮的三腳架、左右角度調節部分、上下方位調節部分和伸縮部分，三腳架設置在艙體下端，艙體內設置有三個一號電機，每個一號電機的輸出端與第一齒輪組的輸入軸連接，第一齒輪組的輸出軸通過萬向聯軸節與三腳架伸縮絲杠連接，三腳架伸縮絲杠上安裝有絲杠螺母，絲杠螺母與伸縮套管固連;所述左右角度調節部分包括安裝在艙體上的左右旋轉云臺底座，左右旋轉云臺底座上安裝有二號電機，二號電機的輸出軸與第二齒輪組的輸入軸連接;所述上下方位調節部分包括與第二齒輪組輸出端固連的上下電機底座，上下電機底座上安裝有三個三號電機，每個三號電機的輸出端與對應的第三齒輪組的輸入軸連接，每個第三齒輪組的輸出軸連接有一根上下絲杠，每根上下絲杠上安裝有螺母，所述伸縮部分包括與上下方位調節部分的三個螺母固連的電子艙以及具有三個端部的伸縮臂，電子艙內安裝有雙輸出電機，雙輸出電機的兩個輸出端分別連接有第四齒輪組，每個第四齒輪組的輸出軸上安裝有拉繩輪，每個拉繩輪上均纏繞有拉繩，所述伸縮臂有兩組且對稱設置在電子艙的兩側，每組伸縮臂的一個端部鉸接在電子艙的上端、另一端部鉸接在滑動架上、第三個端部為自由端，所述滑動架安裝在電子艙外部設置的滑槽中，所述拉繩的端部繞過設置在電子艙上端的拉繩支架后與滑動架固連。
[0007]本發明還包括這樣一些結構特征:
[0008]1.所述電子艙的上端蓋上設置有吊耳。
[0009]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明的海底回轉伸展機構是一種可以在海底實現回轉、上下左右平移和伸展的機構，該裝置可以作為一種基礎性設備，在其基礎上可以實現海洋探測、捕撈、清理、海洋垃圾回收，沉船打撈等工作，其功能較為強大。本發明的回轉伸展裝置為水下作業，而且可能面臨深水作業，所以工作環境中存在高壓，動力源最好采用電機帶動，若采用液壓馬達，則還要對其進行安裝液壓油源，這時不僅增加了很大重量，同時由于需要進行管路連接，其結構也變得復雜龐大，不便于在海底進行各種實踐工作動作的執行。采用電機帶動不僅可以采用高集成化的電路板和處理器，同時由于減速電機非常成熟，所以重量也非常輕，因此也有利于減輕整體裝置的重量，使其在放入海底和吊上陸地平臺等地方時比較輕松容易。本發明使用方便，成本適中，易于實現;采用電機控制，可以實現較為精確的控制，達到良好的使用效果。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的整體結構示意圖；
[0011]圖2是本發明的上下方位調節機構俯視放大圖；
[0012]圖3是本發明的三腳架調節機構放大圖；
[0013]圖4是本發明的左右旋轉與上下調節部分機構放大圖；
[0014]圖5是本發明的伸展機構主視圖；
[0015]圖6是本發明的伸展機構俯視圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細描述。
[0017]結合圖1至圖6，本發明的海底回轉伸展裝置主要由外套I，伸縮套管2，三腳架伸縮桿絲杠3，絲杠螺母4，萬向聯軸節5，艙體6，第一齒輪組7，一號磁耦合式密封電機組8，左右旋轉云臺底座9，二號磁耦合式密封電機10，第二齒輪組11，軸12，調節壓板13，上下電機底座14，三號磁耦合式密封電機15，第三齒輪組16，上下絲杠17，螺母18，電子艙19，磁耦合式密封電機20(雙輸出電機)，第四齒輪組21，拉繩架22，拉繩23，拉繩支架24，滑動架25，伸縮臂26，上蓋27組成。
[0018]也可以說本發明主要包括伸縮部分、上下方位調節部分、左右角度調節部分、三腳架裝置等部分組成。其特征是幾個部分是相互獨立的，可以獨自完成自身運動而對其他部分沒有過多影響。各部分運動都由電機驅動，由電機轉動到實現直線運動的過程主要靠絲杠來完成。
[0019](I)三腳架:三腳架部分包括艙體、外套、伸縮桿、一號電機、聯軸器、絲杠等零部件，此外還包括齒輪組和螺紋連接等。三腳架部分主要起到整個機構在海底的穩定作用，三個支架可以分別由三個獨立電機實現控制，電機的旋轉帶動絲杠旋轉，可以將旋轉運動轉化為直線運動，即可對三個支腳進行調整。
[0020](2)云臺左右旋轉部分:左右旋轉部分包括艙體、左右磁親合電機(二號電機)、左右電機上蓋等。調轉動電機通電，使電機帶動傳動機構實現運動的輸出，最后通過聯軸器連接起來的轉動軸，實現上部裝置的整體轉動，這樣，就可以實現水平平面的左右角度調節了。
[0021](3)上下方位調節部分:調節控制云臺上部分的控制三號電機的通斷電，使云臺上電機帶動齒輪軸轉動，通過傳動機構里的齒輪傳動，，末端輸出齒輪帶動三個絲杠轉動，而絲杠螺母是固定在伸展裝置上的，這樣，就可以通過調節絲杠螺母機構的運動，這樣就會將絲杠的旋轉運動轉變成了展開機構的艙體的上下方向的直線運動。實現伸展裝置的上下運動。這就可以實現水平陣在上下方位上的調節。
[0022](4)伸展裝置:展開機構控制電機通電，實現雙輸出軸電機的運轉，通過齒輪之間的傳動，最終帶動帶輪的轉動，繩帶帶動滑動架上下滑動，帶動托架一的轉動，由于托架二是相對于電子艙只能轉動的，所以就可以實現托陣架在銷軸的連接處轉動。最后，在托架上再加上連桿，組成整個伸展架。最終在滑動架的上下運動時實現伸展架的的改變，展開或收起。其中為了彌補伸展裝置電機輸出扭矩的不足，此動作還加上了齒輪減速機構。
[0023]上述的各部分通過螺栓連接在一起，各部分都存在密封機構，可以實現在海底工作的目的。
[0024]由于本發明在海底工作，要伸展開且完成收集信息或者其他工作，必須要承受很大的海底壓力，所以需保證整個裝置的抗壓和密封。同時這里面對于電機的密封方式是最重要和最需要來考慮的，保證密封的可靠是最重要的，是實現其他的前提。
[0025]目前密封的方法主要有普通的電機動密封(這里面最常用的就是填料函密封)、組合動密封、磁耦合密封等。在這里，電機密封最好采用磁耦合密封，因為磁耦合密封將動密封轉化為靜密封，將密封可靠性大幅度提升，可在高壓深水環境工作。
[0026]伸展裝置的伸展范圍向上最大伸展80度，此角度滿足伸展裝置伸展開時的工作狀態，也可使伸展裝置不至于超出行程而變形。伸展電機的動力要求，也滿足了伸展裝置的可達范圍。
[0027]回轉伸展裝置為水下作業，而且可能面臨深水作業，所以工作環境中存在高壓，動力源最好采用電機帶動，若采用液壓馬達，則還要對其進行安裝液壓油源，這時不僅增加了很大重量，同時由于需要進行管路連接，其結構也變得復雜龐大，不便于在海底進行各種實踐工作動作的執行。采用電機帶動不僅可以采用高集成化的電路板和處理器，同時由于減速電機非常成熟，所以重量也非常輕，因此也有利于減輕整體裝置的重量，使其在放入海底和吊上陸地平臺等地方時比較輕松容易。
[0028]綜上考慮，該水下回轉伸展機構采用電機帶動的齒輪傳動機構，且每一主動輪都有一直流減速電機驅動，以提供各種既定動作的實現時所需的動力，同時采用電機帶動的伸展裝置來伸展開帶有其他可供完成工作的部分，完成所需工作。此伸展方式將轉動轉化為滑動，而且實現連桿間的相互轉動而展開，能使伸展裝置展開到很遠的地方，從而完成大范圍的工作。
[0029]本發明的工作過程大致可以分為以下幾步:
[0030](I)放置:首先，由工作人員從岸上或者船上利用上蓋27上的吊環和其他緊固裝置將整個裝置吊入海底，大致選定較為合適的位置。
[0031](2)調整:由海上人員控制，可通過調整電機組8的電機，經過萬向聯軸節5，調節三個支腳上的絲杠螺母4，通過三腳架伸縮絲杠3、伸縮套管2來完成三腳架三個支腳的長短，完成對海底的地形適應，使整個裝置可以穩定在海底。
[0032](3)左右旋轉調節:在完成了對三腳架的調整后，可以對裝置進行左右位置調節。地面控制打開電機10，可以通過齒輪組11，帶動軸12旋轉，完成裝置左右位置的控制。調節壓板13起到調節作用，使壓力不致過大。
[0033](4)上下位置調節:完成左右位置調節后，如果發現裝置位置過高或過低，可以利用上下位置調節來實現上下位置控制。人工控制打開磁耦合式密封電機組15，通過齒輪組16的傳動，可以帶動上下絲杠17轉動，經過絲杠螺母18，可以帶動電子艙19形成上下直線運動。
[0034](5)伸展裝置工作:將位置全部調整好以后，可以展開工作。打開磁耦合式密封電機20，經過齒輪組21，可以通過摩擦力實現拉繩架22上的拉繩23轉動，拉繩套在滑動架25上，由于伸縮臂26的上端固定在電子艙19上，所以可以隨滑動架25的上下滑動實現伸展。
【主權項】
1.一種海底回轉伸展機構，其特征在于:包括可伸縮的三腳架、左右角度調節部分、上下方位調節部分和伸縮部分，三腳架設置在艙體下端，艙體內設置有三個一號電機，每個一號電機的輸出端與第一齒輪組的輸入軸連接，第一齒輪組的輸出軸通過萬向聯軸節與三腳架伸縮絲杠連接，三腳架伸縮絲杠上安裝有絲杠螺母，絲杠螺母與伸縮套管固連;所述左右角度調節部分包括安裝在艙體上的左右旋轉云臺底座，左右旋轉云臺底座上安裝有二號電機，二號電機的輸出軸與第二齒輪組的輸入軸連接;所述上下方位調節部分包括與第二齒輪組輸出端固連的上下電機底座，上下電機底座上安裝有三個三號電機，每個三號電機的輸出端與對應的第三齒輪組的輸入軸連接，每個第三齒輪組的輸出軸連接有一根上下絲杠，每根上下絲杠上安裝有螺母，所述伸縮部分包括與上下方位調節部分的三個螺母固連的電子艙以及具有三個端部的伸縮臂，電子艙內安裝有雙輸出電機，雙輸出電機的兩個輸出端分別連接有第四齒輪組，每個第四齒輪組的輸出軸上安裝有拉繩輪，每個拉繩輪上均纏繞有拉繩，所述伸縮臂有兩組且對稱設置在電子艙的兩側，每組伸縮臂的一個端部鉸接在電子艙的上端、另一端部鉸接在滑動架上、第三個端部為自由端，所述滑動架安裝在電子艙外部設置的滑槽中，所述拉繩的端部繞過設置在電子艙上端的拉繩支架后與滑動架固連。2.根據權利要求1所述的一種海底回轉伸展機構，其特征在于:所述電子艙的上端蓋上設置有吊耳。
【文檔編號】B63C7/00GK105966576SQ201610363051
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】張波, 王大歡, 王茁, 王濤, 蔡明智, 謝敏燕, 李文琦, 傅質彬, 李寧, 黃新禹, 單雪
【申請人】哈爾濱工程大學