一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型所属深海资源勘探开发设备技术领域，具体地说，涉及一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置。
【背景技术】
[0002]深海海域蕴藏着丰富的矿产资源、生物资源等大量国家经济发展和国防建设不可或缺的资源。海底区域尤其是深海区域矿产资源的勘探开发，需要海洋高技术的强有力支撑。深海底矿产资源勘探是进行海洋研究、科学考察不可缺少的重大技术。通常大深度海底岩石取样是大多数是采用岩芯取样钻机进行岩石的钻取取样的，而采用圆锯片的切割进行取样的报道目前尚未发现。
[0003]五十年以来，国外有关部门发展了多种取样技术，研制和开发了多种海洋地质取样器。如美国研制的液压活塞取心器(RPC)、延伸式岩芯筒(SCB)、加拿大MarkI型岩钻、澳大利亚PROD型钻机等，但上述取样器通常采用液压动力驱动。我国在863项目支持下于2003年研制我国第一台深海浅地层岩芯取样钻机。上述岩石取样钻机的研制极大的解决了深海矿产资源勘探、取样的问题，但是上述岩石取样钻机都存在设计结构复杂、造价极其昂贵、维护成本极高、设备过于庞大、且不能依靠载人潜水器搭载等问题，因此在实际使用时存在众多局限，如我国岩芯取样钻机净重2.8t，外形尺寸达到1.8mX1.8mX2.3 m(高)，无论是海上操作难度、布放回收难度、维护难度都非常大，因此实际应用效果不明显。
[0004]随着深海潜水器的发展，安装在深海遥控潜水器(ROV)或深海载人潜水器(HOV)上的取样设备得到了越来越广泛的应用，其中海底岩芯取样装置就是获取海底底质岩芯样品的重要作业工具之一，如美国的ALVIN号曾于1991年10月携带HSTR取芯器成功取得480 mm的岩石样品！Harbor Branch海洋研究所为美国海洋工程技术协会研制了 7 000 m级的取芯器，曾安装在Magellan ROV上，在超过3 000 m的深海里取得多个岩芯样品；俄罗斯APTYC号深海运载器也配备有便携式取芯器，可在VI1-X级花岗岩、玄武岩以及其它硬岩上钻取岩芯，取芯器重量为30 kg ο除此之外，英国的CONSUB号、法国的ST-1号和日本的Shenkai6500号载人潜水器都曾搭载过水下微型取芯器对岩石进行取样。在“蛟龙”号载人潜水器的研制过程中，也曾同步研制了蛟龙号7 000 m钴结壳钻机。该系统采用钻进取芯方式，搭载于载人潜水器前部，利用载人潜水器的液压源提供动力，但由于该钻机设计机构复杂、造价及维护成本较高、设备重量过大无法便捷的搭载到潜器，同时该钻机利用载人潜水器的液压源提供动力，其在使用过程中会对潜器自身液压系统造成潜在安全隐患，因此，该钻机尚未付诸实际应用。
[0005]我国自主设计集成的首台7000米级载人潜水器“蛟龙”号已于2012年完成海试，2013年成功进行了首个试验性应用航次，标志着我国初步具备了大深度载人潜水器的工程应用能力。7000米载人潜水器具备在复杂海底地形进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡等精确活动，其配备的两部主从式、开关式机械手可以操作便携式切割装置进行精确的切割作业，完成海底取样任务，
[0006]但是，现有的岩芯取样钻机存在设计结构复杂、造价昂贵、维护成本极高、设备过重、搭载会对潜器可能造成重大危险等问题，同时载人潜水器机械手操作岩芯取样钻机作业时必须提供按压力，而实际由于处于悬空状态的潜器在海底会受到反作用力的影响，造成潜器摇摆，严重影响潜器安全和作业效率，综合上述严重限制了大深度岩石取样范围。
[0007]鉴于此，独创性的采用金刚石圆锯片切割的结构形式，进行便携式设计，传动机构简单、可靠、易维护；采用自容式电力驱动，满足7000米级载人潜水器及其他潜器搭载要求，安全可靠，提高工作效率。目前，国内外未见相关装置的报道。
【实用新型内容】
[0008]为了解决现有深海岩芯取样机结构复杂、造价昂贵、维护成本高、搭载及作业困难的现实问题，本实用新型提出一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置，其具体的技术方案如下:
[0009]一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置，包括外壳、直流电机、减速器，所述直流电机、减速器封装于外壳内，通过设置于减速器上的电机固定板与外壳固定；所述直流电机、减速器前端通过联轴器与轴承固定于输出轴上，所述联轴器与输出轴连接处配置两个重载轴承，用于承受深海环境中轴向和径向较大载荷；输出轴末端连接锯片，所述锯片与输出轴通过内法兰、外法兰连接，外法兰外侧设置法兰面紧定螺钉将内法兰、外法兰固定；外壳前端盖处与外壳之间采用静密封设计，所述前端盖与外壳接触部设置至少一道“O”形橡胶圈；所述输出轴与前端盖接触部设置旋转组合密封圈，该旋转组合密封为双作用旋转密封，密封压力可达30MPa，可实现输出轴转动时的动态密封；外壳后端盖处同样采用静密封设计，所述后端盖与外壳接触部设置至少一道“O”形橡胶圈；外壳与直流电机、减速器、联轴器之间的空腔内填充液压油；后端盖留有外置电气线路口及压力补偿油管口，一油补偿器通过补偿油管连接至补偿油口，通过对腔体供油实现压力补偿调节；电气线路口通过电气线路与磁性触发器、电池连接；所述磁性触发器、电池及油补偿器封装于一控制箱内；所述切割装置搭载于潜水器采样篮内。
[0010]进一步地，所述锯片上方设置保护外罩，所述外罩通过锯片外罩紧定螺钉与外壳固定。
[0011 ] 进一步地，所述锯片为金刚石锯片。
[0012]进一步地，所述外壳上方设置与外壳固定连接的“U”形把手，用于机械手对本装置的抓取。
[0013]本实用新型所提供的基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置，具有以下优占.V.
[0014]第一:本实用新型的水下切割装置采样自容式电传动方式，动力系统采用直流伺服电机加精密行星齿轮减速机的组合。调谐减速的输出传动装置通过联轴器被直接固定在输出轴上。输出轴处配置有一对重载轴承来承受重的轴向和径向载荷。通过减速器的减速可实现最终输出扭矩维持在8至ΙΟΝ.Μ左右，转速维持在800-1000rpm，可以满足大深度海底切割力矩和切割效率要求；
[0015]第二:采用动密封与静密封组合密封的形式，使壳体内腔形成有效密封，其中外壳前端与电机输出轴之间采用动密封与静密封相结合的方式，前端盖与外壳之间由一个旋转组合密封圈和两个“ O ”形橡胶圈组合而成，输出轴与前端盖连接处采用旋转组合密封圈的动密封方式，旋转组合密封由一个密封环和一个GB3452.1 “O”形橡胶圈组合而成，组成双作用旋转密封件，密封压力可达30MPa，在后端盖与切割装置外壳之间采用采用两道O型圈的静密封形式，密封效果好，满足大深度海底环境的密封要求；
[0016]第三:采用分体式结构，将磁性触发器、电池及油补偿器封装于独立的控制箱内，并通过长度可调的连接线连接，既满足了充油式压力补偿、非接触式触发与控制的要求，又使整个装置结构简化，搭载方便，提高了作业效率；
[0017]第四:采用了充油式压力补偿形式，并采用外置压力补偿器的补偿策略，压力补偿器放置于控制箱内，可固定于载人潜水器采样篮上，装置内部端口处采用动密封加静密封组合密封的形式，可以实现水7000m级的大深度作业。
[0018]第五:采用“U”形把手的设置，使切割部分便于机械手抓取，锯片采用金刚石材料，硬度高，使装置能够适应7000米级的大深度对岩石等切割采样的作业要求。
【附图说明】
[0019]图1本实用新型一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置外壳内部分正视结构示意图；
[0020]图2本实用新型一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置外壳内部分立本结构示意图；
[0021]图3本实用新型一种基于潜水器的大深度海底便携式电动切割装置整体结构示意图。
[0022]【主要部件符号说明】
[0023]1:把手；2:直流电机；3:锯片；4:外罩；5:后端盖；6:外罩紧定螺钉；7: O形橡胶圈；8:内法兰；9:外法兰；10:法兰面紧定螺钉；11:旋转密封圈；12:输出轴；13