一种海底回转伸展机构的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种海底回转伸展机构，包括伸缩部分、上下方位调节部分、左右角度调节部分、三脚架装置等部分组成。其特征是几个部分是相互独立的，可以独自完成自身运动而对其他部分没有过多影响。各部分运动都由电机驱动，由电机转动到实现直线运动的过程主要靠丝杠来完成。本发明使用方便，成本适中，易于实现；采用电机控制，可以实现较为精确的控制，达到良好的使用效果。
【专利说明】
—种海底回转伸展机构
技术领域
[0001]本发明涉及一种基础性设备，尤其涉及一种海底回转伸展机构，属于机械制造技术领域。
【背景技术】
[0002]在经济与科技飞速发展的21世纪，国民生活水准越来越高，随着人类的发展，人类对于资源的需求也越来越迫切。自从人类进入工业时代以来，对于自然资源的开采也越来越多。就目前而言，陆地上所拥有的自然资源，将接近枯竭。然而，众所周知，海洋作为占据全球总面积70%的巨大空间，其蕴藏的资源是极为巨大的。其开采前景也是极为广阔的。在开采之前，首先要做的，就是要对该片海域是否有石油等资源进行探测。
[0003]从另一方面讲，随着人类对海洋资源的开发，海洋垃圾的产生成了人们必须面对的问题，海洋垃圾的污染，不仅给海洋生物造成了极大的损伤，而且对人类开采海洋资源造成了很大的困扰。海洋垃圾必须要清除，不仅要禁止人们继续排放，也要对现有垃圾进行清理。在对垃圾的清理中，由于有时海底无法进行人力工作，要借助机械来实现。此外，海洋运输业的发展中，意外的发生导致了沉船的出现，在沉船的打捞中，也需要机械设备的参与。第三，随着人们生活水平的提高，人们对衣食住行的要求都越来越高了，海洋捕捞也日渐成为一门新兴的工种。海洋捕捞虽然以人力为主，但是预先的探测是必不可少的。
[0004]在海洋机械中，密封是重中之重，一旦机械出现泄露，不但会导致机械无法正常使用，严重的还会导致人员伤亡，造成严重后果。密封方式有很多种，比如普通的密封方式有机械密封、密封圈和密封环、迷宫式密封等。由于本装置需要在海底工作，所以需要密封较好。在本装置中，采用磁耦合密封。此密封方式避免了普通电机不能承受高压等限制条件。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了可以在海底实现回转、平移、伸展、收缩等动作而提供一种海底回转伸展机构，采用电机驱动方式，它将电机驱动、齿轮传动机构、丝杠传动机构等集成为封闭式一体化设备，具有操作灵活，易于控制的特点。
[0006]本发明的目的是这样实现的:包括可伸缩的三脚架、左右角度调节部分、上下方位调节部分和伸缩部分，三脚架设置在舱体下端，舱体内设置有三个一号电机，每个一号电机的输出端与第一齿轮组的输入轴连接，第一齿轮组的输出轴通过万向联轴节与三脚架伸缩丝杠连接，三脚架伸缩丝杠上安装有丝杠螺母，丝杠螺母与伸缩套管固连;所述左右角度调节部分包括安装在舱体上的左右旋转云台底座，左右旋转云台底座上安装有二号电机，二号电机的输出轴与第二齿轮组的输入轴连接;所述上下方位调节部分包括与第二齿轮组输出端固连的上下电机底座，上下电机底座上安装有三个三号电机，每个三号电机的输出端与对应的第三齿轮组的输入轴连接，每个第三齿轮组的输出轴连接有一根上下丝杠，每根上下丝杠上安装有螺母，所述伸缩部分包括与上下方位调节部分的三个螺母固连的电子舱以及具有三个端部的伸缩臂，电子舱内安装有双输出电机，双输出电机的两个输出端分别连接有第四齿轮组，每个第四齿轮组的输出轴上安装有拉绳轮，每个拉绳轮上均缠绕有拉绳，所述伸缩臂有两组且对称设置在电子舱的两侧，每组伸缩臂的一个端部铰接在电子舱的上端、另一端部铰接在滑动架上、第三个端部为自由端，所述滑动架安装在电子舱外部设置的滑槽中，所述拉绳的端部绕过设置在电子舱上端的拉绳支架后与滑动架固连。
[0007]本发明还包括这样一些结构特征:
[0008]1.所述电子舱的上端盖上设置有吊耳。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明的海底回转伸展机构是一种可以在海底实现回转、上下左右平移和伸展的机构，该装置可以作为一种基础性设备，在其基础上可以实现海洋探测、捕捞、清理、海洋垃圾回收，沉船打捞等工作，其功能较为强大。本发明的回转伸展装置为水下作业，而且可能面临深水作业，所以工作环境中存在高压，动力源最好采用电机带动，若采用液压马达，则还要对其进行安装液压油源，这时不仅增加了很大重量，同时由于需要进行管路连接，其结构也变得复杂庞大，不便于在海底进行各种实践工作动作的执行。采用电机带动不仅可以采用高集成化的电路板和处理器，同时由于减速电机非常成熟，所以重量也非常轻，因此也有利于减轻整体装置的重量，使其在放入海底和吊上陆地平台等地方时比较轻松容易。本发明使用方便，成本适中，易于实现;采用电机控制，可以实现较为精确的控制，达到良好的使用效果。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的整体结构示意图；
[0011]图2是本发明的上下方位调节机构俯视放大图；
[0012]图3是本发明的三脚架调节机构放大图；
[0013]图4是本发明的左右旋转与上下调节部分机构放大图；
[0014]图5是本发明的伸展机构主视图；
[0015]图6是本发明的伸展机构俯视图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0017]结合图1至图6，本发明的海底回转伸展装置主要由外套I，伸缩套管2，三脚架伸缩杆丝杠3，丝杠螺母4，万向联轴节5，舱体6，第一齿轮组7，一号磁耦合式密封电机组8，左右旋转云台底座9，二号磁耦合式密封电机10，第二齿轮组11，轴12，调节压板13，上下电机底座14，三号磁耦合式密封电机15，第三齿轮组16，上下丝杠17，螺母18，电子舱19，磁耦合式密封电机20(双输出电机)，第四齿轮组21，拉绳架22，拉绳23，拉绳支架24，滑动架25，伸缩臂26，上盖27组成。
[0018]也可以说本发明主要包括伸缩部分、上下方位调节部分、左右角度调节部分、三脚架装置等部分组成。其特征是几个部分是相互独立的，可以独自完成自身运动而对其他部分没有过多影响。各部分运动都由电机驱动，由电机转动到实现直线运动的过程主要靠丝杠来完成。
[0019](I)三脚架:三脚架部分包括舱体、外套、伸缩杆、一号电机、联轴器、丝杠等零部件，此外还包括齿轮组和螺纹连接等。三脚架部分主要起到整个机构在海底的稳定作用，三个支架可以分别由三个独立电机实现控制，电机的旋转带动丝杠旋转，可以将旋转运动转化为直线运动，即可对三个支脚进行调整。
[0020](2)云台左右旋转部分:左右旋转部分包括舱体、左右磁親合电机(二号电机)、左右电机上盖等。调转动电机通电，使电机带动传动机构实现运动的输出，最后通过联轴器连接起来的转动轴，实现上部装置的整体转动，这样，就可以实现水平平面的左右角度调节了。
[0021](3)上下方位调节部分:调节控制云台上部分的控制三号电机的通断电，使云台上电机带动齿轮轴转动，通过传动机构里的齿轮传动，，末端输出齿轮带动三个丝杠转动，而丝杠螺母是固定在伸展装置上的，这样，就可以通过调节丝杠螺母机构的运动，这样就会将丝杠的旋转运动转变成了展开机构的舱体的上下方向的直线运动。实现伸展装置的上下运动。这就可以实现水平阵在上下方位上的调节。
[0022](4)伸展装置:展开机构控制电机通电，实现双输出轴电机的运转，通过齿轮之间的传动，最终带动带轮的转动，绳带带动滑动架上下滑动，带动托架一的转动，由于托架二是相对于电子舱只能转动的，所以就可以实现托阵架在销轴的连接处转动。最后，在托架上再加上连杆，组成整个伸展架。最终在滑动架的上下运动时实现伸展架的的改变，展开或收起。其中为了弥补伸展装置电机输出扭矩的不足，此动作还加上了齿轮减速机构。
[0023]上述的各部分通过螺栓连接在一起，各部分都存在密封机构，可以实现在海底工作的目的。
[0024]由于本发明在海底工作，要伸展开且完成收集信息或者其他工作，必须要承受很大的海底压力，所以需保证整个装置的抗压和密封。同时这里面对于电机的密封方式是最重要和最需要来考虑的，保证密封的可靠是最重要的，是实现其他的前提。
[0025]目前密封的方法主要有普通的电机动密封(这里面最常用的就是填料函密封)、组合动密封、磁耦合密封等。在这里，电机密封最好采用磁耦合密封，因为磁耦合密封将动密封转化为静密封，将密封可靠性大幅度提升，可在高压深水环境工作。
[0026]伸展装置的伸展范围向上最大伸展80度，此角度满足伸展装置伸展开时的工作状态，也可使伸展装置不至于超出行程而变形。伸展电机的动力要求，也满足了伸展装置的可达范围。
[0027]回转伸展装置为水下作业，而且可能面临深水作业，所以工作环境中存在高压，动力源最好采用电机带动，若采用液压马达，则还要对其进行安装液压油源，这时不仅增加了很大重量，同时由于需要进行管路连接，其结构也变得复杂庞大，不便于在海底进行各种实践工作动作的执行。采用电机带动不仅可以采用高集成化的电路板和处理器，同时由于减速电机非常成熟，所以重量也非常轻，因此也有利于减轻整体装置的重量，使其在放入海底和吊上陆地平台等地方时比较轻松容易。
[0028]综上考虑，该水下回转伸展机构采用电机带动的齿轮传动机构，且每一主动轮都有一直流减速电机驱动，以提供各种既定动作的实现时所需的动力，同时采用电机带动的伸展装置来伸展开带有其他可供完成工作的部分，完成所需工作。此伸展方式将转动转化为滑动，而且实现连杆间的相互转动而展开，能使伸展装置展开到很远的地方，从而完成大范围的工作。
[0029]本发明的工作过程大致可以分为以下几步:
[0030](I)放置:首先，由工作人员从岸上或者船上利用上盖27上的吊环和其他紧固装置将整个装置吊入海底，大致选定较为合适的位置。
[0031](2)调整:由海上人员控制，可通过调整电机组8的电机，经过万向联轴节5，调节三个支脚上的丝杠螺母4，通过三脚架伸缩丝杠3、伸缩套管2来完成三脚架三个支脚的长短，完成对海底的地形适应，使整个装置可以稳定在海底。
[0032](3)左右旋转调节:在完成了对三脚架的调整后，可以对装置进行左右位置调节。地面控制打开电机10，可以通过齿轮组11，带动轴12旋转，完成装置左右位置的控制。调节压板13起到调节作用，使压力不致过大。
[0033](4)上下位置调节:完成左右位置调节后，如果发现装置位置过高或过低，可以利用上下位置调节来实现上下位置控制。人工控制打开磁耦合式密封电机组15，通过齿轮组16的传动，可以带动上下丝杠17转动，经过丝杠螺母18，可以带动电子舱19形成上下直线运动。
[0034](5)伸展装置工作:将位置全部调整好以后，可以展开工作。打开磁耦合式密封电机20，经过齿轮组21，可以通过摩擦力实现拉绳架22上的拉绳23转动，拉绳套在滑动架25上，由于伸缩臂26的上端固定在电子舱19上，所以可以随滑动架25的上下滑动实现伸展。
【主权项】
1.一种海底回转伸展机构，其特征在于:包括可伸缩的三脚架、左右角度调节部分、上下方位调节部分和伸缩部分，三脚架设置在舱体下端，舱体内设置有三个一号电机，每个一号电机的输出端与第一齿轮组的输入轴连接，第一齿轮组的输出轴通过万向联轴节与三脚架伸缩丝杠连接，三脚架伸缩丝杠上安装有丝杠螺母，丝杠螺母与伸缩套管固连;所述左右角度调节部分包括安装在舱体上的左右旋转云台底座，左右旋转云台底座上安装有二号电机，二号电机的输出轴与第二齿轮组的输入轴连接;所述上下方位调节部分包括与第二齿轮组输出端固连的上下电机底座，上下电机底座上安装有三个三号电机，每个三号电机的输出端与对应的第三齿轮组的输入轴连接，每个第三齿轮组的输出轴连接有一根上下丝杠，每根上下丝杠上安装有螺母，所述伸缩部分包括与上下方位调节部分的三个螺母固连的电子舱以及具有三个端部的伸缩臂，电子舱内安装有双输出电机，双输出电机的两个输出端分别连接有第四齿轮组，每个第四齿轮组的输出轴上安装有拉绳轮，每个拉绳轮上均缠绕有拉绳，所述伸缩臂有两组且对称设置在电子舱的两侧，每组伸缩臂的一个端部铰接在电子舱的上端、另一端部铰接在滑动架上、第三个端部为自由端，所述滑动架安装在电子舱外部设置的滑槽中，所述拉绳的端部绕过设置在电子舱上端的拉绳支架后与滑动架固连。2.根据权利要求1所述的一种海底回转伸展机构，其特征在于:所述电子舱的上端盖上设置有吊耳。
【文档编号】B63C7/00GK105966576SQ201610363051
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】张波, 王大欢, 王茁, 王涛, 蔡明智, 谢敏燕, 李文琦, 傅质彬, 李宁, 黄新禹, 单雪
【申请人】哈尔滨工程大学