[發明專利]一種水下可控電動螺旋吸附裝置

有效

• 申請號: 201710282846.2
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107089300B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 張穎軍;付本國;劉光;張富剛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍潛艇學院
• 主分類號: B63B21/00
• 分類號: B63B21/00;B63B21/50;B63C11/52
• 代理公司: 青島申達知識產權代理有限公司 37243
• 代理人: 蔣遙明

一種水下可控電動螺旋吸附裝置，包括金屬缸體，金屬缸體由上缸體、下缸體組成，金屬缸體的上下兩端分別設置有上活塞、下活塞，上缸體、下缸體之間設置有中置固定板，下缸體的底端設置有高模量承壓橡膠，高模量承壓橡膠外側設置有柔性多唇邊密封環，步進電機固定于中置固定板下表面的中部，步進電機下方對應的下活塞中央部位設置有滑塊，步進電機的輸出端連接的滾珠自鎖絲杠的末端適配定位在滑塊的中央螺紋孔中。

技術領域

本發明涉及水下負壓吸附領域，特別涉及針對遙控潛水器水下作業時穩固生根定位問題而研發的一種水下可控電動螺旋吸附裝置。

背景技術

目前遙控潛水器等小型水下作業平臺水下定位生根的方法主要有：定位機械臂夾持，動力定位，電磁吸附，渦輪負壓吸附，液壓抽真空吸附等。但上述幾種定位生根方法都有一定的缺點或者使用環境限制，在液壓動力源需求、吸附力大小和穩定性、吸附生根表面材質和平整度等各方面都有特殊的要求。

定位機械手夾持定位生根方法是在水下作業平臺上單獨設置一個定位機械臂，當接近作業目標時，通過夾持目標附近的固定物體實現作業平臺的定位。目前沈陽自動化所研制并配發防救部隊使用的YQ2A型1000m作業遙控潛水器就是釆用此種定位方法，其五功能開關機械手為定位機械手。采用機械手夾持生根的方法優點在于操作簡單。缺點：無法使用兩個機械手配合實現精細作業，需另外設置機械手，增加了費用；單點生根存在應力集中，需要尋找強力的夾持點防止生根失敗；同時單點在流的作用下容易出現晃動影響作業。

近年來，有許多學者對遙控潛水器的水下動力定位進行了研究。上海交通大學范士波在其博士論文《深海作業型ROV水動力試驗及運動控制技術研究》中指出，遙控潛水器的動力定位由于系統本身的高度非線性和耦合性，同時外部海流、海浪的干擾，使得實現水下的動力定位極為復雜。水下動力定位是指在波浪、海流等環境中，利用自身的傳感器系統、控制系統和推進器系統使得潛水器保持一定的姿態懸停在海洋空間的某一位置或者沿著預定的軌跡運動。水下動力定位生根的主要優點是:自動化程度高；缺點：不能實現真正意義上與目標相對位置的固定，只是在設定位置附近擾動；同時定位的精度受到傳感器精度、物理環境參數設定和推進器響應速度的影響。

華中科技大學江航等研究者在[船用吸附蠕動攀爬式機器人的設計與實現]文章中對使用電磁鐵吸附于船體表面的遙控潛水器進行了研究，指出電磁吸附是采用電磁鐵的形式實現水下作業平臺的與鐵磁性固定生根表面的吸附與脫離，主要優點是：吸附力大脫離可控,控制方法簡單易于實現。但同時也存在明顯的缺點:維持吸附力需要持續耗能,電磁鐵本身重量很重，同時生根固定表面必須為鐵磁性物體。隨著防腐蝕、無磁性及其它功能的需求，海洋結構物將會使用大量非金屬、無磁性或者是金屬表面包覆非金屬材料，這使電磁吸附使用的機會越來越小。

彭晉民等研究者在[負壓爬壁機器人吸附系統研究]中對應用于陸上的爬壁機器人進行了研究，其負壓產生的驅動部件為離心風機，當應用于水下時，風機演變為排水渦輪，兩者工作原理相同，如SeaBotix公司的Vortex Generator輪式遙控潛水器水下吸附時的驅動部件采用的就是排水渦輪。渦輪負壓吸附的優點在于控制簡單，由于持續工作排水允許泄漏，對吸附面形狀和材料適應性強，易于實現。缺點：吸附力受到渦輪排水能力的限制，生根力較小且不穩定；生根定位時需要持續轉動排水提供吸附力，增加了整體的電力負荷；噪音大，體積大，吸附效率低，難以實現針對非平面吸附面的有效吸附。

發明內容

為了解決現有技術存在的上述缺陷，本發明提供了一種水下可控電動螺旋吸附裝置。

為了解決上述技術問題，本發明通過下述技術方案得以解決：