一种适用于深海仿生鱼的水下舵机装置

1.本发明属于水下舵机领域，具体地说是一种适用于深海仿生鱼的水下舵机装置。


背景技术：

2.舵机在水下机器人领域具有广泛的应用，特别是在水下机器鱼方向。目前现有的舵机大多数不能在水下或者深水领域使用，在水下仿生鱼领域所应用的舵机基本都是陆上不防水的舵机。为了防水，在使用舵机时需要在舵机外部包裹防水套，这种结构对于舵机的运动有一定的影响，这种方法只适用于深度在几米之内的仿生鱼，因为随着深度的增加压力也随之增大，这种结构也就失效了。舵机的耐压防水技术严重限制了仿生机器鱼在深海的应用。


技术实现要素：

3.针对现有仿生鱼舵机存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于深海仿生鱼的水下舵机装置。
4.本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
5.本发明包括舵盘、舵轴、密封壳体、舵机、压力补偿器及水密接插件，其中舵轴转动安装于密封壳体上，并与所述密封壳体动密封，所述舵机安装于密封壳体内部，所述舵机的输出端与舵轴的一端相连，所述舵轴的另一端位于密封壳体外，并密封连接有舵盘；所述密封壳体内充有液压油，所述密封壳体上设有水密接插件；所述压力补偿器包括补偿器堵头及弹簧，所述密封壳体上向内部延伸形成延伸柱，所述延伸柱上开设有阶梯状的通孔a，所述通孔a内设有弹簧，所述弹簧的一端与通孔a的阶梯处连接，所述弹簧的另一端连接有与延伸柱内壁动密封的补偿器堵头，所述补偿器堵头一侧的延伸柱内部与密封壳体内部相连通，所述补偿器堵头另一侧的延伸柱内部与密封壳体外部相连通，所述密封壳体通过压力补偿器实现内外压力平衡。
6.其中：所述补偿器堵头的竖直方向截面呈“工”字型，“工”字型的中间部分套设有与所述延伸柱内壁实现动密封的2k型特康斯特封。
7.所述密封壳体包括壳体及分别与壳体的上下两端密封连接的上盖、底盖，所述上盖上开设通孔a，所述上盖内表面的通孔a的外边缘向内延伸形成延伸柱，所述上盖上开设的通孔a延伸至延伸柱位于壳体内的端部，所述通孔a在上盖的部分为阶梯状；所述壳体的上端面开设有供延伸柱穿过的通孔b。
8.所述上盖通过螺钉与壳体的上端相连，并通过o型密封圈b实现静密封；所述底盖通过螺钉与壳体的下端相连，并通过o型密封圈c实现静密封。
9.所述舵轴由上盖穿出，所述上盖与舵轴之间通过旋转格莱圈实现动密封。
10.所述密封壳体上设有密封堵头，取下所述密封堵头向密封壳体内部充液压油。
11.本发明的优点与积极效果为：
12.本发明的水下舵机装置内置了压力补偿器，可实现深水环境下的压力补偿；利用
动密封、静密封和内置的压力补偿器可实现免维护全密封；采用动密封、静密封和水密接插件出线方式，实现了舵机在深水环境工作的能力。
附图说明
13.图1为本发明的整体结构示意图；
14.图2为本发明的结构俯视图；
15.图3为图2中的a—a剖视图；
16.其中：1为舵盘，2为舵轴，3为上盖，4为补偿器堵头，5为弹簧，6为壳体，7为舵机，8为密封堵头，9为底盖，10为水密接插件，11为o型密封圈a，12为旋转格莱圈，13为o型密封圈b，14为o型密封圈c，15为2k型特康斯特封，16为延伸柱，17为通孔a，18为通孔b。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明作进一步详述。
18.如图1～3所示，本发明包括舵盘1、舵轴2、密封壳体、舵机7、压力补偿器及水密接插件10，其中舵轴2转动安装于密封壳体上，并与密封壳体动密封，舵机7安装于密封壳体内部，舵机7的输出端与舵轴2的一端相连，舵轴2的另一端位于密封壳体外，并密封连接有舵盘1；密封壳体内充有液压油，密封壳体上设有水密接插件10；压力补偿器包括补偿器堵头4及弹簧5，密封壳体上向内部延伸形成延伸柱16，延伸柱16上开设有阶梯状的通孔a17，通孔a17内设有弹簧5，弹簧5的一端与通孔a17的阶梯处连接，弹簧5的另一端连接有与延伸柱16内壁动密封的补偿器堵头4，补偿器堵头4一侧的延伸柱16内部与密封壳体内部相连通，补偿器堵头4另一侧的延伸柱16内部与密封壳体外部相连通，密封壳体通过压力补偿器实现内外压力平衡。
19.本实施例的密封壳体包括壳体6及分别与壳体6的上下两端密封连接的上盖3、底盖9，上盖3通过螺钉与壳体6的上端相连，并通过o型密封圈b13实现静密封；底盖9通过螺钉与壳体6的下端相连，并通过o型密封圈c14实现静密封。舵机7通过螺钉固接于壳体6的内部。上盖3上开设通孔a17，上盖3内表面的通孔a17的外边缘向内延伸形成延伸柱16，上盖3上开设的通孔a17延伸至延伸柱16位于壳体6内的端部，通孔a17在上盖3的部分为阶梯状；壳体6的上端面开设有供延伸柱16穿过的通孔b18。上盖3与壳体6安装时，延伸柱16由上盖3上端面开设的通孔b18穿入，上盖3与壳体6上端之间实现静密封的o型密封圈b13位于通孔b18的外侧。
20.本实施例补偿器堵头4的竖直方向截面呈“工”字型，“工”字型的中间部分套设有与延伸柱16内壁实现动密封的2k型特康斯特封15。补偿器堵头4在外界海水压力及密封壳体内液压油油压的作用下，沿延伸柱16的轴向移动；工作时，弹簧5受力压缩实现压力补偿，进而实现密封壳体内外压力平衡。
21.本实施例的舵轴2由上盖3穿出，通过螺钉与舵盘1连接，并通过o型密封圈a11实现静密封。上盖3与舵轴2之间通过旋转格莱圈12实现动密封。
22.本实施例的壳体6上设有密封堵头8，取下密封堵头8向密封壳体内部充满液压油，通过压力补偿器进行压力补偿。
23.本实施例的底盖9上设有水密接插件10，水密接插件10与舵机7的电缆线连接，通
过水密接插件10实现对舵机7的控制。
24.本发明的舵机7与舵轴2相连，舵轴2与舵盘1连接，舵机7转动时带动舵轴2转动，舵轴2的转动带动舵盘1转动，从而实现舵机7的旋转输出。
25.本发明将目前现有的舵机通过采用动密封、静密封、内置压力补偿器和水密接插件出线的方式实现了在深水领域的应用，工作深度可达水下1000米。
26.本发明的水下舵机装置具有水下旋转和角度调节的功能，可用于水下机械臂、机器鱼制动器等水下机器人上。
27.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，还可以是上述各个实施方式记载的特征的合理组合。凡在本发明精神和原则之内，所做的任何修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：包括舵盘(1)、舵轴(2)、密封壳体、舵机(7)、压力补偿器及水密接插件(10)，其中舵轴(2)转动安装于密封壳体上，并与所述密封壳体动密封，所述舵机(7)安装于密封壳体内部，所述舵机(7)的输出端与舵轴(2)的一端相连，所述舵轴(2)的另一端位于密封壳体外，并密封连接有舵盘(1)；所述密封壳体内充有液压油，所述密封壳体上设有水密接插件(10)；所述压力补偿器包括补偿器堵头(4)及弹簧(5)，所述密封壳体上向内部延伸形成延伸柱(16)，所述延伸柱(16)上开设有阶梯状的通孔a(17)，所述通孔a(17)内设有弹簧(5)，所述弹簧(5)的一端与通孔a(17)的阶梯处连接，所述弹簧(5)的另一端连接有与延伸柱(16)内壁动密封的补偿器堵头(4)，所述补偿器堵头(4)一侧的延伸柱(16)内部与密封壳体内部相连通，所述补偿器堵头(4)另一侧的延伸柱(16)内部与密封壳体外部相连通，所述密封壳体通过压力补偿器实现内外压力平衡。2.根据权利要求1所述适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：所述补偿器堵头(4)的竖直方向截面呈“工”字型，“工”字型的中间部分套设有与所述延伸柱(16)内壁实现动密封的2k型特康斯特封(15)。3.根据权利要求1所述适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：所述密封壳体包括壳体(6)及分别与壳体(6)的上下两端密封连接的上盖(3)、底盖(9)，所述上盖(3)上开设通孔a(17)，所述上盖(3)内表面的通孔a(17)的外边缘向内延伸形成延伸柱(16)，所述上盖(3)上开设的通孔a(17)延伸至延伸柱(16)位于壳体(6)内的端部，所述通孔a(17)在上盖(3)的部分为阶梯状；所述壳体(6)的上端面开设有供延伸柱(16)穿过的通孔b(18)。4.根据权利要求3所述适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：所述上盖(3)通过螺钉与壳体(6)的上端相连，并通过o型密封圈b(13)实现静密封；所述底盖(9)通过螺钉与壳体(6)的下端相连，并通过o型密封圈c(14)实现静密封。5.根据权利要求3所述适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：所述舵轴(2)由上盖(3)穿出，所述上盖(3)与舵轴(2)之间通过旋转格莱圈(12)实现动密封。6.根据权利要求1所述适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，其特征在于：所述密封壳体上设有密封堵头(8)，取下所述密封堵头(8)向密封壳体内部充液压油。

技术总结
本发明属于水下舵机领域，具体地说是一种适用于深海仿生鱼的水下舵机装置，包括舵盘、舵轴、密封壳体、舵机、压力补偿器及水密接插件，舵轴转动安装于密封壳体上，并与密封壳体动密封，舵机安装于密封壳体内部，舵机的输出端与舵轴的一端相连，舵轴的另一端位于密封壳体外，并密封连接有舵盘；密封壳体内充有液压油，密封壳体上设有水密接插件；密封壳体上向内部延伸形成延伸柱，延伸柱上开设有阶梯状的通孔A，通孔A内设有弹簧，弹簧的一端与通孔A的阶梯处连接，另一端连接有与延伸柱内壁动密封的补偿器堵头，密封壳体通过压力补偿器实现内外压力平衡。本发明采用动密封、静密封、内置压力补偿器和水密接插件出线的方式实现了在深水领域的应用。水领域的应用。水领域的应用。


技术研发人员：周雪山 田启岩 白金刚 孙宏林 王轶群
受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所
技术研发日：2022.12.07
技术公布日：2023/5/30