一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统

1.本实用新型涉及水下悬浮状态调节领域，具体是一种水下机器悬停状态及平衡调节系统。


背景技术：

2.随着科技的发展，一些无法用人工进行的水下作业都会投入使用到水下机器来代替工作，而使用多为小型水下机器，故这些小型水下机器的上前下浮、水下悬浮状态及平衡调节，对于其水下作业来说是及其关键的问题。参与大型潜艇的工作原理，在下潜时需要将内部水舱蓄水，而各个不同部位的水舱蓄水量不同会收不到潜艇在水下的悬停状态不同。为保持潜艇在水下的平衡也可以通过改变其重心方位来实现，即要运用到平时的水下作业，且要求低成本化和小型化。


技术实现要素：

3.为解决上述背景技术中指出的问题，本实用新型提供了一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，以达到小型水下作业机器需要上前下浮、水下悬浮状态及平衡调节，及低成本化和小型化的要求。
4.实现本实用新型目的的技术方案是：
5.一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，包括机箱、悬停状态调节机构和平衡调节机构，其中：
6.悬停状态调节机构以机箱横向中间平面镜像对称安装分布于机箱前后舱段，该机构包括水箱、高压气瓶和电磁阀门，水箱、高压气瓶分别固定安装在机箱上，高压气瓶安装在水箱一侧，高压气瓶瓶口与电磁阀门连通，电磁阀门通过管道与水箱上端进气口连通，控制高压气体的输入，水箱上端出气口通过管道与另一电磁阀门连通，该电磁阀门与机箱上方出气口连通，下潜时控制水箱气体排出；
7.平衡调节机构安装在机箱中间舱段，用于调节机器整体重心，该机构包括驱动装置和分别与驱动装置连接横向调整装置及纵向调整装置，纵向调整装置与横向调整装置中的横向丝杠配合，该横向丝杠与机箱固定安装，且与驱动装置通过主动齿轮、从动齿轮配合，通过主动齿轮和电机轴传递驱动扭矩，调节整体重心。
8.进一步的，所述电磁阀门包括第一电磁阀门、第二电磁阀门和第三电磁阀门；所述管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，其中：
9.第一管道与水箱进气口连通，第一电磁阀门一端与高压气瓶输入口连通，另一端通过第一管道与高压气瓶输出口连通，该输出口与水箱连通，控制水箱和高压气体的通道开关；
10.第二管道与水箱上端排水口连通，第二电磁阀门一端与机箱排水口连通，另一端与第二管道连通，控制排水或排气；
11.第三管道与水箱下端进水口连通，第三机箱下端进水口连通，第三电磁阀门一端
与第三管道连通，另一端与第四管道连通，控制水的排入。
12.进一步的，所述横向调整装置，包括第一横向丝杠、第二横向丝杠、第一从动齿轮和第二从动齿轮，其中，第一横向丝杠一端通过光轴与第一从动齿轮连接，第二横向丝杠通过光轴与第二从动齿轮连接，且第一从动齿轮和第二从动齿轮参数相等，相互配合同步转动，第一横向丝杠、第二横向丝杠安装在机箱同一水平面上，且位于机箱中间舱段偏下方位置。
13.进一步的，所述驱动装置，包括第一驱动电机和主动齿轮，第一驱动电机与第一从动齿轮水平连接，主动齿轮安装在第一驱动电机的轴上，且与从动齿轮配合传动，为横向调整装置提供动力。
14.进一步的，所述纵向调整装置，包括纵向丝杠、第二驱动电机、负载丝母及横向移动平台，横向移动平台配合安装在第一横向丝杠和第二横向丝杠上，进行横向前后的往复运动，调整机器重心的横向前后位置；第二驱动电机安装在横向移动平台一端，纵向丝杠安装在横向移动平台上，该纵向丝杠的光轴一端通过联轴器与第二驱动电机相连，负载丝母安装在纵向丝杠上，且与横向移动平台的凹槽嵌合，通过第二驱动电机的驱动，沿纵向丝杠作往复运动，调整机器的纵向重心位置。
15.本实用新型的有益效果是：通过上述结构，参考大型潜艇上浮下潜、悬停状态及平衡调整的原理，通过整体前后两侧的悬停状态调整机构及各电磁阀门间的配合控制，完成水箱的排气进水、排水进气等操作，再控制前后水箱的进水量，便可实现机器的下潜上浮和悬停状态调整工作；通过平衡调节机构中横向调整装置和纵向调整装置的配合，调整驱动电机，实现机器在水中重心的调整，使机器保持平衡，而且相对于大型潜艇系统，实现了低成本化和小型化，结构简单，便于小型水下机器中的应用，各机构间配合紧密，保证了运转过程中的稳定性。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的整体结构轴测图；
17.图2为本实用新型实施例的内部整体结构俯视图；
18.图3为本实用新型实施例的内部整体结构主视图。
19.图中：1.水箱2.主动齿轮3.第一从动齿轮4.第二从动齿轮5.第一驱动电机6.第二驱动电机7.纵向丝杠8.负载丝母9.横向移动平台10.第一横向丝杠11.第四管道12.机箱13.高压气瓶14.第一管道15.第二管道16.第二电磁阀门17.第三电磁阀门18.第一电磁阀门19.第三管道20.第二横向丝杠。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的阐述。
21.实施例：
22.参见图1、图2及图3，一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，包括机箱12、悬停状态调节机构和平衡调节机构。
23.悬停状态调节机构包括水箱1、高压气瓶13、电磁阀门、管道，且以机箱12横向中间平面镜像对称安装分布于前后舱段。
24.平衡调节机构，包括横向驱动装置、横向调整装置、纵向调整装置，且安装在机箱12中间舱段方便调节机器整体重心，所述水箱1、高压气瓶13安装固定在机箱16上，且所述高压气瓶13安装在水箱1旁，且高压气瓶口连接第一电磁阀门18，第一电磁阀门18通过第一管道14与水箱1上端进气口连接控制于高压气体输入，所述水箱1上端出气口通过第二管道15与第二电磁阀门16连接，第二电磁阀门16与机箱12上方出气口连接，所述水箱1下端进水口通过第三管道19与第三电磁阀门17连接，第三电磁阀门17安装在水箱1下方通过第四管道11与机箱12下方进水口连接。
25.横向调整装置，包括第一横向丝杠10、第二横向丝杠20、第一从动齿轮3、第二从动齿轮4，第一横向丝杠10一端的光轴安装固定第一从动齿轮3，第二横向丝杠20一端的光轴安装固定第二从动齿轮4，第一从动齿轮3和第二从动齿轮4各参数相等，且相互配合在同步转动，第一横向丝杠10和第二横向丝杠20安装在机箱上位于同一水平面，且位于机箱12中间舱段偏下方位置。
26.驱动装置，包括第一驱动电机5、主动齿轮2，第一驱动电机5安装在第一从动齿轮3，且与横向调整装置水平，主动齿轮2安装在第一驱动电机5的轴上，且与第一从动齿轮3配合传动，为横向调整装置提供动力。
27.纵向调整装置，包括纵向丝杠7、第二驱动电机6、负载丝母8、横向移动平台9，横向移动平台9配合安装于第一横向丝杠10和第二横向丝杠20上，第二驱动电机6安装在横向移动平台9一端，纵向丝杠7安装在横向移动平台9上，且一端光轴通过与第二驱动电机6的轴相连，负载丝母8安装在纵向丝杠7上，相对重量大，在第二驱动电机6的驱动下，沿纵向丝杠7作往复运动。
28.本实用新型的工作原理是：当安装有本系统的机器要潜入水下时，机箱12前、后舱段中，通过第四管道11连接机箱12下方水口的第三电磁阀门17开通，使得水通过第四管道11和第三管道19进入水箱1，同时与机箱12上方出气口相连的第二电磁阀门16开通，使水箱中的空气通过第二管道15排出（如图3所示：出气口位于水箱1上方），当机器完全潜入水中后，关闭第二电磁阀门16和第三电磁阀门17，当机器需要一定俯仰角度在水下悬停时，可以通过控制两侧水箱1中水的体积不同来实现；当机器在水下因为某些原因失去平衡或者要调节悬停状态时，可以通过驱动第一驱动电机5，主动齿轮2带动第一从动齿轮3和第二从动齿轮4，使螺旋相反的第一横向丝杠10和第二横向丝杠20同时反向转动，带动横向移动平台9向前或者向后运动，也可以同时驱动第二驱动电机6，纵向丝杠7带动负载丝母8沿纵向往复运动，第一驱动电机5和第二驱动电机6配合改变横向移动平台9和负载丝母8的位置，使得机器整体原本重心的位置发生改变引起机器悬停状态的变动，从而达到调节平和悬停状态的目的；当机器需要上浮时，机箱12前、后舱段中，通过第四管道11连接机箱12下方水口的第三电磁阀门17和第一管道14连接到水箱1上端进气口且连接在高压气瓶13的第一电磁阀门18同时开通，高压气瓶13中的高压气体的压力远大于机箱12下方水口的水压，所以高压气体将水箱1中的水从第四管道11和第一管道14中的压出，期间产生的推力和增大的浮力使机器浮出水面，高压气瓶13可拆卸，便于气体的补充或更换气瓶。
29.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域 的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，其特征是：包括机箱、悬停状态调节机构和平衡调节机构，其中：悬停状态调节机构以机箱横向中间平面镜像对称安装分布于机箱前后舱段，该机构包括水箱、高压气瓶和电磁阀门，水箱、高压气瓶分别固定安装在机箱上，高压气瓶安装在水箱一侧，高压气瓶瓶口与电磁阀门连通，电磁阀门通过管道与水箱上端进气口连通，控制高压气体的输入，水箱上端出气口通过管道与另一电磁阀门连通，该电磁阀门与机箱上方出气口连通，下潜时控制水箱气体排出；平衡调节机构安装在机箱中间舱段，用于调节机器整体重心，该机构包括驱动装置和分别与驱动装置连接横向调整装置及纵向调整装置，纵向调整装置与横向调整装置中的横向丝杠配合，该横向丝杠与机箱固定安装，且与驱动装置通过主动齿轮、从动齿轮配合，通过主动齿轮和电机轴传递驱动扭矩，调节整体重心。2.根据权利要求1所述的小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，其特征是：所述电磁阀门包括第一电磁阀门、第二电磁阀门和第三电磁阀门；所述管道包括第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，其中：第一管道与水箱进气口连通，第一电磁阀门一端与高压气瓶输入口连通，另一端通过第一管道与高压气瓶输出口连通，该输出口与水箱连通，控制水箱和高压气体的通道开关；第二管道与水箱上端排水口连通，第二电磁阀门一端与机箱排水口连通，另一端与第二管道连通，控制排水或排气；第三管道与水箱下端进水口连通，第三机箱下端进水口连通，第三电磁阀门一端与第三管道连通，另一端与第四管道连通，控制水的排入。3.根据权利要求1所述的小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，其特征是：所述横向调整装置，包括第一横向丝杠、第二横向丝杠、第一从动齿轮和第二从动齿轮，其中，第一横向丝杠一端通过光轴与第一从动齿轮连接，第二横向丝杠通过光轴与第二从动齿轮连接，且第一从动齿轮和第二从动齿轮参数相等，相互配合同步转动，第一横向丝杠、第二横向丝杠安装在机箱同一水平面上，且位于机箱中间舱段偏下方位置。4.根据权利要求1所述的小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，其特征是：所述驱动装置，包括第一驱动电机和主动齿轮，第一驱动电机与第一从动齿轮水平连接，主动齿轮安装在第一驱动电机的轴上，且与从动齿轮配合传动，为横向调整装置提供动力。5.根据权利要求1所述的小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，其特征是：所述纵向调整装置，包括纵向丝杠、第二驱动电机、负载丝母及横向移动平台，横向移动平台配合安装在第一横向丝杠和第二横向丝杠上，进行横向前后的往复运动，调整机器重心的横向前后位置；第二驱动电机安装在横向移动平台一端，纵向丝杠安装在横向移动平台上，该纵向丝杠的光轴一端通过联轴器与第二驱动电机相连，负载丝母安装在纵向丝杠上，且与横向移动平台的凹槽嵌合，通过第二驱动电机的驱动，沿纵向丝杠作往复运动，调整机器的纵向重心位置。

技术总结
本实用新型公开了一种小型水下机器悬停状态及平衡调节系统，该系统包括机箱、悬停状态调节机构和平衡调节机构，其中：悬停状态调节机构以机箱横向中间平面镜像对称安装分布于机箱前后舱段，平衡调节机构安装在机箱中间舱段，用于调节机器整体重心，该机构包括驱动装置和分别与驱动装置连接横向调整装置及纵向调整装置，纵向调整装置与横向调整装置中的横向丝杠配合，该横向丝杠与机箱固定安装，且与驱动装置通过主动齿轮、从动齿轮配合，通过主动齿轮和电机轴传递驱动扭矩，调节整体重心。相对于大型潜艇系统，实现了低成本化和小型化，结构简单，便于小型水下机器中的应用，各机构间配合紧密，保证了运转过程中的稳定性。保证了运转过程中的稳定性。保证了运转过程中的稳定性。


技术研发人员：韦秀乾 邓有为 刘泽皓 黄旦远 邓志恺
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2022.12.19
技术公布日：2023/5/26