水下船体表面清刷机器人密封的设计

水下船体表面清刷机器人伺服电机输出轴可供密封用的轴向尺寸不足4mm,采用常规的动密封方式难以进行密封。根据机器人水下作业环境的要求,对机器人的密封结构和密封方式进行了分析和设计。通过对水下船体表面清刷机器人的静、动密封试验,以及机器人的实际应用结果表明水下船体表面清刷机器人静密封采用O形圈,动密封采用旋转格莱圈和优质毛毡,密封设计合理可用;在伺服电机输出轴上加轴套,既起到了联接的作用,又为密封创造了条件,较好地解决了电机输出轴轴向尺寸小导致的密封难的问题,是一种较好的动密封装置。     

水下机器人液压缸O形密封圈的有限元分析

在工程实践中,水下机器人广泛使用液压传动,造价昂贵且经常连续在数百米甚至数千米的水下作业,可靠的密封可以在很大程度上减少水下机器人的故障率,延长其水下作业时间和使用寿命,因此水下机器人密封技术的研究具有十分重要的意义。该文利用有限元软件ANSYS基于Workbench平台建立了O形密封圈的模型。基于有限元的三大非线性理论,分析了水下机器人在不同压缩率、介质压力和水深下对液压缸内O形密封圈的最大Von Mises应力和最大接触压力的影响,并通过数据处理得到了其分布规律。该研究为水下使用的O形密封圈的结构设计,优化设计以及如何延长其使用寿命提供了辅助方法和理论基础。     

水下柔性连接器的O形圈球面密封性能分析

水下柔性连接器可解决水下油气管道在连接时因管道角度偏离而无法成功对接的问题。水下连接器的密封结构以球面上的O形圈为主，为了验证连接器密封结构在水下的密封性能，通过对O形圈材料本构方程的计算分析，得到O形圈橡胶材料的重要材料参数；从von Mises应力、接触压力、不同接触面的接触宽度等方面，分析不同介质压力对O形圈密封性能的影响。结果表明：水下柔性连接器密封结构在不同工作状态下均能够保持良好的密封性能，且介质压力越大，O形圈与球形结构上的密封槽之间的接触应力就越大，连接器密封性能有所提升。通过压力试验验证了O形圈球形结构应用在水下是可靠的。     

一种微小型水下机器人本体结构的设计

介绍了一种在浅水区域进行探测识别、搜索打捞作业的微小型水下机器人,其总体方案及总体布置突出了该水下机器入其有阻力小、灵活机动的特点.头部组件及推进器采用了模块化设计,结构简单、方便维修、安全性高.对耐压壳体强度及稳定性进行了计算校核.用两个主推动器和两个辅推动器实现水下机器人的前后、浮潜和左右转弯运动,并对水下机器人的密封及腐蚀进行了简述.对水下机器人本体结构设计极具实用价值.     

核电站多功能水下打捞机器人系统研究

在核电站中,存在辐照剂量高、结构环境复杂等问题,操作人员作业时不可避免地会受到核辐射照射,对操作人员生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出作业于核环境下的核电站多功能水下打捞机器人。首先,对机器人进行运动学分析,分别求解出机械手的正逆运动学方程及奇异位形;在此基础上,考虑水阻力、附加质量力以及浮力的影响,建立了机器人的水动力学模型,对机器人复杂水下动力学问题进行描述;最后,根据理论分析研制出该机器人第3代工程样机,并通过核电站现场实验对该机器人进行实验验证。实验结果表明,核电站多功能水下打捞机器人能够快速准确的完成异物抓取作业,实现核环境下的水下异物搜索与异物打捞的设计目标。     

水下连接器球面密封沟槽对O形圈密封性能的影响分析

一种可以实现水下连接角度补偿的球形法兰连接器采用O形圈作为主要的密封元件,位于球面上的密封槽通过影响O形圈的伸长率和压缩率来实现密封效果。槽宽b与槽深h是密封沟槽的主要尺寸,在满足球面沟槽设计准则的前提下,对O形圈球面密封沟槽的尺寸进行了设计计算。基于标准沟槽与球面沟槽体积大小一致的原则,确定了球面密封槽的具体尺寸。密封圈沟槽的尺寸设计主要改变了O形圈的压缩率大小。通过研究压缩率对O形圈密封效果的影响可以确定,17.6%左右的压缩率能够使密封圈的密封效果达到最佳。     

水下作业工具中齿轮马达轴端密封的研究

通过对水下作业工具管路卸油压力的分析,确定了齿轮马达输出轴轴端密封的压力,分析了唇形骨架密封失效的原因,设计了O形密封圈与L形衬环组成的组合式密封,介绍了密封原理,分析了O形密封圈受力密封状况及L形衬环工作原理,经过对水下作业工具中液压马达轴轴端密封的改造及实验,实现了液压马达输出轴的带压旋转动密封,保证了水下作业工具的稳定、可靠、安全作业。     

水下机器人动密封技术

轴的动密封技术是水下机器人研制的关键技术之一,文中根据水下机器人工作的环境,介绍了适合水下机器人转轴动密封的四种密封方式,阐述了其结构、工作原理和应用场合,供水下机器人研发工作者参考。     

一种水下机器人系统设计

水下机器人在水域勘测和军事侦查等领域正在发挥越来越重要的角色。针对现阶段水下机器人价格昂贵,设计复杂的特点,设计了一种结构简单的水下机器人,主要由四个无刷电机推进器和密封舱组成。围绕水下机器人系统结构,阐述了机器人的硬件结构与密封方式、卡尔曼滤波在GPS与捷联惯性导航组合导航的应用、控制简化与分解方法与上位机系统的编写和实现。最后,使用该机器人系统在水池中进行运动控制实验。实验结果表明:水下机器人在航行过程中密封可靠,运动平稳,能够满足水下机器人的运动控制要求。     

一种快速进行操作孔密封装置的设计

针对目前水下机器人操作孔采用多个螺钉连接密封和螺纹压环密封方式的不足问题,设计了一种可快速对操作孔进行密封的装置。操作时只需使用改锥将预先旋入孔盖的螺钉向上旋转即可将孔盖向下压紧和锁紧板向上顶紧。同时由于该结构采用O型橡胶圈轴向密封与径向密封相组合的形式,经水下机器人大深度长航程海上试验验证,其密封更安全可靠。     

深海环境下的O形圈静密封设计

针对深海高压特殊环境,将现有O形圈密封结构进行改进和优化使其在海下具有更好的密封性能。利用ANSYS软件建立O形橡胶圈二维轴对称模型,分析深海环境下密封槽直径、O形圈材料、密封槽深度、法兰间隙等对O形圈密封性能影响。结果表明:深海环境下,应适当加大密封槽直径以避免压缩后O形圈与槽壁间形成空腔;深海环境下使用的O形圈,采用丁腈橡胶,选择压缩率在20%~25%之间,密封间隙为0较为合适。     

某流线型观测用水下机器人艏部的改进设计

采用了整体开放、局部密闭的设计思路,将原来的整体式艏部结构优化为分体式艏部结构,即艏部由左、中、右3个轻质壳体组成迎流球壳,照明灯、摄像机分别密封,形成独立的模块单元,连同声纳设备安装在一个可进行俯仰动作的云台上。每个模块内部均安装了漏水检测传感器,并将其分别接在不同的I/O端口,提高了漏水检测效率。所有机械结构件均安装于壳体内部,结构紧凑,没有外部附件,不会增加额外的水流阻力,对水下机器人起到了较好的整流作用,并且消除了原来声纳造成的舵效应对运动控制的影响。经湖试验证,改进后的艏部设计达到了预期的效果,为水下机器人的运行提供了良好的硬件基础。     

水下船体清刷机器人关键技术及其试验的研究

为了自动清刷水下船体表面附着的海生物和锈蚀等,降低船舶的航行阻力,研制了水下船体表面清刷机器人.首先建立了机器人在船体表面上的力学模型,推导了机器人抗倾覆、滑落和下滚的条件,设计了机器人所需要的吸附力和驱动力矩.针对电机可供密封用的轴向尺寸小的情况,在电机输出轴上加轴套,该轴套既起到了联接的作用,又为密封创造了条件,解决了密封难的问题.对水下清刷作业装置进行了动力学分析和优化设计.针对机器人的控制要求,设计了机器人的控制系统.最后对机器人样机性能进行了试验,验证了机器人样机各项性能指标符合使用要求.     

水下机器人耐压电子舱设计与制作

耐压电子舱作为水下机器人电子元器件的重要载体,其结构设计、强度分析、密封及防腐技术是水下机器人开发设计非常关键的技术之一。本文从电子舱结构设计、材料选择、水密设计和防腐设计这几个角度介绍了水下机器人耐压电子舱的设计和制作,并成功应用于水下机器人潜水作业。     

水下机器人耐压壳体O形圈密封性能有限元分析

由于水下机器人工作环境的特殊性,对其耐压壳体的密封性能有严格要求,而其O形密封圈在其中起到至关重要的作用。文中基于橡胶密封结构的非线性有限元理论,应用有限元分析软件ABAQUS建立O形密封圈的二维轴对称模型,对某水下机器人耐压壳体中O形密封圈在设计条件下的受力情况及特性进行了分析,得到了在设计水深条件下的O形密封圈变形情况、应力分布及最大接触压力。结果表明：密封面上最大接触压力大于外部海水压力。通过试验验证了某耐压壳体密封设计的可靠性。     

水下航行器尾轴密封结构的研究

计算了橡胶O形圈和机械密封结构在水下航行器尾轴密封中的摩擦功率损耗。结果表明，使用机械密封的摩擦功耗比橡胶O形圈的少，采用机械密封可以提高水下航行器的航程。     

水下机器人锁紧释放技术综述

叙述了锁紧释放系统在水下机器人上的应用,说明了锁紧释放装置是控制水下机器人作业的重要手段.分析了天津大学研制的水下机器人解锁释放搭载体和设备、半埋雷打捞装置夹紧爪和美国某型号武器水下发射装置完成预定任务的工作原理和结构特点.归纳总结了水下大型构件锁紧释放系统设计中应着重考虑的问题.讨论了动力源形式的选择和力(矩)裕度分析、支撑与紧固点的选择、锁紧与释放形式的选择和实现、密封技术等四项锁紧释放机构的关键技术.     

槽区分布对T形槽液膜密封性能的影响

为研究槽区分布对密封性能的影响,以发散型T形槽液膜密封为研究对象,通过改变槽形区域位置,使其分布在动环外侧、中部及内侧,形成外槽形、中槽形和内槽形3种结构;建立其相应模型,对其液膜流场进行数值计算,讨论工况参数和槽形几何参数对3种槽形结构密封性能的影响。结果表明：槽区分布对密封性能有重大影响,同一条件下,外槽形拥有较强的流体动压特性和流体泵出效应,从而具有较大的开启力和较低的泄漏量,在3种槽形中密封性能最好;工况参数和槽形几何参数对3种槽形的开启力和泄漏量有较大影响,当膜厚取2～5μm,槽深取5～9μm,槽数取10～14个,发散角取32°～40°,可获得较好的密封性能。     

O形圈三角形密封槽设计改进

介绍了O形圈角密封槽的结构特点及压缩量的计算方法。针对某角密封槽设计泄漏故障,利用有限元分析软件Ansys分析O形圈不同受力下的接触应力。通过分析发现泄漏的原因为:三角形密封槽结构O形圈受介质力后,轴向接触应力明显减小。根据分析结果制定改进方案,通过改变三角形密封槽的角度以减小介质力对接触应力的影响,解决泄漏问题,为三角型密封槽的设计改进提供依据。     

水下机器人自动工具库

水下机器人自动工具库技术是提高水下机器人的作业能力和作业水平的关键技术，文中介绍了水下作业工具库结构组成、工作原理，并进行了实验研究。