一种微小型剖面浮标浮力驱动系统的制作方法

1.本实用新型涉及水下观测与探测装备技术领域，具体涉及一种微小型剖面浮标浮力驱动系统。


背景技术：

2.浮标是一种利用自身重力与浮力进行交替变换，实现周期性的上浮下沉运动的水下机器人。由于其成本低，且能够长时间地对海洋进行观测而受到广泛关注。
3.目前微小型剖面浮标的浮力驱动系统普遍采用的方案，通常为控制设备内部的油路，使液压油在内外油馕中流动，从而达到控制外部油馕的体积，改变设备在水中的排水体积，来使设备进行上浮和下潜的运动。这种浮力驱动系统结构复杂，泄漏点较多，故障率较高，安装、维护和维修过程繁复且成本较高。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种结构简单的微小型剖面浮标浮力驱动系统。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种微小型剖面浮标浮力驱动系统，包括电机和浮力调节模块，所述浮力调节模块包括丝杠、丝杠螺母、活塞推杆和液压缸；所述液压缸的一端设有进液口，所述活塞推杆由所述液压缸的另一端置入所述液压缸内；所述丝杠螺母止转安装、且与所述活塞推杆固定连接，所述丝杠的一端与所述电机的输出轴连接，另一端插入所述活塞推杆内、且与所述丝杠螺母螺纹配合以驱动所述活塞推杆在所述液压缸内往复移动。
7.进一步，还包括丝杠保护罩，所述丝杠保护罩固定在所述液压缸上，所述丝杠轴向设置在所述丝杠保护罩内，所述丝杠螺母止转安装在所述丝杠保护罩内。
8.进一步，所述浮力调节模块还包括止转件，沿所述丝杠保护罩长度方向开设有开口，所述止转件的一端固定在所述丝杠螺母上，另一端限位于所述开口内。
9.进一步，所述止转件为快拧螺钉，所述快拧螺钉的一端固定在所述丝杠螺母上，另一端限位于所述开口内。
10.进一步，所述调节模块还包括限位开关电路板，该限位开关电路板沿丝杠保护罩轴向安装于丝杠保护罩的外侧、且对应开口位置，在限位开关电路板的两端分别安装有限位开关，该限位开关分别对应所述快拧螺钉的两个极限位置。
11.进一步，还包括控制器，所述限位开关电路板与所述控制器连接，所述控制器与所述电机的编码器连接。
12.进一步，还包括堵头，该堵头固定在所述液压缸上，所述堵头上设有与所述液压缸连通的进水口，所述进水口内设有滤片。
13.进一步，所述丝杠的一端设有装配孔，所述电机的输出轴插入所述装配孔、并与所述丝杠连接。
14.进一步，所述丝杠通过角接触球轴承和推力球轴承转动安装在所述丝杠保护罩内。
15.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
17.图1为本技术实施例所提供的微小型剖面浮标浮力驱动系统结构示意图；
18.图2为本技术实施例所提供的微小型剖面浮标浮力驱动系统剖视图；
19.图3为本技术实施例所提供的浮力调节模块爆炸图。
20.其中，电机1、丝杠保护罩2、限位开关电路板3、液压缸4、堵头5、角接触球轴承6、推力球轴承7、丝杠8、快拧螺钉9、丝杠螺母10、限位开关11、活塞推杆12、滤片压紧螺母13、滤片14。
具体实施方式
21.这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。
22.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
23.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
24.参见图1～图3，本实施例提供一种微小型剖面浮标浮力驱动系统，包括电机1和浮力调节模块，浮力调节模块包括丝杠8、丝杠螺母10、活塞推杆12和液压缸4；液压缸4的一端设有进液口，活塞推杆12由液压缸4的另一端置入液压缸4内；丝杠螺母10止转安装、且与活塞推杆12固定连接，丝杠8的一端与电机1的输出轴连接，另一端插入活塞推杆12内、且与丝杠螺母10螺纹配合以驱动活塞推杆12在液压缸4内往复移动。
25.调节时，电机1根据控制指令正转或反转，驱动丝杠8正转或反转，由于螺纹配合在丝杠8上的丝杠螺母10止转安装、并与活塞推杆12固定连接；当丝杠8正转或反转时，驱动丝杠螺母10沿丝杠8轴向前进或后退，从而驱动活塞推杆12在液压缸4内往复运动，改变液压缸4内水的体积，进而改变剖面浮标的浮力大小，实现剖面浮标的浮力调节。
26.本技术通过机械结构代替液压油路系统来达到改变设备水中浮力的效果。相比较于复杂的油路系统，本技术的浮力系统中的机械结构不仅安装更为简单，而且省去了阀与
泵等零件，成本更低，并且本技术仅有一处动密封，相较于传统油路系统泄漏点多，故障率高的缺陷，本技术风险更低，设备更稳定。
27.为了对丝杠8进行保护，还包括丝杠保护罩2，丝杠保护罩2固定在液压缸4上，丝杠8轴向设置在丝杠保护罩2内，丝杠螺母10止转安装在丝杠保护罩2内。
28.具体的，丝杠保护罩2为两端敞口的长条状筒体结构，其远离电机1的一端螺纹连接在液压缸4上。活塞推杆12置于液压缸4内，其包括活塞头和活塞杆，活塞头上套设由密封圈，活塞头与液压缸4动密封，防止水进入耐压舱内；沿活塞杆轴向设有配合孔。丝杠8轴向设置在丝杠保护罩2内，其一端设有装配孔，电机1的输出轴插入装配孔、并与丝杠8连接，丝杠8分别通过角接触球轴承6、推力球轴承7和轴承垫片安装在丝杠保护罩2内，丝杠8的另一端插入活塞杆的配合孔内。丝杠螺母10通过螺纹与活塞推杆12固定连接，并螺纹配合在丝杠8上。
29.浮力调节模块还包括止转件，沿丝杠保护罩2长度方向开设有开口，止转件的一端固定在丝杠螺母10上，另一端限位于开口内。
30.本实施例中，止转件为快拧螺钉9，该快拧螺钉9螺纹固定在丝杠螺母10的外表面，丝杠保护罩2上的开口为细长条状，快拧螺钉9头部插入丝杠保护罩2的开口内，并刚好限位于开口内，限制丝杠螺母10沿径向转动。
31.为了过滤水中杂质，浮力调节系统还包括堵头5，该堵头5固定在液压缸上，堵头5上设有与液压缸4连通的进水口，进水口内设有滤片14，该滤片14由滤片14压紧螺母13固定在堵头5内。通过该滤片14，对进入液压缸4的水中的大颗粒杂质进行过滤，防止活塞推杆12的动密封失效。
32.为了限制活塞推杆12的上下极限行程，浮力调节模块还包括限位开关电路板3，该限位开关电路板3沿丝杠保护罩2轴向安装于丝杠保护罩2的外侧、且对应开口位置，在限位开关电路板3的两端分别安装有一个限位开关11，该限位开关11分别对应快拧螺钉9的两个极限位置。还可以包括控制器，限位开关电路板3与控制器连接，控制器与电机1的编码器连接。丝杠螺母10在带动活塞推杆12往两个方向移动时，丝杠螺母10上的快拧螺钉9的头部会在活塞推杆12到达上下极限时触发限位开关电路板3上的限位开关11，电机1断电，活塞推杆12停止移动。
33.通过电机1的编码器，每当快拧螺钉9触碰某极限开关后，当反向转动时开始记录电机1转数，根据电机1的转数以及丝杠8的导程，可以计算出活塞推杆12在液压缸4中的具体位置，从而实现准确控制自动浮标的浮力大小。
34.当水下无人设备在水中观测时，水经过堵头5的滤片14进入到液压缸4中，活塞推杆12上的密封圈将水隔绝在设备外部。
35.当水下无人设备需要进行上升或者下潜运动时，给电机1上电带动丝杠8转动，丝杠8上的丝杠螺母10由于在径向方向上存在限位，因此只能沿着丝杠8的轴向方向移动。丝杠螺母10与活塞推杆12通过螺纹拧紧固连，根据电机1的正传和反转。丝杠螺母10的轴向移动推动活塞推杆12，将液压缸4内的水从堵头5内的滤片14处吸入或排出，从而改变设备在水中的浮力，最终完成上升和下潜的动作。
36.具体的，当水下无人设备需要下潜进行探测工作时，电机1正转，电机1的输出轴驱动丝杠8转动；由于螺纹安装在丝杠8上的丝杠螺母10止转设置、且与活塞推杆12固定，使得
丝杠螺母10只能沿丝杠8轴向移动，从而带动活塞推杆12一同沿着丝杠8轴向运动；由于活塞推杆12设计有动密封结构，当其向舱内运动时，液压缸4内与外界存在压差，外部的水经过堵头5内安装的滤片14进入到液压缸4当中。此时剖面浮标排水体积减小，在水中所受浮力减少，在重力大于浮力的情况下做下潜运动。
37.同理，当剖面浮标需要上浮时，电机1与丝杠8反转，丝杠螺母10带动活塞推杆12向舱外运动，将液压缸4中的水经滤片14重新排到剖面浮标外部。设备排水体积增大，在水中所受浮力增加，在浮力大于重力的情况下做上浮运动。
38.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
40.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
41.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，包括电机和浮力调节模块，所述浮力调节模块包括丝杠、丝杠螺母、活塞推杆和液压缸；所述液压缸的一端设有进液口，所述活塞推杆由所述液压缸的另一端置入所述液压缸内；所述丝杠螺母止转安装、且与所述活塞推杆固定连接，所述丝杠的一端与所述电机的输出轴连接，另一端插入所述活塞推杆内、且与所述丝杠螺母螺纹配合以驱动所述活塞推杆在所述液压缸内往复移动。2.根据权利要求1所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，还包括丝杠保护罩，所述丝杠保护罩固定在所述液压缸上，所述丝杠轴向设置在所述丝杠保护罩内，所述丝杠螺母止转安装在所述丝杠保护罩内。3.根据权利要求1所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，所述浮力调节模块还包括止转件，沿所述丝杠保护罩长度方向开设有开口，所述止转件的一端固定在所述丝杠螺母上，另一端限位于所述开口内。4.根据权利要求3所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，所述止转件为快拧螺钉，所述快拧螺钉的一端固定在所述丝杠螺母上，另一端限位于所述开口内。5.根据权利要求4所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，所述调节模块还包括限位开关电路板，该限位开关电路板沿丝杠保护罩轴向安装于丝杠保护罩的外侧、且对应开口位置，在限位开关电路板的两端分别安装有限位开关，该限位开关分别对应所述快拧螺钉的两个极限位置。6.根据权利要求5所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，还包括控制器，所述限位开关电路板与所述控制器连接，所述控制器与所述电机的编码器连接。7.根据权利要求1～6中任一项所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，还包括堵头，该堵头固定在所述液压缸上，所述堵头上设有与所述液压缸连通的进水口，所述进水口内设有滤片。8.根据权利要求1所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，所述丝杠的一端设有装配孔，所述电机的输出轴插入所述装配孔、并与所述丝杠连接。9.根据权利要求2所述的微小型剖面浮标浮力驱动系统，其特征在于，所述丝杠通过角接触球轴承和推力球轴承转动安装在所述丝杠保护罩内。

技术总结
本实用新型公开了一种微小型剖面浮标浮力驱动系统，包括电机和浮力调节模块，所述浮力调节模块包括丝杠、丝杠螺母、活塞推杆和液压缸；所述液压缸的一端设有进液口，所述活塞推杆由所述液压缸的另一端置入所述液压缸内；所述丝杠螺母止转安装、且与所述活塞推杆固定连接，所述丝杠的一端与所述电机的输出轴连接，另一端插入所述活塞推杆内、且与所述丝杠螺母螺纹配合以驱动所述活塞推杆在所述液压缸内往复移动；本申请通过机械结构代替液压油路系统来达到改变设备水中浮力的效果。相比较于复杂的油路系统，本申请的浮力系统中的机械结构不仅安装更为简单，而且省去了阀与泵等零件，成本更低，风险更低，设备更稳定。设备更稳定。设备更稳定。


技术研发人员：尹云龙 吴显辉 王士昌 宋庆月 辛爱学 孙风凯 李先宏
受保护的技术使用者：青岛蔚海明祥科技有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/5/12