水下機(jī)器人推進(jìn)器動(dòng)密封自修復(fù)技術(shù).pdf

1、海洋是地球生命的搖籃，是繼陸地之后人類發(fā)展的第二大戰(zhàn)略空間。21世紀(jì)，人類面臨著人口迅速增長(zhǎng)，自然資源枯竭等難題，而海洋擁有豐富的水資源，是人類未來(lái)淡水資源的主要來(lái)源，還蘊(yùn)含著大量的石油，天然氣，可燃冰等能源，還包含銅、錳、鎳、鈷等各種礦產(chǎn)元素及形形色色的生物資源，基于此人類的目光逐漸伸向海洋，隨著對(duì)海洋的開(kāi)發(fā)不斷的深入和加強(qiáng)，水下機(jī)器人成為探索和研究海洋必不可少的工具，發(fā)展水下機(jī)器人對(duì)提升我國(guó)的海洋研究能力和發(fā)展海洋戰(zhàn)略具有重要作用。

2、水下機(jī)器人的可靠性直接決定著水下機(jī)器人能否完成任務(wù)，而水下機(jī)器人推進(jìn)器是水下機(jī)器人故障的主要來(lái)源，對(duì)水下機(jī)器人推進(jìn)器進(jìn)行故障模式和故障機(jī)理進(jìn)行分析對(duì)提升水下機(jī)器人可靠性具有重要意義。
　　本文針對(duì)動(dòng)密封系統(tǒng)由于電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)和高水壓的情況下易磨損失效導(dǎo)致漏水這一故障，提出動(dòng)密封自修復(fù)技術(shù)設(shè)計(jì)方案。動(dòng)密封自修復(fù)系統(tǒng)主要包括傳感器模塊，信號(hào)處理模塊，MCU模塊，電源模塊，電機(jī)凸輪推進(jìn)機(jī)構(gòu)，動(dòng)密封冗余機(jī)構(gòu)，電機(jī)螺旋槳推進(jìn)模塊等。電源模塊

3、為各個(gè)模塊提供電源，溫濕度傳感器選用DHT-11，置于艉軸動(dòng)密封處，在水下機(jī)器人不做翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的條件下，當(dāng)艉軸處動(dòng)密封磨損時(shí)水下機(jī)器人溫濕傳感器最先檢測(cè)到濕度的變化，濕度傳感器的信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理放大電路處理送入單片機(jī)，從而單片機(jī)判斷水下機(jī)器人艉軸動(dòng)密封處是否漏水；溫度傳感器檢測(cè)軸的溫度，傳感器信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)理放大電路處理送入單片機(jī)，單片機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)降低溫度。單片機(jī)是整個(gè)動(dòng)密封系統(tǒng)的控制中心，處理傳感器信號(hào)并凸輪電機(jī)和螺旋槳電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。電

4、機(jī)凸輪推進(jìn)機(jī)構(gòu)是電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)凸輪機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)插銷上下運(yùn)動(dòng)，從而控制壓縮的彈簧在動(dòng)密封系統(tǒng)磨損失效的情況下釋放，推動(dòng)動(dòng)密封冗余機(jī)構(gòu)與水下機(jī)器人內(nèi)壁密封連接，從而防止在機(jī)器人水下機(jī)器人艉軸處密封失效的情況下不漏水，能夠繼續(xù)完成任務(wù)。最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證，用水壓泵模擬2MPA的水壓，將螺旋槳推進(jìn)器轉(zhuǎn)速控制在766r/min,分兩組檢測(cè)，一組用未磨損的O型密封圈，一組用已磨損的O型密封圈，持續(xù)工作260h和780h后，觀察彈簧是否釋放