用分体式卡箍组件连接的模块化AUV舱段结构及装配方法与流程

用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构及装配方法
技术领域
1.本发明涉及深海设备技术领域，尤其是一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构及装配方法，具体说是大深度模块化auv上使用的模块化舱段主结构及舱段连接用的分体式卡箍组件装置。


背景技术：

2.自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle，以下简称auv)的开发与应用，可以有效提高对海洋环境的监测能力，是海洋环境立体监测系统的补充和完善。一般来说，模块化auv可采用两种形式：一种是潜水器按功能模块分为：艏部模块、载荷模块、控制模块、通信模块、导航模块、能源模块、尾部推进模块，或者将不同的功能模块组合成复合模块，这些模块间是物理上是相互独立的，通过法兰或抱箍等方式组装为一体。另外一种形式，是将潜水器仅分为主体模块与艏部模块两个模块，主体模块的配置与载荷是固定的，包含了控制通信、导航定位、能源推进等核心功能，根据任务需求替换为配置了不同传感器的艏部模块，艏部模块外形与重量会根据传感器的变化而不同。对于这两种形式的模块化auv，均需解决不同模块之间的连接问题，并最大可能实现模块拆装的快速性与模块维修便利性。
3.目前公开的cn202011103154.5，专利名称为一种模块化auv的模块连接装置，以及公开的cn2016200763633.x，专利名称为一种模块化auv的端口连接装置，均公布了一种模块化auv的模块连接方法，两件专利的模块连接装置兼顾连接模块与形成水密耐压舱的作用，连接的舱段模块是整体水密舱段，这种连接方式与舱段结构一般适用于浅深度的模块化auv，同时，形成的模块auv只能整舱段进行安装与脱离，在模块内部设备维修时便利性不足。而对于一些大深度模块化auv，其舱段本身并非水密的，舱段相关耐压设备、水密舱独立布置在各个舱段轻外壳包络的舱段结构内，使用上述两种模块连接方法与舱段模块形式并不适用。为实现大深度模块化auv的不同模块间整舱段的连接与脱离，或单个模块上下部分连接与脱离，以便于设备的安装与维修，使用一种新颖模块连接机构与模块舱段结构形式是必要的。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构及装配方法，从而针对大深度模块化auv的不同模块间整舱段的连接与脱离或单个舱段模块上下部分连接与脱离的应用需求，采用一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构形式，以便于各模块舱段结构内部设备的安装与维修，满足使用要求，提高了工作可靠性。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构，包括大深度模块化auv，所述大深度模块化auv从一端到另一端依次为多个舱段结构，每个舱段结构的连接口一致，相邻
两个舱段结构之间通过分体式卡箍组件连接；
7.单个舱段结构包括上下对接的下轻外壳和上轻外壳，所述下轻外壳和上轻外壳组成空心圆柱体结构，所述下轻外壳两端沿轴线方向分别固定有舱段纵梁方管，所述舱段纵梁方管上表面间隔设置有多个带螺孔凸台，带螺孔凸台通过紧固件与上轻外壳固定；
8.分体式卡箍组件的结构为：包括上下对接的下连接环和上连接环，下连接环设置有间隔的两只，上连接环设置有间隔的两只，两只下连接环之间以及两只上连接环之间均安装抱箍组件，下连接环的两端固定有口字型连接块，所述口字型连接块与抱箍组件的端头配合连接，位于口字型连接块下方的下连接环的两端分别设置有向外延伸的方形凸台，所述方形凸台上开有螺纹通孔，所述方形凸台与舱段纵梁方管配合连接。
9.作为上述技术方案的进一步改进：
10.所述下连接环和上连接环的主体结构相同，均为含有带斜边l形环槽的局部圆环形结构。
11.所述下连接环上开有多个间隔的下端面螺孔。
12.所述上连接环上开有多个间隔的上端面螺孔。
13.所述抱箍组件的结构为：包括呈圆弧状的抱箍本体，所述抱箍本体的内侧设置有凹坑，所述抱箍本体的两端通过短销轴安装带十字通孔圆柱，所述带十字通孔圆柱上通过内六角圆柱头螺栓安装带螺纹孔圆柱销轴；两只上连接环闭合后形成凸起结构，所述凸起结构与凹坑匹配；所述口字型连接块上开有豁口，带螺纹孔圆柱销轴与豁口配合卡接。
14.一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的装配方法，包括如下操作步骤：
15.将舱段结构划分为下半体与上半体两部分；
16.第一步：下连接环、舱段纵梁方管、下轻外壳、螺栓组装成舱段结构的下半体；
17.第二步：上连接环、上轻外壳、螺栓组装成舱段结构的上半体；
18.第三步：将舱段结构的上半体对齐置于舱段结构的下半体上方，利用长螺栓穿过上轻外壳的圆孔紧固于舱段纵梁方管的带螺孔凸台上，形成舱段结构；
19.第四步：重复上述第一步至第三步的步骤，制作多个舱段结构；
20.第五步：将不同的舱段结构，轴向对齐，将两只口字型连接块左右安装在两舱段结构对接处，再将两只抱箍组件上下分别卡入两舱段结构对接处的凸起结构中，抱箍组件的圆柱销轴转入口字型连接块的豁口后，收紧抱箍组件的螺栓，实现舱段结构的整体连接；
21.第六步：完成舱段结构及auv主体结构的装配。
22.实现模块化auv舱段结构及auv整体结构装配后，如需整体脱开某一舱段结构，通过拆卸舱段连接处上下两只抱箍组件即可。
23.如需单独脱开某一舱段上半体，通过拆卸舱段前后连接处上部的两只抱箍组件即可。
24.本发明的有益效果如下：
25.本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过调整舱段结构的外形与长度，可形成安装不同设备的舱段结构，利用抱箍组件可将不同的舱段结构连接成大深度模块化auv的主体结构，安装与维修方便，满足使用要求，大大提供工作可靠性。
26.本发明采用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构可实现大深度模块化auv
的不同模块间整舱段的连接与脱离，也可实现单个舱段模块上下部分连接与脱离，特别便于auv内部设备的安装与维修。
27.本发明可以针对一些大深度模块化auv载体结构其舱段本身并非水密，舱段相关耐压设备、水密舱独立布置在舱段内部，使用传统水密模块连接方法与舱段结构形式并不适用，采用了一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构及装配方法，实现大深度模块化auv的不同模块间整舱段的连接与脱离或单个模块上下部分连接与脱离，极大便利了各舱段结构内部设备的安装与维修。
附图说明
28.图1为本发明的结构示意图。
29.图2为本发明舱段结构二的结构示意图。
30.图3为本发明分体式卡箍组件的爆炸图。
31.图4为本发明抱箍组件的结构示意图。
32.图5为本发明上连接环与抱箍组件的安装示意图。
33.图6为本发明下半体装配过程示意图。
34.图7为本发明上半体装配过程示意图。
35.图8为本发明上、下半体装配过程示意图。
36.图9为本发明不同舱段之间合拢装配过程示意图。
37.图10为本发明实现舱段模型整体拆装与部分拆装过程示意图。
38.其中：10、舱段结构一；20、舱段结构二；30、舱段结构三；40、舱段结构四；50、分体式卡箍组件；
39.1、下连接环；2、口字型连接块；3、上连接环；4、舱段纵梁方管；5、上轻外壳；6、下轻外壳；7、抱箍组件；
40.101、下端面螺孔；102、方形凸台；103、螺纹通孔；
41.201、豁口；
42.301、上端面螺孔；302、凸起结构；
43.401、带螺孔凸台；402、一号螺栓孔；
44.501、二号螺栓孔；
45.601、三号螺栓孔；
46.701、圆柱销轴；702、内六角圆柱头螺栓；703、带十字通孔圆柱；704、短销轴；705、抱箍本体；706、凹坑；
47.801、一号螺栓；802、二号螺栓；803、三号螺栓；
48.2001、下半体；2002、上半体。
具体实施方式
49.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
50.如图1-图10所示，本实施例的用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构，包括大深度模块化auv，大深度模块化auv从一端到另一端依次为多个舱段结构，每个舱段结构的连接口一致，相邻两个舱段结构之间通过分体式卡箍组件50连接；
51.单个舱段结构包括上下对接的下轻外壳6和上轻外壳5，下轻外壳6和上轻外壳5组成空心圆柱体结构，下轻外壳6两端沿轴线方向分别固定有舱段纵梁方管4，舱段纵梁方管4上表面间隔设置有多个带螺孔凸台401，带螺孔凸台401通过紧固件与上轻外壳5固定；
52.分体式卡箍组件50的结构为：包括上下对接的下连接环1和上连接环3，下连接环1设置有间隔的两只，上连接环3设置有间隔的两只，两只下连接环1之间以及两只上连接环3之间均安装抱箍组件7，下连接环1的两端固定有口字型连接块2，口字型连接块2与抱箍组件7的端头配合连接，位于口字型连接块2下方的下连接环1的两端分别设置有向外延伸的方形凸台102，方形凸台102上开有螺纹通孔103，方形凸台102与舱段纵梁方管4配合连接。
53.下连接环1和上连接环3的主体结构相同，均为含有带斜边l形环槽的局部圆环形结构。
54.下连接环1上开有多个间隔的下端面螺孔101。
55.上连接环3上开有多个间隔的上端面螺孔301。
56.抱箍组件7的结构为：包括呈圆弧状的抱箍本体705，抱箍本体705的内侧设置有凹坑706，抱箍本体705的两端通过短销轴704安装带十字通孔圆柱703，带十字通孔圆柱703上通过内六角圆柱头螺栓702安装带螺纹孔圆柱销轴701；两只上连接环3闭合后形成凸起结构302，凸起结构302与凹坑706匹配；口字型连接块2上开有豁口201，带螺纹孔圆柱销轴701与豁口201配合卡接。
57.本实施例的用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的装配方法，包括如下操作步骤：
58.将舱段结构划分为下半体2001与上半体2002两部分；
59.第一步：下连接环1、舱段纵梁方管4、下轻外壳6、螺栓组装成舱段结构的下半体2001；
60.第二步：上连接环3、上轻外壳5、螺栓组装成舱段结构的上半体2002；
61.第三步：将舱段结构的上半体2002对齐置于舱段结构的下半体2001上方，利用长螺栓穿过上轻外壳5的圆孔紧固于舱段纵梁方管4的带螺孔凸台401上，形成舱段结构；
62.第四步：重复上述第一步至第三步的步骤，制作多个舱段结构；
63.第五步：将不同的舱段结构，轴向对齐，将两只口字型连接块2左右安装在两舱段结构对接处，再将两只抱箍组件7上下分别卡入两舱段结构对接处的凸起结构302中，抱箍组件7的圆柱销轴701转入口字型连接块2的豁口201后，收紧抱箍组件7的螺栓，实现舱段结构的整体连接；
64.第六步：完成舱段结构及auv主体结构的装配。
65.实现模块化auv舱段结构及auv整体结构装配后，如需整体脱开某一舱段结构，通过拆卸舱段连接处上下两只抱箍组件7即可。
66.如需单独脱开某一舱段上半体2002，通过拆卸舱段前后连接处上部的两只抱箍组件7即可。
67.本发明的具体结构和功能如下：
68.大深度模块化auv的载体结构由舱段结构一10、舱段结构二20、舱段结构三30、舱段结构四40组成，各个舱段之间的连接接口一致，各个舱段之间均由分体式卡箍组件50连接。
69.典型的，一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构二20由下连接环1、口字型连接块2、上连接环3、舱段纵梁方管4、上轻外壳5(图2所示为局部剖开的上轻外壳5)、下轻外壳6、抱箍组件7、一号螺栓801、二号螺栓802、三号螺栓803等部件组成。通过设计加工不同的上轻外壳5、下轻外壳6外形与长度及舱段纵梁方管4的长度，可形成不同的舱段结构。
70.图2、图3和图4为本发明专利分体式卡箍组件组成及模块连接原理图。分体式卡箍组件50由两只下连接环1、两只口字型连接块2、两只上连接环3、两套抱箍组件7组成。
71.下连接环1、上连接环3的主体结构尺寸与形式一致，均为含有带斜边l形环槽的局部圆环形结构，但下连接环1比上连接环3增加了用于连接舱段纵梁方管4的方形凸台102，并开有两只螺纹通孔103，用于连接舱段纵梁方管4。
72.抱箍组件7由两只带螺纹孔圆柱销轴701、两只内六角圆柱头螺栓702、两只带十字通孔圆柱703、四只短销轴704、抱箍本体705组成，其中抱箍本体705为带环向梯形槽的局部圆环形结构(截面结构形式如图5中凹坑706所示)。将两只抱箍组件7上下分别卡入两舱段结构对接处的梯形截面环向凸环(如图5中凸起结构302所示位置)，抱箍组件7的圆柱销轴701转入口字型连接块2的豁口201处后，收紧抱箍组件7的内六角圆柱头螺栓702，凸起结构302与凹坑706处贴紧后，实现舱段结构的纵向与周向限位，完成舱段间的结构连接。
73.典型的，将舱段结构二20划分为下半体2001与上半体2002两部分，图6为本发明专利一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的下半体2001装配过程示意图，也是舱段结构二20装配第一步。
74.下半体2001由两只下连接环1、两只舱段纵梁方管4、一块下轻外壳6、一号螺栓801、二号螺栓802组成。
75.两只下连接环1的方形凸台102对应插入两只舱段纵梁方管4的两端方管中后，将一号螺栓801拧入舱段纵梁方管4的一号螺栓孔402与下连接环1的螺纹通孔103。下轻外壳6插入两只下连接环1之间的空挡后，将二号螺栓802拧入下轻外壳6两端折边对应的三号螺栓孔601与下连接环1的下端面螺孔101。完成下半体2001装配。
76.图7为本发明专利一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的上半体2002装配过程示意图，也是舱段结构二20装配第二步。上半体2002由两只上连接环3、一块上轻外壳5、二号螺栓802组成。上轻外壳5插入两只上连接环3之间的空挡后，将二号螺栓802拧入上轻外壳5两端折边对应的二号螺栓孔501与上连接环3的上端面螺孔301。完成上半体2002装配。
77.图8为本发明专利一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的上、下半体装配过程示意图。舱段结构二20装配第三步，将舱段结构二20的上半体2002对齐置于下半体2001上，利用三号螺栓803穿过上轻外壳5的圆孔紧固于舱段纵梁方管4的带螺孔凸台401上，形成典型的舱段结构二20。
78.重复以上三个步骤，可完成舱段结构一10、舱段结构三30、舱段结构四40等不同舱段结构的装配。
79.图9为本发明专利不同舱段之间合拢装配过程示意图，将不同的舱段结构，轴向对齐，将两只口字型连接块2左右安装在两舱段结构对接处，再将两只抱箍组件7上下分别卡入两舱段结构对接处的梯形截面环向凸环(如图5中凸起结构302所示位置)，抱箍组件7的
圆柱销轴701转入口字型连接块2的豁口201后，收紧抱箍组件7的内六角圆柱头螺栓702，实现不同的舱段结构间整体连接。
80.图7为采用本发明专利实现的舱段模型整体拆装与部分拆装过程示意图。当拆除上下两只抱箍组件7时，不同的舱段之间可整体脱开。当拆除前后两只抱箍组件7，某一舱段部分的舱段上半体2002可单独脱开。这是本发明专利一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构的主要优点。
81.本发明针对一些大深度模块化auv载体结构其舱段本身并非水密，舱段相关耐压设备、水密舱独立布置在舱段内部，使用传统水密模块连接方法与舱段结构形式并不适用。采用一种用分体式卡箍组件连接的模块化auv舱段结构及装配方法，实现大深度模块化auv的不同模块间整舱段的连接与脱离或单个模块上下部分连接与脱离，极大便利了各舱段结构内部设备的安装与维修。
82.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。