水下机器人推进器动密封自修复技术

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1、水下机器人推进器动密封自修复技术摘要海洋是地球生命的摇篮，是继陆地之后人类发展的第二大战略空间。21世纪，人类面临着人口迅速增长，自然资源枯竭等难题，而海洋拥有丰富的水资源，是人类未来淡水资源的主要来源，还蕴含着大量的石油，天然气，可燃冰等能源，还包含铜、锰、镍、钴等各种矿产元素及形形色色的生物资源，基于此人类的目光逐渐伸向海洋，随着对海洋的开发不断的深入和加强，水下机器人成为探索和研究海洋必不可少的工具，发展水下机器人对提升我国的海洋研究能力和发展海洋战略具有重要作用。水下机器人的可靠性直接决定着水下机器人能否完成任务，而水下机器人推进器是水下机器人故障的主要来源，对水下机

2、器人推进器进行故障模式和故障机理进行分析对提升水下机器人可靠性具有重要意义。本文针对动密封系统由于电机轴高速旋转和高水压的情况下易磨损失效导致漏水这一故障，提出动密封自修复技术设计方案。动密封自修复系统主要包括传感器模块，信号处理模块，MCU模块，电源模块，电机凸轮推进机构，动密封冗余机构，电机螺旋桨推进模块等。电源模块为各个模块提供电源，温湿度传感器选用DHT-11，置于艉轴动密封处，在水下机器人不做翻转运动的条件下，当艉轴处动密封磨损时水下机器人温湿传感器最先检测到湿度的变化，湿度传感器的信号经过调理放大电路处理送入单片机，从而单片机判断水下机器人艉轴动密封处是否漏水；温

3、度传感器检测轴的温度，传感器信号经过调理放大电路处理送入单片机，单片机通过调节电机的转速来降低温度。单片机是整个动密封系统的控制中心，处理传感器信号并凸轮电机和螺旋桨电机的旋转。电机凸轮推进机构是电机旋转带动凸轮机构旋转，通过凸轮机构带动插销上下运动，从而控制压缩的弹簧在动密封系统磨损失效的情况下释放，推动动密封冗余机构与水下机器人内壁密封连接，从而防止在机器人水下机器人艉轴处密封失效的情况下不漏水，能够继续完成任务。最后通过实验论证，用水压泵模拟2MPA的水压，将螺旋桨推进器转速控制在766r/min,分两组检测，一组用未磨损的O型密封圈，一组用已磨损的O型密封圈，持续工作

4、260h和780h后，观察弹簧是否释放，湿度传感器检测內舱是否渗水，实验结果证明自修复系统在动密封磨损失效的情况下启动，并能起到密封的作用，论证了自修复系统的可行性。关键词：水下机器人；O型密封圈；动密封；自修复DynamicSealSelf-repairingSystemofPropulsionforUnderwaterVehicleAbstractThereliabilityofunderwatervehicledirectlydecidesthatiftheunderwatervehiclecanfulfillthemission.Underwatervehiclepr

5、opelleristhemainsourceofunderwaterrobotfailure.Itisofgreatsignificancethattheunderwatervehiclefailureofunderwatervehiclepropellerfailuremodeandfailuremechanismwasanalyzedtoimproveunderwatervehiclereliability.Basedondynamicsealsystemduetothemotorshaftathighspeedandhighpressureeasilyleadtolea

6、kageandwearfailureundertheconditionofthefault,dynamicsealdesignofself-healingtechnologyisputforward.Dynamicsealself-repairingsystemmainlycomprisessensormodule,signalprocessingmodule,MCUmodule,powermodule,motorpropulsionmechanism,dynamicsealredundancyandmotorpropellerpropulsionmodule,etc.Pow

7、ermoduleprovidespowerforeachmodule.DHT–11isselectedastemperatureandhumiditysensor,whichisinthesternshaftseal.Undertheconditionthatunderwatervehicledonotturnovermovement,whenthesternshaftdynamicsealwears,underwatervehiclefirstlydetectschangesintemperature