[发明专利]适用于水下作业的离心叶轮式伯努利吸盘

说明书

本发明公开了一种适用于水下作业的离心叶轮式伯努利吸盘。防水直流电机同轴安装在吸盘外壳的一端面上，吸盘外壳的另一端面同轴布置有伯努利底盘，吸盘外壳的另一端面开设有中空腔，离心叶轮同轴布置于中空腔内，离心叶轮的环形壳外壁与吸盘外壳内侧壁之间留有间隙，防水直流电机中心的输出轴穿过吸盘外壳与离心叶轮中心的旋转轴连接；吸盘外壳的环形端面固定在圆环形的伯努利底盘的一端面上，伯努利底盘的另一端面设有环形凸台。本发明将离心叶轮式吸盘与伯努利效应相结合，具有更大的吸附力，并且将吸盘内腔高速流出的水进行二次利用，提高了能源的利用效率。本发明结构简单，控制方便，安装便捷，可实现大规模制造和工程应用。

技术领域

本发明公开了一种水下吸盘，具体涉及一种适用于水下作业的离心叶轮式伯努利吸盘。

背景技术

水下吸附技术与水下抓取技术是开展水下勘测与作业的关键技术之一，被广泛应用于海洋地质勘测、资源勘探及矿产评估、深海打捞等诸多领域，完成诸如水下取样、水下打捞、水下吸附等多种作业。传统的水下抓取技术多采用机械抓取装置，存在设计复杂以及操作不便等问题，难以适应诸多不规则形状的物体，有可能对抓取物造成损伤，且在无水环境下无法进行吸附。

机器人技术一直都是学术和工业界的研究热点之一，近年来，伴随着机器人被广泛应用于各个领域之中，特种机器人技术也得到了飞速的发展。区别于工业和服务机器人，特种机器人面向于解决专业领域内的难点问题，因此需要在一些特殊的功能和需求上进行细化和加强。而水下爬壁机器人作为特种机器人的一个新的重要分支，在海洋装备清洗、水下结构物勘探以及水利设备维护中扮演着十分重要的角色。但是如何实现在不同分类的表面上的稳定吸附，一直都是水下爬壁机器人的研究难点之一。

水下爬壁机器人最常见的吸附技术为铁磁吸附技术，利用磁体或电磁铁间的相互作用产生吸附力，仅适用于铁磁性壁面，较多应用于船舶工业。水下ROV或AUV多采用螺旋桨作为动力源，也有将螺旋桨产生的推力作为水下爬壁机器人的吸附技术，但由于螺旋桨推力吸附较难控制且水流扰动太大，不适于观测。负压吸附技术则是利用离心泵或离心风机将吸盘内的水抽出，形成局部负压，负压吸附技术属于接触式吸附，较依赖于密封技术，吸盘本体或连接管路较容易发生堵塞，从而造成吸附失效。

如公布号CN110054073A的发明专利文献公开的一种凸起式真空吸盘，该吸盘由导气管、吸盘支架和吸盘膜组成。工作时先由外力将吸盘膜压在吸附壁面上，吸盘与吸附表面之间的液体被挤出，压平的吸盘膜与吸附表面的全贴合形成密封，对吸盘进行抽气，支架壳内形成真空，此时吸盘膜脱离吸附表面产生真空，以此产生吸附力。该吸盘首先得有稳定的外力预紧，在水下有水流冲击的情况下难以办到；其次吸附表面必须光滑平整，因此无法适用于粗糙表面；该吸盘需要制造真空的抽气装置，所占体积较大，在水下难以携带；吸盘膜多次使用会造成磨损。

如公布号CN112478109A的发明专利文献公开的一种适用于水下作业的伯努利吸盘，该吸盘包括吸附主体和吸附主体内的推进器组成。该吸盘通过螺旋桨制造环境流动，通过吸附面底部的支撑结构，在吸附面与壁面之间形成流动间隙，因为吸附面的伯努利效应和螺旋桨的反作用力形成整个吸盘的吸附力。这种设计的优点是结构简单，控制方便，制造与安装便捷。但是采用螺旋桨作为吸盘动力源，会导致水流扰动较大，影响水下观测；另外支撑结构在粗糙表面上容易发生磨损。

此外单独离心叶轮式吸盘吸附力大小有限，若要执行反作用力较大的水下钻凿工作时，需要配置多个吸盘，且所要求的功率较大。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种适用于水下作业的离心叶轮式伯努利吸盘。

本发明采用的技术方案是：