水下ROV配套鞋跟式橡胶支撑构件

做水下ROV配套结构设计快八年，这类鞋跟构型的橡胶支撑件是近岸大陆架管道勘测作业里很容易被忽略但直接影响作业稳定性的零件。最早接触这类构件是在做Panther Plus级工作级ROV的配套改造项目里，当时现场反馈从井口到大陆架段的测量管道布放时，硬质支撑件容易磕碰管道防腐层，遇到硬质海床还会出现支撑点滑移，导致测量传感器偏移校准值，后来才敲定用这种带倾斜鞋跟构型的橡胶件做支撑接触端。从功能特性来说，这个构件的核心作用是在ROV坐底作业或者托举测量管道时，提供足够的摩擦阻尼同时缓冲硬接触冲击，橡胶材质的邵氏硬度要控制在65-70HA区间，太软会导致支撑形变量过大影响ROV整体姿态稳定性，太硬又失去缓冲和防滑的作用，鞋跟式的倾斜面设计是为了适配海床不平整的倾角，不管是15度以内的硬质泥沙底还是附着贝壳的岩质底，都能保证至少80%的接触面积贴合支撑面。设计的时候最先卡的是安装边界，因为要适配ROV底部的通用安装铝梁，安装孔位的中心距严格匹配铝梁的20mm标准槽距，四个沉头孔的深度要刚好容纳M5内六角螺丝的头部，不能突出橡胶接触面否则会刮蹭管道防腐层，构件整体的高度控制在42mm，不能超出ROV底部声呐的探测盲区下限，不然作业时会被声呐识别成障碍物干扰避障系统。建模的时候我习惯先在Autodesk Inventor里先搭安装铝梁的基准装配体，先把铝梁的槽位、轮组的运动包络面先画出来做干涉检查，因为ROV底部的行走轮在越障时会有上下12mm的跳动量，橡胶支撑件的边缘必须和轮组的运动包络留至少3mm的间隙，不然轮组跳动时会蹭到橡胶件导致卡滞。画橡胶本体的时候先做基准曲面，鞋跟的倾斜面角度是按照现场统计的海床平均倾角12度来做的，然后做安装孔的布尔切除，沉头孔的位置要加2mm的金属衬套嵌件，不然反复拆装螺丝会把橡胶安装孔扯裂，最后做边缘的R3圆角过渡，避免尖锐棱边在受压时出现应力集中导致橡胶撕裂。实际装配测试的时候要注意，橡胶件和铝梁安装面之间要加一层0.5mm的丁基橡胶密封垫，防止海水渗入安装缝隙腐蚀铝梁表面，螺丝的锁紧扭矩控制在2.5N·m，扭矩太大会把橡胶压溃导致形变量超出设计值，太小则容易在水下紊流冲击下出现松动。这类支撑件除了ROV坐底支撑用，还能在管道临时布放时当缓冲垫使用，单块构件的额定静载荷是120kg，四件配套使用就能满足中型工作级ROV的全重支撑需求，哪怕在有0.8m/s流速的水下环境里，橡胶面和海床的摩擦系数也能达到0.6以上，不会出现支撑滑移的问题。