开源水下探测航行器机架结构设计

　　这套水下航行器的机架结构，核心服务于浅水域近程观测、水下结构巡检、小型水域科考作业等场景，适配内陆湖泊、近岸浅海、养殖水域、水工建筑周边的水下探查需求，可搭载小型摄像模组、照明模块、水质传感单元完成近距离水下信息采集作业，无需大型作业船配合，单人即可完成岸边布放与回收操作。从结构设计逻辑来看，整体采用开放式框架布局，没有采用全密封承压舱集成式设计，核心电子承压舱独立布置在框架中部的预留安装位，框架本身仅承担各功能模块的承载、定位与水下姿态稳定作用，这种设计的优势在于模块拓展性极强，使用者可根据作业需求灵活调整搭载模块的位置，无需重新加工整体承力结构。框架主体采用板材切割拼接的成型方案，所有承力板件上预留了规则排列的安装孔位，

　　孔位间距按照通用小型电子模块的安装尺寸做了适配，垂直推进器、水平推进器的安装座直接与框架板件一体成型，省去了额外的连接转接件，既减少了整体装配的零件数量，也降低了水下连接部位松动脱落的风险。框架前部预留了摄像与照明模块的安装平面，安装面与框架主体呈固定倾角，可保证航行器正前方的观测视野无遮挡，同时避免推进器运转产生的紊流直接干扰镜头前方的水体，减少水下观测时的画面抖动。两侧的水平推进器安装位对称布置，推力轴线与框架重心平面重合，可保证水平航行时的姿态稳定，不会出现单侧推力偏置导致的航行偏航；垂直推进器布置在框架重心的正上方位置，推力线穿过整体重心，上浮下潜动作时不会出现机体倾斜，方便定点悬停作业时的姿态保持。

　　框架顶部预留了浮力材料的安装空间，可根据实际搭载模块的重量调整浮力块的尺寸与安装位置，保证整机在水中处于微正浮力状态，即使动力系统意外断电，航行器也能缓慢上浮至水面，避免设备沉底丢失。从安装边界来看，框架整体长宽尺寸控制在小型便携设备的范畴内，可直接放入常规尺寸的装备收纳箱，所有外接模块的安装面都做了避空设计，安装螺丝不会突出框架外表面，避免布放回收时剐蹭线缆或者岸边障碍物。框架下部预留了配重块的安装槽位，可根据作业水域的盐度调整配重重量，适配淡水、咸水不同水域的浮力特性，保证航行器在不同水体中都能保持稳定的悬停姿态。结构上的镂空设计一方面是为了减少水下航行的阻力，让水流可以顺畅穿过框架内部，降低推进器的动力损耗，

　　另一方面也能减少框架整体的重量，提升岸上携带的便携性，同时镂空位置可以方便使用者在岸上快速检查各模块的连接状态，出现线缆松动时可以直接在框架外部完成操作，无需拆解整体结构。电子舱的安装位做了多重固定点设计，可适配不同尺寸的圆柱形密封舱，密封舱通过抱箍与框架连接，抱箍的安装孔位预留了调节余量，可根据密封舱的直径调整抱箍的固定位置，无需重新打孔加工。框架尾部预留了线缆 tether 的固定结构，可将水面连接线缆牢固固定在框架上，避免航行时线缆拉扯导致的接口松动，同时线缆固定点与框架重心位置接近，不会因为线缆的拖拽力导致航行姿态倾斜。在实际作业场景中，这种开放式框架结构的维护成本极低，水下作业后只需用清水冲洗框架表面的泥沙即可，没有复杂的封闭腔体容易积存污物，板件拼接的结构如果出现局部损坏，只需单独更换对应的板件即可，无需整体报废，非常适合开源项目用户自行加工制作，普通的板材切割设备即可完成所有零件的加工，不需要复杂的模具或者五轴加工设备，个人爱好者也能根据自身需求修改局部板件的结构，调整搭载模块的布局。框架的边角位置都做了圆角处理，避免水下作业时剐蹭水生生物或者水工结构表面，也能防止布放回收时划伤操作人员。推进器的安装位做了水流导向的结构设计，可减少推进器尾流的紊流干扰，提升推进效率，同时推进器与框架之间预留了足够的间隙，避免杂物缠绕螺旋桨时直接卡滞在框架结构上，清理杂物时可以直接从间隙位置操作，无需拆解推进器。