CN101402396B - 潜水器应急释放装置模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种潜水器应急释放装置模块。它包括释放装置母体，释放装置母体上开有十字交叉的孔，十字交叉的孔的垂向孔的上部固定安装失电吸盘式电磁铁、下部安装芯棒，芯棒的中部加工有两平面，平面末端具有倒角小斜面，十字交叉的孔的横向孔中安装阀杆和止推片，阀杆端部设置电磁铁，阀杆上套装弹簧，阀杆端部和电磁铁与芯棒的中部的平面配合，横向孔外由端盖封闭，垂向孔的上方由密封舱端盖封闭且密封舱端盖与释放装置母体之间有用于放置电路与电池组件的密封舱。

Description

潜水器应急释放装置模块

(一)技术领域

本发明涉及的是一种潜水器应急释放装置，具体地说是一种应用在潜水器上，利用电磁铁的吸合原理来进行对载物释放的水下装置。

(二)背景技术

潜水器及其它水下作业设备是探索海洋环境和开发海洋资源的重要装备，自身的可靠性和安全性是反映其智能程度的重要依据。当潜水器或水下作业设备出现故障，无法完成任务，乃至部件失效，系统失灵，危机运行安全时，需要采取紧急释放压载、救生信标浮球等方法，以使机器人无动力浮出水面，并通过信标确定出事地点，等待救援，以减少经济及技术损失。潜水器应急释放装置成为潜水器和其它水下作业设备的可靠作业、安全运行的重要保障。

同时，针对复杂的水下环境，对潜水器应急释放装置的系统结构与控制驱动方式都提出了更高的要求，既要保证结构的稳定、密封的可靠，又要实现控制的冗余、驱动的可行，使其成为集机械设计、电气控制及软件算法于一身的机电一体化装置。目前，国内的相似产品主要有：沈阳自动化所的“探索者号CR02”，释放装置采用电磁装置和电爆管，压载类型为应急压载、蓄电池组和信标浮球。哈尔滨工程大学的智水系列，释放装置采用机电装置和电爆管，压载类型为应急压载浮球。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种电路与机械相结合，能够为水下机器人及其它水下设备释放压载或浮球提供一种可行方案的潜水器应急释放装置模块。

本发明的目的是这样实现的：它包括释放装置母体，释放装置母体上开有十字交叉的孔，十字交叉的孔的垂向孔的上部固定安装失电吸盘式电磁铁、下部安装芯棒，芯棒的中部加工有两平面，平面末端具有倒角小斜面，十字交叉的孔的横向孔中安装阀杆和止推片，阀杆端部设置电磁铁，阀杆上套装弹簧，阀杆端部和电磁铁与芯棒的中部的平面配合，横向孔外由端盖封闭，垂向孔的上方由密封舱端盖封闭且密封舱端盖与释放装置母体之间有用于放置电路与电池组件的密封舱。

本发明的工作原理如下：拟定条件为一个单元下挂一定质量的挂载，在没有得到陆基指令前不抛载重物，在得到指令后抛载；另外，在遇到水下断电等紧急情况时能够自动抛载，实现水下机器人的紧急上浮，保证仪器的安全。

本发明的结构设计特点如下：

1.采用电磁铁装置，即时触发，掉电触发。

2.采用失电式吸盘电磁铁与普通电磁铁相结合方式。

3.在机构上采取力的放大结构。使用较小的电磁铁承受较大的载荷。

4.适应于水下工作深度的要求(500米以下为深海)，在结构设计中设计的总体结构尺寸小，水下电器仓的密封性能好，与水下机器人的电气接口和与载体的安装能兼容匹配。

本发明的工作特点如下：

装置在正常工作时只对零件电磁铁7进行供电，而零件电磁铁7需要的电流很小，解决了长时间水下工作的供能问题，保证了装置的低能耗，保证了在系统失去能源的情况下的可靠释放，装置有即时触发特性，本装置设定的初始载荷较小，在经过对电磁铁的置换后可使载荷增大，而仍然保持了装置的小巧及低能耗的特点。

(四)附图说明

图1是本发明的水下潜水器释放装置模块主剖视图；

图2是本发明的水下潜水器释放装置模块俯剖视图；

图3本发明的零件芯棒主视图；

图4是图3的剖视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

本发明有以下几部分组成：开槽圆柱头螺钉1、密封舱端盖2、O形密封圈3、释放装置母体4、失电吸盘式电磁铁5、圆柱销6、电磁铁7、弹簧8、阀杆9、止推片10、端盖11、芯棒12、开槽圆柱头螺钉13、开槽圆柱头螺钉14和密封垫片15(如附图1，附图2所示)。零件的安装连接是O形密封圈3套在密封舱端盖2上为一体，并用开槽圆柱头螺钉与释放装置母体4相连接形成密封舱用于放置电路与电池组件，电磁铁7、弹簧8、阀杆9、止推片10、端盖11顺次装入母体侧面并用螺钉固定完成连接。

其中，零件开槽圆柱头螺钉1、密封舱端盖2、O形密封圈3、释放装置母体4、止推片10、端盖11、开槽圆柱头螺钉13、开槽圆柱头螺钉14和密封垫片15为装置结构体，不实现装置的释放作用。但是由于装置的工作条件是在深海中工作，所以要求装置要有一定的抗压性能及耐腐蚀性能，上述主要结构体零件采用特种铝材加工。

零件失电吸盘式电磁铁5具有以下特征：结构是中间为普通电磁铁，旁边缠绕电线。在电磁铁没有上电的时候具有一定的吸引力，在加载工作电压的时候电磁铁完全失去电磁吸引力，而且电磁吸引力小于挂载的重力。

零件芯棒12(见附图3)是本装置的关键部件，采用调制钢材料并进行离子镀处理，保证芯棒12不被腐蚀，具有耐磨耐热和润滑的作用，其中部的两平面与零件阀杆9内部安装的电磁铁7相配合压紧(见附图1)；平面末端具有倒角小斜面，为芯棒12的工作面。在安装完成以后，零件止推片10和端盖11是固定不动的，这时候弹簧8就会给阀杆9预紧推力，使得阀杆9在安装的过程中能贴紧芯棒的中部平面。由于弹簧预紧力的存在，芯棒12的倒角小斜面会得到一个向上的分力，但是这个力很小，不足以克服挂载的重力，但是安装在阀杆内的电磁铁7通电后，会使这个力变大，使挂载不脱离母体。

零件开槽圆柱头螺钉1、密封舱端盖2、O形密封圈3、释放装置母体4、开槽圆柱头螺钉14和密封垫片15的作用是形成一个密封的空腔，用于安装装置的驱动电路与装置的工作电池，零件密封舱端盖2上开有孔，用金属密封电气接头密封，是装置与外界连接，为电池提供外部能源与信号传输的接口。

本发明的安装与抛载工作是这样实现的：将载物挂在零件芯棒12的挂钩上，令装置通电，将芯棒装入零件释放装置母体4中，即可完成安装过程；正常情况下，在零件失电吸盘式电磁铁5或零件电磁铁7单独加载工作电压的情况下，都会使系统抛载；只有在零件失电吸盘式电磁铁5不加载工作电压且零件电磁铁7加载工作电压时才会保持载物不抛。在安装完成以后，零件止推10和端盖11是固定不动的，这时候弹簧8就会给阀杆9一个预紧推力，使得阀杆在安装的过程中能贴紧芯棒的铣削(中部)平面。由于预紧力的存在，弹簧会给倒角小斜面一个力，这个力的分力会给阀杆一个向上的力，但是这个力很小，不足以克服挂载的重力，但是安装在阀杆内的小电磁铁通电后，会使这个力变大，使挂载不脱离母体。

系统设定了超时抛、掉电抛和指令抛三种工作实施方案，其具体实施过程如下：

本发明的超时抛实施方案如下：超时抛，在潜水器水下工作的时间超过了预定的时间后，系统抛载；系统的预定时间又可编程定时器控制，当系统的工作时间超过了预定时间后，可编程定时器执行抛载指令，零件电磁铁7失去工作电压，零件芯棒12小角度工作斜面的力由于安装在零件阀杆9内的零件电磁铁7失电而变小，由于受到重力的分力零件阀杆9向零件端盖11方向移动，零件止推片10的作用是阻止零件弹簧8随零件阀杆9向零件端盖11方向移动。但是由于止推片上面开槽，并不影响零件阀杆9的运动。零件阀杆9向零件端盖11运动，直到工作斜面与零件芯棒12工作斜面完全脱开为止。这时候零件芯棒12上面只有零件失电吸盘式电磁铁5的力，不足以克服挂载的重力，使零件芯棒12沿零件释放装置母体4中的孔向下运动，挂载脱离装置。

本发明的掉电抛实施方案如下：当系统断电时，系统自动抛载；由于系统断电零件电磁铁7失去工作电压，零件芯棒12工作斜面的力由于安装在零件阀杆9内的零件电磁铁7失电而变小，由于受到重力的分力零件阀杆9向零件端盖11方向移动，零件止推片10的作用是阻止零件弹簧8随零件阀杆9向零件端盖11方向移动。但是由于止推片上面开槽，并不影响零件阀杆9的运动。零件阀杆9向零件端盖11运动，直到工作斜面与零件芯棒12工作斜面完全脱开为止。这时候零件芯棒12上面只有零件失电吸盘式电磁铁5的力，不足以克服挂载的重力，使零件芯棒12沿零件释放装置母体4中的孔向下运动，挂载脱离装置。

本发明的指令抛实施方案如下：当装置上搭载的指令系统接收到装上的人员正常指令抛载时，系统抛载。机构的工作原理与掉电抛和超时抛相同。

本装置抛载时，使零件电磁铁7失去工作电压即可抛载，此时抛载动作由于机构失效无法完成时，将零件失电吸盘式电磁铁5通工作电压，失电式电磁铁失去吸力，这时候零件芯棒12上面只有零件电磁铁7与零件弹簧8的力在小角度工作斜面的向上分力，不能克服挂载的重力，零件芯棒12沿零件释放装置母体4中的孔向下运动的趋势，把零件阀杆9向零件端盖11方向推开，将压载抛出，实现了执行级的双保险。

Claims (2)

1.一种潜水器应急释放装置模块，它包括释放装置母体，其特征是：释放装置母体上开有十字交叉的孔，十字交叉的孔的垂向孔的上部固定安装失电吸盘式电磁铁、下部安装芯棒，芯棒的中部加工有两平面，平面末端具有倒角小斜面，十字交叉的孔的横向孔中安装阀杆和止推片，阀杆端部设置电磁铁，阀杆上套装弹簧，阀杆端部和电磁铁与芯棒的中部的平面配合，横向孔外由端盖封闭，垂向孔的上方由密封舱端盖封闭且密封舱端盖与释放装置母体之间有用于放置电路与电池组件的密封舱。

2.根据权利要求1所述的潜水器应急释放装置模块，其特征是：密封舱端盖上开有孔，该孔用金属密封电气接头密封。

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