CN101462585A

CN101462585A - 水下定深释放装置

Info

Publication number: CN101462585A
Application number: CNA2009100712382A
Authority: CN
Inventors: 王玉甲; 张铭钧; 于德斌; 褚振忠; 赵文德; 徐建安
Original assignee: Harbin Engineering University
Current assignee: Harbin Engineering University
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: CN101462585B

Abstract

本发明提供的是一种水下定深释放装置。它包括底座、上盖、活塞、皮囊、爆破片，上盖的桶底位置开有通孔，皮囊中装满甘油，活塞和皮囊置于上盖中，爆破片夹在底座和上盖之间，底座和上盖之间通过螺栓紧固，上盖的侧壁上靠近桶底的位置开有钢珠孔，上盖外套装承重套筒，承重套筒上开有与上盖侧壁上的钢珠孔相对应的钢珠孔，钢珠孔中有钢珠，装承重套筒有钢珠挡圈，底座上连接压载。本发明具有相对便宜，承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单，易于检测和控制，且控制精度高，而且在预先确定的海洋深度里都能够适用和可行等优点。可应用于水下机器人、水下工程机械及水下装备。

Description

水下定深释放装置

(一)技术领域

本发明设计的是一种水下释放装置，特别是一种适合依靠自身分离固定深度释放的机械结构。

(二)背景技术

随着陆地不可再生资源的日渐枯竭，占地球面积49％的海洋中的丰富资源，已成为人类争相开发的宝贵财富和空间，开发利用海洋资源已经上升到关系国家发展的战略高度，为了获得这些公共资源，许多国家投入了大量的人力、物力、财力进行水下机械的开发研究。水下机器人是我国大洋战略的重要组成部分，也是海防的重要载体，在未来的海洋开发及水下作战中将发挥越来越重要的作用。但水下机械的研究费用昂贵，开发周期长。同时，由于其在水下工作，很容易发生意外而丢失。所以，给水下机械配置出现故障时的安全保障系统是十分必要的。

智能水下机器人(AUV)工作时完全脱离母船和岸基，深海作业环境是非常恶劣的，常面临着各种各样的危险。例如：失去动力、超过工作深度极限、电池舱进水、控制系统失灵等紧急情况，推进系统出现故障等。而且智能水下机器人是投入大量的人力、物力和财力的高技术的集成体，每次实验或作业所获得的资料或数据具有极大价值，很多时候都涉及国家机密。如果因故障造成机器人失事沉入海底或丢失，将会造成极大损失，对海洋开发和研究的影响也是非常大的。因此，为确保机器人能够安全回收，使其能够自动上浮，需要在额定工作深度内，特别是在控制系统失灵的时候，需要靠自主方式将可抛压载，甚至电池舱、推进器等重物抛弃，利用自身正浮力浮到水面。因此定深释放装置是智能水下机器人安全保障系统中必要的安全保障装备。

水下定深释放装置是一个可在水下环境通过自身破坏、分离实现释放载荷的装置。通常，水下机器人在工作时，其受到的水下压力为每10米为一个大气压，那么在设计水下机器人时，要充分考虑到各个部件的耐压强度，保证机器人在水下能够安全工作。而且机器人在水下工作的深度是有一定极限的，如果超过工作极限则机器人部件就有被压坏的危险。

中国期刊全文数据库，1998年第2其中刊登的《水声释放器的水下释放装置》的文章中涉及的释放装置，主要是靠电磁铁为主驱动，类似棘轮机构的释放装置。

专利申请号为01107759.x，名称为《水下释放装置及其释放方法》的专利文件中公开的技术方案，主要是一种靠电引爆炸药爆炸实现分离的一种释放装置，属于火工类的操作。

专利申请号为200520097153.9，名称为“水下作业自救释放装置”的专利文件中公开的技术方案，利用快速接头方式连接释放装置和自救信标浮球。利用钢珠定位，销轴锁紧，一旦需要采取自救作业时，利用控制信号使电机动作，移动销轴，使钢珠不起作用，实现抛掉重载并释放出自救信标浮球，其第二层保险为电爆管，当电机出现故障不能工作时，由电流引爆电爆管，靠爆炸产生的气体推动销轴，同样达到释放目的。其总体上属于机电类和火工类释放。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种利用水下压力传递和自身破坏进行工作，承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单的水下定深释放装置。

本发明的目的是这样实现的：它包括底座、上盖、活塞、皮囊、爆破片，上盖的桶底位置开有通孔，皮囊中装满甘油，活塞和皮囊置于上盖中，爆破片夹在底座和上盖之间，底座和上盖之间通过螺栓紧固，上盖的侧壁上靠近桶底的位置开有钢珠孔，上盖外套装承重套筒，承重套筒上开有与上盖侧壁上的钢珠孔相对应的钢珠孔，钢珠孔中有钢珠，装承重套筒有钢珠挡圈，底座上连接压载。

本发明还可以包括：

1、所述的爆破片密封夹在两层夹持器之间然后夹在底座和上盖之间。

2、活塞与皮囊上端用强力胶粘结。

3、所述的钢珠挡圈由钢珠挡圈一和钢珠挡圈二两部分组成。

4、钢珠的直径大于上盖壁厚、半径小于上盖壁厚。

对于大潜深自治式水下机器人，其安全保障系统的释放装置要具有多重保险，以提高系统的可靠性。当智能水下机器人在水下工作出现故障时，主要依靠自我诊断来判断故障或外界监控来实施控制自救，而当控制系统也出现故障时，则控制类的自救就难以发挥作用，此时就需要定深释放装置作为最后的自救手段；或者有的水下机器人只有定深释放装置作为自救的手段。

本发明是利用水下压力传递和自身破坏进行工作的装置。具有相对便宜，承受载荷大、重量轻、体积小，安装简单，易于检测和控制，且控制精度高，而且在预先确定的海洋深度里都能够适用和可行等优点。可应用于水下机器人、水下工程机械及水下装备。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)采用爆破片为压力破坏关键部件，没有任何需要控制的部分，使装置具有释放可靠、结构小，承受载荷大，连接可靠、装卸方便的优点。

(2)装置内受压力而破坏后，分离开的是上盖以下部分，没有功耗，并具有可调换的特点。

(3)采用小型化、轻量化、独立结构设计，与水下机器人或水下机械装备本体之间采用螺栓连接，安装灵活、方便。

(4)释放装置大部分是由高强度铝制作，解决了有铁锈和电解的问题，并可以减少总体重量，螺栓都是用镍或者铬合金。

(5)释放装置的工作无需任何能源，只要在水下达到额定深度，压力满足爆破片爆破压力，装置就能够工作，特别适合为水下机械提供最后一道安全保障。

(四)附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2夹持器与爆破片组装视图；

图3安装钢珠与承重套筒初始位置视图；

图4安装钢珠与承重套筒最后位置视图。

(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：

其主要组成包括承重套筒1、钢珠挡圈一2、钢珠挡圈二3、钢珠4、活塞5、皮囊6、上盖7、夹持器8、爆破片9、密封圈10、螺栓11、底座12、螺栓13和压载14等部件组成的装置。底座12和上盖7为带有外折边的桶状。

其中底座12为空腔结构，上盖7和承重套筒1壁上各有三个钢珠孔，可以使钢珠4在其中滑动，钢珠4直径大于上盖7壁厚、半径小于上盖7壁厚，承重套筒1有螺纹孔，作为整个装置联结固定用，承重套筒1内开有环形槽，内沿可遮蔽钢珠4。活塞5与皮囊6上端用强力胶粘住，装在上盖7内，皮囊6内装满甘油，密封好的夹持器8与爆破片9，如图2，以及底座12依次装在皮囊6下面，用螺栓11将以上件紧固，此时上盖7与夹持器8之间靠皮囊6实现密封，底座12上开有密封槽，底座12与夹持器8之间靠密封圈10密封。承重套筒1外径开有细牙螺纹，套装在上盖7上，上盖7壁上的钢珠孔与承重套筒1壁上的钢珠孔对准，且直径相同，可以将钢珠4推入孔内，如图3，向上提起承重套筒1后，钢珠4在活塞5的阻止下不会进入到上盖7内，承重套筒1开孔处的孔壁与钢珠4配合能够限制承重套筒1左右转动，而且承重套筒1内沿作用点在小于钢珠4半径处，如图4。承重套筒1外径开有螺纹，钢珠挡圈一2和钢珠挡圈二3拧紧在承重套筒1上，将钢珠孔封住，阻止钢珠4从孔中滑出，钢珠挡圈一2和钢珠挡圈二3之间起到锁紧作用。压载14和底座12之间用螺栓13连接。

在水下工作时，水主要从承重套筒1的通孔进入到上盖7内，将压力传递给爆破片9。当工作深度达到额定深度，压力达到爆破片9爆破压力时，爆破片9破碎，皮囊6中的甘油瞬时被压至底座12的空腔内，同时活塞5连同皮囊6一同被压至爆破片9处。由于活塞5向下移动，则不再挡住钢珠4向上盖7内运动，上盖7以下部件在压载14的作用下带着钢珠4有向下的运动趋势，钢珠在承重套筒1壁内沿的作用下，向上盖7内滚动，由于承重套筒1内沿不再卡住钢珠4，上盖7与承重套筒1分离，实现压载抛14出。

整套装置的工作条件是在深海中工作，所有部件要具有耐腐蚀性能，并且底座12的腔体壁厚要满足耐压要求，上述主要零件均采用高强度铝加工。整套装置可以置于舱体内，也可以安装的舱体外部。可以实现向水下抛压载或向上抛漂浮物，向上抛漂浮物时，需要抛弃物浮力大于承重套筒1重力。本装置可实现大负载的释放。

Claims

1、一种水下定深释放装置，它包括底座、上盖、活塞、皮囊、爆破片，其特征是：上盖的桶底位置开有通孔，皮囊中装满甘油，活塞和皮囊置于上盖中，爆破片夹在底座和上盖之间，底座和上盖之间通过螺栓紧固，上盖的侧壁上靠近桶底的位置开有钢珠孔，上盖外套装承重套筒，承重套筒上开有与上盖侧壁上的钢珠孔相对应的钢珠孔，钢珠孔中有钢珠，装承重套筒有钢珠挡圈，底座上连接压载。

2、根据权利要求1所述的水下定深释放装置，其特征是：所述的爆破片密封夹在两层夹持器之间然后夹在底座和上盖之间。

3、根据权利要求1或2所述的水下定深释放装置，其特征是：活塞与皮囊上端用强力胶粘结。

4、根据权利要求1或2所述的水下定深释放装置，其特征是：所述的钢珠挡圈由钢珠挡圈一和钢珠挡圈二两部分组成。

5、根据权利要求3所述的水下定深释放装置，其特征是：所述的钢珠挡圈由钢珠挡圈一和钢珠挡圈二两部分组成。

6、根据权利要求1或2所述的水下定深释放装置，其特征是：钢珠的直径大于上盖壁厚、半径小于上盖壁厚。

7、根据权利要求3所述的水下定深释放装置，其特征是：钢珠的直径大于上盖壁厚、半径小于上盖壁厚。

8、根据权利要求4所述的水下定深释放装置，其特征是：钢珠的直径大于上盖壁厚、半径小于上盖壁厚。

9、根据权利要求5所述的水下定深释放装置，其特征是：钢珠的直径大于上盖壁厚、半径小于上盖壁厚。