CN103466042A - 一种安全释放机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全释放机构，包括连接外套、挡环、活动簧座、弹性夹头、弹簧、内套、外套、可断销、固定环、拖索、锥形滑块和压紧套等。将该机构安装在高速航行的航行体的收放绞车上，当与航行体相连的水下载体遇到意外使拖索的脱离突然增大时，该机构能有效的吸收一定的冲击能量，降低外界冲击力对收放拖曳系统的影响。同时当拖力增大到一定值时，该机构中的可断销在拖力的作用下断裂，从而使拖索与收放绞车可靠分离，确保高速航行体能正常航行，不出现颠覆等事故，同时亦可避免缆索断裂伤及操作者。

Description

一种安全释放机构

技术领域

本发明涉及一种安全释放机构，具体涉及一种运用在高速拖体的安全释放机构。

背景技术

目前世界各国为维护海洋权益，确保贸易商船或科考船的正常航行，正在大力开发用于不同需求与目的的海洋环境监测与水下探测设备，或用于清除水下危险爆炸物的装备。这些设备是如何使用，又是如何布放与回收，应依据设备或装备的实际使用性能与功能而定，其方式方法是多样化的。但对于某些作为特殊作用或有特殊使用要求的设备，通常采用的方法是拖曳式，即将探测设备或清除水下危险物的装备，通过复合拖缆或拖索拖带于母船后一定距离随母船运动，并收集相关海洋数据与参数对水下危险物实施清除。该方法的最大特点是：便于设备或装备的布放与回收，操作简单，一般适用于拖带在吨位较大且作业时航行速度较慢的母船后。

然而在一些特殊情况下，需要将装备拖曳在吨位较小的高速航行体后。一旦拖曳在水中随高速航行体运动的装备遇到意外情况，例如挂到渔网或其他水中障碍物时，其复合拖缆或拖索的拖力会突然增大到正常拖力的几倍，甚至更大。此时，会导致以下两种问题：一是当缆索受力突然增大而被强行拉断，在缆索被拉断的瞬间，拖带在航行体尾部的缆索可能会突然弹起伤及到后甲板上的操作人员；二是即使缆索没有被拉断，但由于拖力突然增大，而航行体吨位较小，可能打破航行体的运行姿态，严重时甚至会发生颠覆事故，造成人员伤亡。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种安全释放机构，当航行体与拖曳物之间的拖力达到航行体的最大拖曳能力时，该机构能够可靠地将拖缆与航行体上的收放机构脱离，从而保护航行体上操作人员的生命安全。

该安全释放机构包括：连接外套、挡环、活动簧座、弹性夹头、弹簧、内套、外套、可断销、固定环、锥形滑块、压紧套、橡胶环、锥头可断销和固定座，外围设备为拖索和收放绞车。

其连接关系为：所述压紧套的外形为圆柱形，拖索的固定端与压紧套的内孔压接成型为一体；所述活动簧座和锥形滑块分别套装在压紧套的外圆周，且活动簧座和锥形滑块的轴肩相对；弹簧的两端分别与活动簧座和锥形滑块抵触连接。

上述部件整体同轴放置在弹性夹头内，所述活动簧座能够在弹性夹头内轴向移动；所述锥形滑块与弹性夹头相抵触的面为斜向下的锥面；在所述活动簧座的轴肩所在侧，压紧套与弹性夹头之间的环形空腔内安装挡环；所述挡环与弹性夹头间紧配合；所述固定环固接在压紧套上锥形滑块所在端的端部，拖索穿过固定环；所述弹性夹头与固定环相接触处的内表面为凸型圆弧面，固定环上相应位置为与该凸型圆弧面匹配的凹型圆弧面。

所述内套同轴套装在弹性夹头外，在压紧套的外圆周，挡环的后侧依次套装橡胶环和固定座，所述固定座通过锥头可断销与压紧套连接。

所述连接外套同轴套装在内套外，连接外套与收放绞车相连；所述外套同轴套装在连接外套的端部，并通过可断销与连接外套相连；所述连接外套、内套及弹性夹头的轴向端面均与外套的轴肩抵触；所述可断销及锥头可断销的最大承载力大于拖索的最大承载力。

所述压紧套的中心孔为阶梯孔，该阶梯孔的一端与拖索相匹配，与拖索压接成型为一体；另一端的内径大于拖索的直径。

所述挡环采用高强度工程塑料制成，同时在其轴向端面上加工有一个以上圆形通孔。

所述弹性夹头采用弹簧钢或黄铜制成。

所述弹性夹头外圆周面的一端与内套的中心孔相匹配；中段下凹后与内套的内表面间间隙配合；另一端为斜向上的圆锥面，该圆锥面与内套内表面相接触位置的锥面相匹配。

在所述弹性夹头加工有凸型圆弧面的一端，沿其轴向加工有一条以上纵向切口，所述纵向切口的长度小于弹性夹头的长度；视弹性夹头上所述纵向切口末端所在圆周面为过渡面，则所述活动簧座的轴向端面与该过渡面之间的距离应满足：所述活动簧座在弹性夹头内移动压缩弹簧时，在活动簧座的轴向端面到达该过渡面之前，所述弹簧已达到其最大压缩量。

所述纵向切口沿弹性夹头的圆周方向均匀分布。

所述弹性夹头上的过渡面为斜面或圆滑过渡面。

所述内套的外圆周面的中段下凹，与连接外套内表面间间隙配合；其两端部的外径与连接外套的内径匹配。

有益效果

（1）将该机构安装在航行体上的收放绞车上，当航行体与拖曳物之间的拖力达到航行体的最大拖曳能力时，该机构能够可靠地将拖缆与航行体上的收放机构脱离，从而保护航行体上操作人员的生命安全。

（2）采用该种结构形式的弹性夹头，保证其在正常工作过程中能可靠加紧固定环，而在拖索受到的拖力大于一定值时，能够可靠释放固定环；同时不仅能够保证装配时定位准确还能减小装配或工作时的摩擦阻力；弹性夹头上的纵向切口，在满足其强度的条件下，

能提高其自身的弹性。

附图说明

图1为该安全释放机构的结构组成示意图；

图2为该机构中弹性夹头4的结构示意图；

图3为该机构在实际应用时的示意图。

其中：1-连接外套、2-挡环、3-活动簧座、4-弹性夹头、5-弹簧、6-内套、7-外套、8-可断销、9-固定环、10-拖索、11-锥形滑块、12-压紧套、13-橡胶环、14-锥头可断销、15-固定座

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本实施例提供一种运用在高速拖体的安全释放机构，将该机构安装在航行体上的收放绞车上，并与水下拖索的一端相连，水下拖索的另一端缠绕在收放绞车上。正常工作时通过收放绞车上的电缆滚筒回收或放出拖索，以达到将水下拖曳载体顺利布入水中或回收至航行体上；当拖曳的载体遇到意外情况而导致拖力突然增大时，该机构能够可靠地将拖索与航行体上的收放绞车脱离，从而保护航行体上操作人员的生命安全。

该安全释放机构的具体结构如图1所示，包括：连接外套1、挡环2、活动簧座3、弹性夹头4、弹簧5、内套6、外套7、可断销8、固定环9、锥形滑块11、压紧套12、橡胶环13、锥头可断销14和固定座15，外围设备为拖索10和航行器上的收放绞车。

其装配关系为：压紧套12为中空的柱形结构，拖索10穿过压紧套12的中心孔。为减小拖索10与压紧套12之间的摩擦，将压紧套12的中心孔加工为阶梯孔，该阶梯孔一端与拖索10相匹配（即该部分的内径与拖索10的直径相同），另一端的内径大于拖索10的直径。为保证拖索10能够牢固地与压紧套12构成一体，本实施例中采用压接工艺将压紧套12与拖索10相匹配的一端压接成型后，再用机加工方法将压紧套12加工至所需尺寸。活动簧座3和锥形滑块11分别套装在压紧套12的外圆周，且活动簧座3和锥形滑块11的轴肩相对。弹簧5套装在活动簧座3的轴肩与锥形滑块11的轴肩之间。

然后将上述结构整体同轴装入弹性夹头4内，保证装配完成后，活动簧座3能够在弹性夹头4内轴向移动，且无卡止现象。锥形滑块11的端面与弹性夹头4相抵触，为使弹性夹头4能够在锥形滑块11的推动下可靠张开，将锥形滑块11与弹性夹头4相抵触的面设计为斜向下的锥面。在活动簧座3的轴肩所在侧，压紧套12与弹性夹头4之间的环形空腔内安装挡环2，挡环2与活动簧座3的轴向端面间有间隙。为确保挡环2能与弹性夹头4连接，且在受到一定外力的作用下能够产生滑动，挡环2与弹性夹头4间采用紧配合的连接形式，同时选用高强度工程塑料制作挡环2，同时在其轴向端面加工若干圆形通孔，以增加挡环2的弹性。固定环9装配在压紧套12的前端，拖索10穿过固定环9，固定环9的端面与压紧套12的端面紧配合。

再将上述组装成型后的部件一并压入内套6内，这样使得弹性夹头4前端的凸起部分正好卡入固定环9上的凹面部位，如图1上C处所示。为保证该机构工作过程中的整体性以及进一步提高其缓冲与吸收能量的性能，在压紧套12的外圆周挡环2后侧依次装配高弹性橡胶环13和固定座15，其中固定座15用以限制高弹性橡胶环13的位置。同时采用锥头可断销14将固定座15固定在压紧套12上。

将连接外套1通过螺纹或法兰装配在收放绞车滚筒的相应位置上后（图3显示了该结构实际应用部位的结构布置示意图，图3上A处所指为该机构的安装位置）；将内筒6及其内部组装的所有部件装入连接外套1中，再将外套7装配在连接外套1的端部，待装配到位后用可断销8将外套7与连接外套1连为一体。所述连接外套1、内套6及弹性夹头4的轴向端面均与外套7的轴肩抵触；通过外套7将弹性夹头4前端的凸起部分压紧在固定环9上的凹面内。为降低装配工艺，同时考虑到装配后的位置要求，将内套6的外表面中部设计成凹性结构，从而与连接外套1的内表面间有间隙；其两端部的外径与连接外套1的内径尺寸相同，这样在装配过程中即具有一定的导向性，又降低了两表面间工作时的摩擦阻力，见图1上B处所示。所述可断销8和锥头可断销14的最大承载力大于拖索10的最大承载力。

为保证弹性夹头4在工作过程中能可靠加紧固定环9，同时还需保证在拖索10受到的力大于一定值时，该机构能够可靠地释放固定环9，使拖索10与收放绞车的滚筒分离。本实施例中的弹性夹头4在加工工艺方面，采用了弹簧钢或黄铜等高弹性金属材料制造，使弹性夹头4自身具有一定的弹性，同时通过热处理工艺提高其整体的强度。在结构方面，弹性夹头4的具体结构如图2所示。为降低弹性夹头4在工作时的摩擦阻力，将其外圆周面的中部设计成凹型结构（图2中的E处），以减小弹性夹头4与内套6内表面的接触面积。为便于装配，弹性夹头4一端（图2中的G处）的外径与内套6的内径相同。为使弹性夹头4在装配到位时具有一定的锁紧或抓紧力，将其外圆周面的另一端（图2中的F处）设计成斜向上的圆锥台面，其圆锥面与内套6内表面相配合位置的锥面相匹配。这样在装配弹性夹头4时，以图2中G处的外圆周面16为导向，图2中F处的圆锥面为定位面，即可减小装配或工作时的摩擦阻力，又方便将弹性夹头4装配到位，同时亦可增强弹性夹头4的锁紧或抓紧力。为使弹性夹头4能可靠地夹持住固定环9，将弹性夹头4前端与固定环9相接触处的面设计成凸型的圆弧面，其形状与固定环9上的凹面部位（见图1上C处）相匹配。为确保弹性夹头4在满足强度的条件下，提高其自身的弹性，从弹性夹头4上的凸起端沿其轴向加工有若干纵向切口，切口直至图2所示的D处（过渡面），这样即可保证该弹性夹头4的完整性，同时又提高了其自身的回弹性。活动簧座3的轴向端面与该过渡面之间的距离应满足：活动簧座3在弹性夹头4内移动压缩弹簧5时，在活动簧座3的轴向端面到达该过渡面之前，所述弹簧5被压缩到位（即弹簧5已到其最大压缩量）。为减小弹性夹头4上D处所在圆周面的应力集中，增强该处的强度，将该过渡面处设计成具有一定角度的斜面或圆滑过渡面。

该机构的动作原理为：水下拖曳载体通过拖索10随高速行驶的航行体在水中高速运动，当出现意外导致拖索10的拖力突然增大时，首先从收放绞车上放出缠绕在绞车滚筒上的拖索，以消除或减小作用在其上的力。当缠绕在绞车滚筒上的拖索全部放出仍未使拖力降至正常大小，且拖力仍在增大时，拖索10上所承受的力作用到该释放机构上；此时拖索10带动压紧套12和固定座15向承力方向运动，固定座15压向高弹性橡胶环13，使其受压产生变形；高弹性橡胶环13推动挡环2与活动簧座3向承力方向运动；这样活动簧座3又压向弹簧5，这样设计的目的是通过弹性橡胶环13和活动簧座3受压变形来达到消除或减弱外界对收放绞车带来的冲击力。当拖力继续增大使橡胶环13和弹簧5被压缩到位时，此时已被压缩到位的弹簧5将不再发生形变，弹簧5将其上所受到的力全部传递到锥形滑块11上，再通过锥形滑块11传递至弹性夹头4。此时弹性夹头4在锥形滑块11的拖力作用下将产生向承力方向移动的趋势；同时因锥形滑块11与弹性夹头4相接触处的表面为斜向下的圆锥面，当锥形滑块11在受到力的作用推动弹性夹头4运动的过程中，亦使弹性夹头4有向外张开的趋势，这样有利于解脱固定环9。当拖力大增大到可断销8与锥头可断销14的最大承载力时，可断销8与锥头可断销14断裂，外套7脱落不再压紧弹性夹头4，则弹性夹头4张开；同时固定座15脱落，拖索10携带压紧套12及固定环10从弹性夹头4内脱离，即从收放绞车上分离，从而即保证了高速航行体能正常运行，又避免拖索突然断裂伤及航行体上的操作人员。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种安全释放机构，其特征在于，包括：连接外套（1）、挡环（2）、活动簧座（3）、弹性夹头（4）、弹簧（5）、内套（6）、外套（7）、可断销（8）、固定环（9）、锥形滑块（11）、压紧套（12）、橡胶环（13）、锥头可断销（14）和固定座（15），外围设备为拖索（10）和收放绞车；

其连接关系为：所述压紧套（12）的外形为圆柱形，拖索（10）的固定端与压紧套（12）的内孔压接成型为一体；所述活动簧座（3）和锥形滑块（11）分别套装在压紧套（12）的外圆周，且活动簧座（3）和锥形滑块（11）的轴肩相对；弹簧（5）的两端分别与活动簧座（3）和锥形滑块（11）抵触连接；

上述部件整体同轴放置在弹性夹头（4）内，所述活动簧座（3）能够在弹性夹头（4）内轴向移动；所述锥形滑块（11）与弹性夹头（4）相抵触的面为斜向下的锥面；在所述活动簧座（3）的轴肩所在侧，压紧套（12）与弹性夹头（4）之间的环形空腔内安装挡环（2）；所述挡环（2）与弹性夹头（4）间紧配合；所述固定环（9）固接在压紧套（12）上锥形滑块（11）所在端的端部，拖索（10）穿过固定环（9）；所述弹性夹头（4）与固定环（9）相接触处的内表面为凸型圆弧面，固定环（9）上相应位置为与该凸型圆弧面匹配的凹型圆弧面；

所述内套（6）同轴套装在弹性夹头（4）外，在压紧套（12）的外圆周，挡环（2）的后侧依次套装橡胶环（13）和固定座（15），所述固定座（15）通过锥头可断销（14）与压紧套（12）连接；

所述连接外套（1）同轴套装在内套（6）外，连接外套（1）与收放绞车相连；所述外套（7）同轴套装在连接外套（1）的端部，并通过可断销（8）与连接外套（1）相连；所述连接外套（1）、内套（6）及弹性夹头（4）的轴向端面均与外套（7）的轴肩抵触；所述可断销（8）及锥头可断销（14）的最大承载力大于拖索（10）的最大承载力。

2.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，所述压紧套（12）的中心孔为阶梯孔，该阶梯孔的一端与拖索（10）相匹配，与拖索（10）压接成型为一体；另一端的内径大于拖索（10）的直径。

3.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，所述挡环（2）采用高强度工程塑料制成，同时在其轴向端面上加工有一个以上圆形通孔。

4.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，所述弹性夹头（4）采用弹簧钢或黄铜制成。

5.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，所述弹性夹头（4）外圆周面的一端与内套（6）的中心孔相匹配；中段下凹后与内套（6）的内表面间间隙配合；另一端为斜向上的圆锥面，该圆锥面与内套（6）内表面相接触位置的锥面相匹配。

6.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，在所述弹性夹头（4）加工有凸型圆弧面的一端，沿其轴向加工有一条以上纵向切口，所述纵向切口的长度小于弹性夹头（4）的长度；视弹性夹头（4）上所述纵向切口末端所在圆周面为过渡面，则所述活动簧座（3）的轴向端面与该过渡面之间的距离应满足：所述活动簧座（3）在弹性夹头（4）内移动压缩弹簧（5）时，在活动簧座（3）的轴向端面到达该过渡面之前，所述弹簧（5）已达到其最大压缩量。

7.如权利要求6所述的安全释放机构，其特征在于，所述纵向切口沿弹性夹头（4）的圆周方向均匀分布。

8.如权利要求6所述的安全释放机构，其特征在于，所述弹性夹头（4）上的过渡面为斜面或圆滑过渡面。

9.如权利要求1所述的安全释放机构，其特征在于，所述内套（6）的外圆周面的中段下凹，与连接外套（1）内表面间间隙配合；其两端部的外径与连接外套（1）的内径匹配。

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