CN103612730B - 一种水下自主释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下自主释放装置，包括一级释放单元和二级释放单元；一级释放单元包括导流罩、一级释放器和一级控制舱；二级释放单元包括信标和二级释放器，信标包括保护罩、天线、二级控制舱和底座，二级控制舱置于保护罩内，天线设置在二级控制舱的顶部端盖上，并穿过保护罩顶部连接轴的中心贯穿孔，底座固定在保护罩底部，用于对二级控制舱限位，二级释放器固定在底座上；二级释放单元置于导流罩内，保护罩顶部连接轴置于一级释放器的凹槽中被锁住。该装置采用二次释放技术，母船在完成一次释放后即可离开，在通电时释放目标，大幅降低了内置电源的能源损耗，且结构简单，可重复利用，安全性高。

Description

一种水下自主释放装置

技术领域

本发明属于水下作业辅助设备技术领域，更具体地，涉及一种水下自主释放装置。

背景技术

随着陆地不可再生资源的日渐枯竭，海洋因其蕴藏着丰富的生物及矿产资源，已成为人类可持续发展的宝贵财富。开发利用海洋资源已经上升到关系国家发展的战略高度，各国争相研究海洋技术以求取得先机。在海洋开发技术中，水下机器人作为母船可搭载许多作业工具，用于完成特定的作业任务。其中，定点定时释放作业是最基础的作业任务。

现有的释放工具大多采用一次释放的作业方式，所采用的驱动方式主要为爆破式、电机式和电磁铁式。爆破式的释放机构通常采用爆炸螺栓，不可重复利用，且危险性较高；电机式的释放机构通常采用力矩电机，结构复杂，对水密性要求较高。此外，一次释放的作业方式完全依赖于作业母船，对母船的动力定位要求较高，需要作业母船长时间停留，因而限制了母船的作业能力。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种水下自主释放装置，采用二次释放技术，母船在完成一次释放后即可离开，在通电时释放目标，大幅降低了内置电源的能源损耗，且结构简单，水密可靠性高，可重复利用，安全性高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水下自主释放装置，其特征在于，包括一级释放单元和二级释放单元；所述一级释放单元包括导流罩、一级释放器和一级控制舱，所述一级释放器安装在所述导流罩上，使所述一级释放器内的凹槽与所述导流罩的顶部开孔同轴；所述二级释放单元包括信标和二级释放器，所述信标包括保护罩、天线、二级控制舱和底座，所述二级控制舱置于所述保护罩内，所述天线设置在所述二级控制舱的顶部端盖上，并穿过所述保护罩顶部连接轴的中心贯穿孔，所述底座固定在所述保护罩底部，用于对所述二级控制舱限位，所述二级释放器固定在所述底座上，使所述二级释放器内的凹槽裸露在外，用于锁住或释放目标物件；所述二级释放单元置于所述导流罩内，所述保护罩顶部连接轴置于所述一级释放器的凹槽中被锁住。

优选地，所述一级释放器或所述二级释放器包括弹簧、两个卡舌、两个杠杆、两个连杆、衔铁和电磁铁；两个杠杆分别设置在所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽两侧，一端通过所述弹簧连接，另一端分别通过一个连杆与所述衔铁上的驱动杆连接，两个杠杆的杆臂上分别设有一个卡舌，所述电磁铁与所述衔铁相对放置；所述电磁铁用于在未通电时吸引所述衔铁，带动所述连杆运动，使所述卡舌相向靠近，锁住所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽内的目标物件，还用于在通电时产生反磁场消除磁力,在弹簧作用力下释放所述衔铁，使所述卡舌反向远离，释放所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽内的目标物件。

优选地，所述两个杠杆的支点通过所述一级释放器或所述二级释放器的外壳固定。

优选地，所述支点靠近其对应的杠杆与弹簧连接的一端，所述卡舌位于所述支点及其对应的杠杆的另一端之间。

优选地，所述保护罩包括浮力材料，所述浮力材料用于使所述二级释放单元在被所述一级释放单元释放时能脱离所述导流罩，还用于使所述二级释放单元在释放目标物件后能浮出水面。

优选地，所述一级控制舱用于接收母船的释放命令，控制所述一级释放器中的电磁铁通断电。

优选地，所述二级控制舱内设有控制器和无线发射装置；所述控制器用于控制所述二级释放器内的电磁铁通断电，还用于控制所述无线发射装置通断电及发射无线电信号；所述无线发射装置用于在所述二级释放单元浮出水面后，发射无线电信号，使母船能够搜索所述二级释放单元并进行打捞回收。

优选地，所述天线的下方设有动密封的顶针，所述顶针贯穿所述二级控制舱的顶部端盖，与所述二级控制舱内的常闭型上电开关接触；所述顶针用于在所述一级释放单元锁住所述二级释放单元，所述天线被压缩时，使所述上电开关处于断开状态，使所述控制器不上电，还用于在所述一级释放单元释放所述二级释放单元，所述天线弹出时，使所述上电开关处于闭合状态，使所述控制器上电工作。

优选地，所述二级控制舱的底部端盖上设有两个水密接插件，一个与所述二级释放器中的电磁铁的电源线相连，另一个用于作为复用功能的调试接口，供外部PC机与所述控制器通信，设定所述二级释放单元释放目标物件的时间。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、采用二次释放技术，母船在完成一次释放后即可离开，延时或定时的释放要求主要由第二次自主释放控制。

2、本发明的释放机构将电磁铁与杠杆单元结合，增强了电磁铁的驱动能力，由于采用了失电型电磁铁，在通电时释放目标，大幅降低了内置电源的能源损耗，这对二级释放过程尤为重要。

3、本发明的释放装置结构简单，只需对电磁铁作静密封处理，水密可靠性高，可重复利用，安全性高。

附图说明

图1是本发明实施例的水下自主释放装置结构示意图；

图2是本发明实施例的二级释放单元的结构示意图；

图3是本发明实施例的释放器的内部结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-导流罩，2-一级释放器，3-一级控制舱，4-信标，5-二级释放器，6-载荷，7-支撑钢架，8-浮力材料，9-喉箍，10-天线，11-二级控制舱，12-底座，13-弹簧，14-杠杆支点，15-卡舌，16-杠杆，17-连杆，18-衔铁，19-电磁铁。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例的水下自主释放装置包括一级释放单元和二级释放单元。其中，一级释放单元包括导流罩1、一级释放器2和一级控制舱3。一级释放器2和一级控制舱3安装在导流罩1上，一级释放器2内的凹槽与导流罩1的顶部开孔同轴。二级释放单元包括信标4和二级释放器5。

图2是本发明实施例的二级释放单元的结构示意图。如图2所示，信标4包括支撑钢架7、浮力材料8、喉箍9、天线10、二级控制舱11和底座12。浮力材料8包裹支撑钢架7，并由喉箍9固定。天线10在二级控制舱11的顶部端盖上，二级控制舱11置于支撑钢架7内，天线10穿过支撑钢架7的顶部连接轴的中心贯穿孔。底座12固定在支撑钢架7的底部，对二级控制舱11起限位作用。二级释放器5与一级释放器2结构相同，固定在底座12上，其内的凹槽裸露在外。

二级释放单元置于导流罩1内，支撑钢架7的顶部连接轴为表面设有环形凹槽的圆柱结构，置于一级释放器2内的凹槽中，通过凹槽内的卡舌锁住，此时，天线10被压缩。载荷6的一端为表面设有环形凹槽的圆柱结构，置于二级释放器5的凹槽中，通过凹槽内的卡舌锁住。

一级释放器2和二级释放器5的内部结构如图3所示。释放器包括弹簧13、两个卡舌15、两个杠杆16、两个连杆17、衔铁18和电磁铁19。两个杠杆16分别设置在释放器的凹槽两侧，一端通过弹簧13连接，另一端分别通过连杆17与衔铁18上的驱动杆连接，驱动杆可根据需要选择是否能够穿过释放器的凹槽侧壁。杠杆臂上分别设有卡舌15，卡舌15能穿过释放器的凹槽侧壁。两个杠杆支点14可以通过释放器的外壳固定。电磁铁19与衔铁18相对放置。优选地，杠杆支点14靠近杠杆16与弹簧13连接的一端，卡舌15位于杠杆支点14及杠杆16与连杆17连接的一端之间，能有效增强电磁铁19的驱动能力，增大卡舌15的活动范围，获得良好的释放及固定效果。

具体地，当电磁铁19未通电时，其自然磁石具有的磁力会吸引衔铁18，带动连杆17运动，使杠杆16克服弹簧13的拉力，从而使卡舌15相向靠近，锁住凹槽内的目标物件；当电磁铁19通电时，其内部线圈产生反磁场，使其对衔铁18失去吸引力，因为无法克服弹簧13的拉力，卡舌15反向远离，释放目标物件。

本发明实施例的释放器在锁住目标时不需要上电，只在释放目标瞬时才需通电，大幅降低了内置电源的能源损耗，这对二级释放过程尤为重要。

具体地，二级控制舱11的顶部端盖和底部端盖均采用O型橡胶圈密封并通过螺栓固定，底部端盖装有两个水密接插件，一个与二级释放器5中的电磁铁的电源线相连，另一个作为复用功能的调试接口，供外部PC机通过RS232与二级控制舱11内的控制器通信，设定释放载荷6的延时时间或绝对时间。二级控制舱11内的控制器用于控制二级释放器5内的电磁铁通断电，还用于控制二级控制舱11内的无线发射装置通断电及发射无线电信号。

具体地，天线10的下方设有动密封的顶针，贯穿二级控制舱11的顶部端盖，与舱内的常闭型上电开关接触。天线10被压缩时，顶针受到天线底部压迫，使上电开关处于断开状态，舱内控制器不工作，天线10弹出时，顶针压迫被解除，使上电开关处于闭合状态，舱内控制器上电工作。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，下面对本发明的水下自主释放装置的工作原理进行详细说明。

一级释放单元中的一级控制舱3通过水密电缆接收到母船的释放命令后，给一级释放器2中的电磁铁通电。电磁铁通电后产生反磁场消除磁力，使卡舌反相远离，释放二级释放单元。二级释放单元与载荷6在自身重力的作用下脱离导流罩1，压缩的天线10弹出，触发上电开关，使信标4内的二级控制舱11内的控制器上电工作。二级控制舱11内的控制器通过预编程序在设定的时间点使二级释放器5中的电磁铁通电，释放载荷6。荷载6被释放后，二级释放单元受浮力作用上浮，信标4浮出水面后，控制器使二级控制舱11内的无线发射装置上电并发射无线电信号，母船借助定向天线接收无线电信号，搜索二级释放单元进行打捞回收。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水下自主释放装置，其特征在于，包括一级释放单元和二级释放单元；

所述一级释放单元包括导流罩、一级释放器和一级控制舱，所述一级释放器安装在所述导流罩上，其上设有凹槽，所述一级释放器的凹槽与所述导流罩的顶部开孔同轴；

所述二级释放单元包括信标和二级释放器，所述信标包括保护罩、天线、二级控制舱和底座，所述二级控制舱置于所述保护罩内，所述天线设置在所述二级控制舱的顶部端盖上，并穿过所述保护罩顶部连接轴的中心贯穿孔，所述底座固定在所述保护罩底部，用于对所述二级控制舱限位，所述二级释放器固定在所述底座上，其上设有凹槽，所述二级释放器的凹槽裸露在外，用于锁住或释放目标物件；

所述二级释放单元置于所述导流罩内，所述保护罩顶部连接轴置于所述一级释放器的凹槽中被锁住；

所述二级控制舱内设有控制器和无线发射装置；

所述控制器用于控制所述二级释放器内的电磁铁通断电，还用于控制所述无线发射装置通断电及发射无线电信号；

所述无线发射装置用于在所述二级释放单元浮出水面后，发射无线电信号，使母船能够搜索所述二级释放单元并进行打捞回收。

2.如权利要求1所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述一级释放器或所述二级释放器包括弹簧、两个卡舌、两个杠杆、两个连杆、衔铁和电磁铁；

两个杠杆分别设置在所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽两侧，一端通过所述弹簧连接，另一端分别通过一个连杆与所述衔铁上的驱动杆连接，两个杠杆的杆臂上分别设有一个卡舌，所述电磁铁与所述衔铁相对放置；

所述电磁铁用于在未通电时吸引所述衔铁，克服弹簧作用力,带动所述连杆运动，使所述卡舌相向靠近，锁住所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽内的目标物件，还用于在通电时产生反磁场消除磁力,在弹簧作用力下释放所述衔铁，使所述卡舌反向远离，释放所述一级释放器或所述二级释放器的凹槽内的目标物件。

3.如权利要求2所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述两个杠杆的支点通过所述一级释放器或所述二级释放器的外壳固定。

4.如权利要求3所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述支点靠近其对应的杠杆与弹簧连接的一端，所述卡舌位于所述支点及其对应的杠杆的另一端之间。

5.如权利要求1至4中任一项所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述保护罩包括浮力材料，所述浮力材料用于使所述二级释放单元在被所述一级释放单元释放时能脱离所述导流罩，还用于使所述二级释放单元在释放目标物件后能浮出水面。

6.如权利要求1至5中任一项所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述一级控制舱用于接收母船的释放命令，控制所述一级释放器中的电磁铁通断电。

7.如权利要求1所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述天线的下方设有动密封的顶针，所述顶针贯穿所述二级控制舱的顶部端盖，与所述二级控制舱内的常闭型上电开关接触；

所述顶针用于在所述一级释放单元锁住所述二级释放单元，所述天线被压缩时，使所述上电开关处于断开状态，使所述控制器不上电，还用于在所述一级释放单元释放所述二级释放单元，所述天线弹出时，使所述上电开关处于闭合状态，使所述控制器上电工作。

8.如权利要求7所述的水下自主释放装置，其特征在于，所述二级控制舱的底部端盖上设有两个水密接插件，一个与所述二级释放器中的电磁铁的电源线相连，另一个用于作为复用功能的调试接口，供外部PC机与所述控制器通信，设定所述二级释放单元释放目标物件的时间。