CN103617901A - 一种具有水密功能的拉动式上电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有水密功能的拉动式上电装置，用于机载自动投放式海洋测量仪器的离机加电启动，包括密封壳体、导向套筒、驱动拉绳、限位套、释放轴、滑动轴、锁紧套筒、自锁开关。通过降落伞牵引驱动拉绳拉动释放轴，进而解锁限位套和弹起滑动轴，使自锁开关进入闭合状态接通供电电路，并由两个密封圈完成上电装置与测量仪器连接处和上电装置自身的密封，保障测量仪器入水后仍能维持正常的测量工作。本发明不仅有机械式装置稳定、可靠、无电力耗损、不受电磁干扰等特点，还可以适应在任意方向上进行驱动，具备一定的耐压密封能力，完全适应飞行器的振动、冲击和加速度等使用环境条件。

Description

一种具有水密功能的拉动式上电装置

技术领域

本发明涉及海洋测量仪器装置，特别是涉及机载投放式海洋测量仪器的上电装置。

背景技术

随着海洋环境要素测量技术的不断进步，飞行器以其良好的机动性和经济性在海洋监测领域逐渐得到广泛应用。针对飞行器的机载自动投放式海洋测量技术的产生，机载自动投放式海洋测量仪器得到发展，而这类测量仪器都有一个投放离机后自动上电启动的需求。

机载自动投放式海洋测量仪器的上电需要由自身的上电装置实现，其工作方式大致分为离机上电和入水上电两种。对于只有水文测量要素的，其测量是在入水后进行，通常采用入水上电方式，例如机载投弃式XBT，入水后上电开机测量海水温度的垂直分布。而对于包含气象要素测量的，需要在空中开始进行测量，必须采用离机上电方式，以实现仪器投放离机后立即上电进入工作状态。

所述上电装置就是通常意义上的“开关”，为了适应各种特殊的使用场合，在普通开关的基础上增加了功能机构，从而实现操作或控制的便利。

作为飞行器上使用的机载自动投放式海洋测量仪器，还要求上电装置必须具备存储时间长、抗电磁干扰能力强和可靠性高等特点，而传统的电子式上电装置由于其易受电磁干扰、伺服电路耗能等因素，其可靠性不能满足要求。同时，这类上电装置还要求有防水功能，确保入水后仪器仍能正常工作。

目前机载自动投放式海洋测量仪器上还没有专门适用的离机上电装置，所涉及的离机上电技术尚处于探索研究中。譬如，较为常见的有入水开关，利用海水导电的特性，通过伺服电路判断仪器是否入水，从而进行上电的控制，实践证明，这种装置不能满足离机上电方式的要求，而且存储期伺服电路的能耗和强电磁干扰下可能出现的误动作都影响了使用的可靠性。还有，国外机载投弃式XBT或声呐浮标广泛使用海水电池，仪器入水后海水电池和海水反应实现供电，这种特殊的“入水上电装置”显然也不具备离机上电能力。

另外，由于飞行安全的要求，自动投放式海洋测量仪器的上电装置的驱动也不能借助于连接到飞行器上的拉绳，必须完全依靠自身来实现，这时借助于降落伞的张力成为一种可能的选择。然而，由于降落伞打开时与测量仪器之间相对位置的随机性，则要求上电装置必须适应完全随机的驱动力方向。

发明内容

针对目前机载自动投放式海洋测量仪器还没有专门适用的离机上电装置的技术状况，本发明推出一种具有水密功能的拉动式上电装置。其目的在于，通过降落伞牵引驱动拉绳拉动释放轴，进而解锁限位套和弹起滑动轴，使自锁开关进入闭合状态接通供电电路，实现在测量仪器投放时离机加电启动；并且，由两个密封圈完成上电装置与测量仪器连接处和上电装置自身的密封，实现测量仪器投放到海水中时上电装置自身和与仪器壳体连接处的水密，保障测量仪器入水后仍能维持正常的测量工作。

本发明涉及的具有水密功能的拉动式上电装置呈组合的圆柱状结构，固定在测量仪器外壳上，上半部位于测量仪器外壳的外侧，下半部位于测量仪器外壳内。所述上电装置包括密封壳体、导向套筒、驱动拉绳、限位套、释放轴、滑动轴、锁紧套筒、自锁开关。

密封壳体位于上电装置的中部，密封壳体与测量仪器外壳固定一起，密封壳体上部套有导向套筒，密封壳体下部套有锁紧套筒，密封壳体内部上段设置限位套，限位套内设置释放轴，驱动拉绳连接释放轴上端并从限位套上端伸出，密封壳体内部下段设置滑动轴，滑动轴连接锁紧套筒外部的自锁开关，密封壳体与测量仪器外壳间设置端面密封，滑动轴与密封壳体间设置柱面密封。

密封壳体具有带凸台的圆柱体外形，中心开有通孔。密封壳体凸台的上、下侧设置外螺纹，通过凸台上侧外螺纹连接导向套筒的下端，通过凸台的下侧外螺纹将密封壳体安装到测量仪器外壳上。凸台下端面上布置有密封槽，密封槽内设置端面密封圈，端面密封圈实现密封壳体外侧的水密。密封壳体中心通孔分为上下两段，上段内径大于下段内径，密封壳体上段通孔内壁设置半圆形凹槽。

限位套为圆筒状结构，设置在密封壳体上段通孔内。限位套中部水平方向均匀设置2～3个安装钢珠的开孔，开孔的位置与密封壳体的半圆形凹槽相对应，钢珠位于密封壳体半圆形凹槽和限位套水平方向的开孔内。

限位套内安装释放轴，限位套下面设置滑动轴，滑动轴安装在密封壳体下段通孔中。滑动轴与密封壳体间设置柱面密封圈，实现密封壳体中心通孔的水密，保证滑动轴在密封壳体中的全部滑动行程内的密封效果。

释放轴为带有凸台的圆柱体，凸台上部安装上弹簧，释放轴将上弹簧压紧在限位套内。密封壳体的半圆形凹槽与释放轴的凸台相配合，通过钢珠完成对限位套在密封壳体内的轴向定位。释放轴凸台下部直径变小，用于释放轴向上运动后提供容纳钢珠的空间，钢珠在外力作用下可以被推入限位套内部，从而可以实现限位套轴向定位的解锁。

释放轴上部穿出限位套，其顶端连接有驱动拉绳，驱动拉绳穿出导向套筒。在投放测量仪器时，驱动拉绳连接降落伞，用于对上电装置的操作。安装在密封壳体上部的导向套筒，其上端外缘为倒圆角，可以使从不同方向作用在驱动拉绳上的拉力有效地传递给释放轴。

锁紧套筒为下端带有凸缘的筒状结构，锁紧套筒通过螺纹固定在密封壳体下部。密封壳体下段中心通孔和锁紧套筒内设置滑动轴和下弹簧，自锁开关固定在锁紧套筒底部外侧。

滑动轴为中间有凸台的圆柱体，位于锁紧套筒内。滑动轴下部安装下弹簧，滑动轴上部伸入密封壳体中，上端面顶在限位套的下端面，以限位套作为支撑，滑动轴将下弹簧压紧在锁紧套筒内。滑动轴下端穿出锁紧套筒底端的通孔，将自锁开关的簧片压紧。

自锁开关为一种通过簧片控制的开关，自锁开关的两个触点分别通过导线连接到测量仪器的供电电路中。通过压紧和放开簧片，自锁开关在断开和闭合状态之间转换，实现电路的断开和接通的控制。自锁开关固定于锁紧套筒底部外侧，滑动轴穿出锁紧套筒的部分正好将自锁开关的簧片压紧，使开关处于断开状态，供电电路处于断开状态。

利用压缩弹簧的弹力作为预紧力，限位套和密封壳体之间通过释放轴、钢珠和密封壳体内部凹槽的配合形成闭锁，从而完成限位套在密封壳体内的轴向固定。限位套、锁紧套筒与下弹簧配合压紧滑动轴，滑动轴从锁紧套筒中伸出的部分完成对自锁开关簧片位置的固定，使开关处于断开状态。同时，滑动轴在下弹簧的推力下支撑起释放轴，释放轴在上弹簧的推力下保持固定的轴向位置，确保整个上电装置在使用之前处于一个稳定的闭锁状态。

本装置安装在机载投弃式测量仪器的外壳体上，上半部分外露，下半部分位于测量仪器密封舱内。降落伞通过与吊点之间的连接吊带连接在测量仪器壳体上，驱动拉绳连接到降落伞上，驱动拉绳长度小于连接吊带长度。

测量仪器投放离机后，降落伞自动张开，连接降落伞与测量仪器的连接吊带被拉动展开。由于驱动拉绳长度小于连接吊带，在连接吊带展开前驱动拉绳将会被先期拉动，释放轴被向上拉动，钢珠失去限位；限位套在上弹簧推力作用下，将钢珠完全推入限位套内部，限位套失去轴向定位后被拉绳带动脱离密封壳体；同时，滑动轴在下弹簧作用下向上弹起，伸出锁紧套筒的滑动轴部分轴段完全缩入锁紧套筒内部，从而对自锁开关完成解锁；自锁开关簧片自动弹起，开关进入闭合状态，接通供电电路，实现测量仪器的上电。之后，滑动轴在弹簧作用下一直保持着压紧在密封壳体上的状态，自锁开关持续保持常闭状态，保证供电电路的持续接通。同时，在上电装置动作前后，两个密封圈都能够继续保持密封功能，可以满足使用本装置的测量仪器的密封舱在水中持续的水密。

本发明的具有水密功能的拉动式上电装置，不仅有机械式装置稳定、可靠、无电力耗损、不受电磁干扰等特点，还可以适应在任意方向上进行驱动，同时具备一定的耐压密封能力。本发明专门针对机载自动投放式海洋测量仪器而设计，完全适应飞行器的振动、冲击和加速度等使用环境条件，解决了在飞行器上使用的这类仪器的离机上电需求，为机载自动投放式海洋测量技术的发展提供了一种可靠的离机自动上电技术。

附图说明

图1为一种具有水密功能的拉动式上电装置的结构剖面图；

图2为一种具有水密功能的拉动式上电装置的仰视图。

图中标记说明：

1、驱动拉绳            2、导向套筒

3、限位套              4、密封壳体

5、测量仪器外壳        6、滑动轴

7、锁紧套筒            8、下弹簧

9、释放轴              10、上弹簧

11、钢珠               12、端面密封圈

13、柱面密封圈         14、螺钉

15、自锁开关

具体实施方式

结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。图1和图2显示了本发明的基本结构，如图所示，本发明涉及的具有水密功能的拉动式上电装置呈组合的圆柱状结构，固定在测量仪器外壳上，上半部位于测量仪器外壳5的外侧，下半部位于测量仪器外壳5内。所述上电装置包括密封壳体4、导向套筒2、驱动拉绳1、限位套3、释放轴9、滑动轴6、锁紧套筒7、自锁开关15。

密封壳体4位于上电装置的中部，密封壳体4与测量仪器外壳5固定一起，密封壳体4上部套有导向套筒2，密封壳体4下部套有锁紧套筒7，密封壳体4内部上段设置限位套3，限位套3内设置释放轴9，驱动拉绳1连接释放轴9上端并从限位套3上端伸出，密封壳体4内部下段设置滑动轴6，滑动轴6连接锁紧套筒7外部的自锁开关15，密封壳体4与测量仪器外壳5间设置端面密封圈12，滑动轴6与密封壳体4间设置柱面密封圈13。

密封壳体4具有带凸台的圆柱体外形，中心开有通孔。密封壳体4的凸台上、下侧设置外螺纹，通过凸台上侧外螺纹连接导向套筒2的下端，通过凸台的下侧外螺纹将密封壳体4安装到测量仪器外壳5上。密封壳体4的凸台下端面上布置有密封槽，密封槽内设置端面密封圈12，端面密封圈12实现密封壳体外侧的水密。密封壳体4中心通孔分为上下两段，上段内径大于下段内径，密封壳体4上段通孔内壁设置半圆形凹槽。

限位套3为圆筒状结构，设置在密封壳体4上段通孔内。限位套3中部的筒壁上水平方向均匀设置2～3个安装钢珠11的开孔，开孔的位置与密封壳体4的半圆形凹槽相对应，钢珠11位于密封壳体4半圆形凹槽和限位套3的开孔内。限位套3的外径与密封壳体4的上段通孔内径之间采用间隙配合，保持限位套3的下端面与密封壳体4上段通孔的下端面之间有0.3～0.5mm的间隙。

限位套3内安装释放轴9，限位套3下面设置滑动轴6，滑动轴6安装在密封壳体4下段通孔中。滑动轴6与密封壳体4间设置柱面密封圈13，实现密封壳体4中心通孔的水密，保证滑动轴6在密封壳体4中全部滑动行程内的密封效果。

释放轴9为带有凸台的圆柱体，凸台上部安装上弹簧10，释放轴9将上弹簧10压紧在限位套3内。密封壳体4的半圆形凹槽与释放轴9的凸台相配合，通过钢珠11完成对限位套3在密封壳体4内的轴向定位。释放轴9的凸台下部直径变小，用于释放轴9向上运动后提供容纳钢珠11的空间，钢珠11在外力作用下可以被推入限位套3内部，从而可以实现限位套3轴向定位的解锁。

释放轴9上部穿出限位套3，其顶端连接有驱动拉绳1，连接释放轴9的驱动拉绳1穿出导向套筒2。在投放测量仪器时，驱动拉绳1连接降落伞。

导向套筒2为圆筒状，安装在密封壳体4的上部，导向套筒2内孔为上小下大的锥形孔，下端设有内螺纹，上端外缘为倒圆角，可以使从不同方向作用在驱动拉绳1上的拉力有效地传递给释放轴9。导向套筒2通过下端螺纹连接固定在密封壳体4上部，驱动拉绳1通过释放轴9上端的小孔进行固定后穿出导向套筒2。

锁紧套筒7为下端带有凸缘的筒状结构，凸缘外侧布置有螺纹孔用于安装自锁开关15。锁紧套筒7上端加工有内螺纹，底端面中心加工有通孔，通孔内径与滑动轴6下部轴段外径之间采用间隙配合。滑动轴6的凸台下侧轴段上安装下弹簧8，锁紧套筒7通过螺纹与密封壳体4下部连接，压紧到测量仪器外壳5上。

滑动轴6为中间有凸台的圆柱体，置于锁紧套筒7内，滑动轴6凸台上侧轴段安装在密封壳体4下段通孔中。凸台上侧轴段上加工有用于轴向密封的凹槽，凹槽中安装轴向密封圈13。

滑动轴6在下弹簧8作用下向上压紧在限位套3下端面上。由于限位套3在密封壳体4内已经完成轴向定位，滑动轴6在限位套3、下弹簧8和锁紧套筒7的共同作用下完成轴向位置固定。同时，释放轴9在上弹簧10的作用下压紧在滑动轴6的上端面上，在限位套3、上弹簧10和滑动轴6的共同作用下完成释放轴9的轴向位置固定。滑动轴6下端穿出锁紧套筒7底端面中心的通孔，将自锁开关15的簧片压紧。

自锁开关15为一种通过簧片控制的开关，通过螺钉14固定安装到锁紧套筒7的凸缘外侧端面，自锁开关15的两个触点分别通过导线连接到测量仪器的供电电路中。滑动轴6下部轴段从锁紧套筒7中伸出并压紧簧片，保持自锁开关15处于断开状态。通过压紧和放开簧片在断开和闭合状态之间转换，实现电路的断开和接通的控制。

本装置整体上通过释放轴9上的凸台、密封壳体4上的凹槽与钢珠11相互配合，实现限位套3的轴向固定。然后以限位套3作为支撑，利用下弹簧8的预紧推力，完成滑动轴6的轴向固定；以滑动轴6作为支撑，利用上弹簧10的预紧推力，完成释放轴9的轴向固定。最终滑动轴6将自锁开关15的簧片压紧固定在常开位置。

一旦驱动拉绳1受到一定的外力拉动，释放轴9向上运动，凸台离开闭锁位置，在下弹簧8的作用下滑动轴6向上推动限位套3，钢珠11失去了释放轴9的限位后被推出密封壳体4上的凹槽，从而限位套3失去了轴向的固定，被驱动拉绳1带动脱离密封壳体4。同时滑动轴6继续向上运动并最终压紧在密封壳体4的下端面上，滑动轴6的下部完全缩入锁紧套筒7中，自锁开关15的簧片在失去限位后弹起，开关闭合，接通供电电路，从而实现了上电功能。并且，滑动轴6在下弹簧8作用下将持续压紧在密封壳体4上，自锁开关15持续保持常闭状态，保证供电电路的持续接通。

在上电装置动作前后，端面密封圈12、柱面密封圈13都能够持续保持密封功能，保证使用本装置的测量仪器在水中持续的密封。

Claims (7)

1.一种具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，包括密封壳体、导向套筒、驱动拉绳、限位套、释放轴、滑动轴、锁紧套筒、自锁开关，密封壳体上部套有导向套筒，密封壳体下部套有锁紧套筒，密封壳体内部上段设置限位套，限位套内设置释放轴，驱动拉绳连接释放轴上端并从限位套上端伸出，密封壳体内部下段设置滑动轴，滑动轴连接锁紧套筒外部的自锁开关；所述释放轴为带有凸台的圆柱体，凸台上部安装上弹簧，释放轴将上弹簧压紧在限位套内；所述滑动轴为中间有凸台的圆柱体，位于锁紧套筒内，滑动轴下部安装下弹簧，滑动轴上部伸入密封壳体中，上端面顶在限位套的下端面，滑动轴将下弹簧压紧在锁紧套筒内，滑动轴下端穿出锁紧套筒底端的通孔，将自锁开关的簧片压紧。

2.根据权利要求1所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述密封壳体位于装置的中部，具有带凸台的圆柱体外形，密封壳体的凸台上、下设置外螺纹，通过凸台上侧外螺纹连接导向套筒的下端，通过凸台的下侧外螺纹将密封壳体安装到测量仪器外壳上。

3.根据权利要求2所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述的导向套筒安装在密封壳体上部，上端外缘倒圆角，可以使从不同方向作用在驱动拉绳上的拉力有效地传递给释放轴。

4.根据权利要求2所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述密封壳体中心开有通孔，密封壳体中心通孔分为上下两段，上段内径大于下段内径，密封壳体上段通孔内壁设置半圆形凹槽；密封壳体凸台的下端面上布置有密封槽，密封槽内设置端面密封圈，端面密封圈实现密封壳体外侧的水密。

5.根据权利要求4所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述密封壳体上段中心通孔内设置限位套，限位套为圆筒状结构，限位套中部水平方向均匀设置2～3个安装钢珠的开孔，开孔的位置与密封壳体的半圆形凹槽相对应。

6.根据权利要求5所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述的限位套下面设置滑动轴，滑动轴安装在密封壳体下段通孔中，滑动轴与密封壳体间设置柱面密封圈，实现密封壳体中心通孔的水密。

7.根据所述的权利要求1所述的具有水密功能的拉动式上电装置，其特征在于，所述的自锁开关为一种通过簧片控制的开关，固定于锁紧套筒底部外侧，自锁开关的两个触点分别通过导线连接到测量仪器的供电电路中，滑动轴穿出锁紧套筒的部分将自锁开关的簧片压紧。

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