CN104670435B - 一种用于自治水下航行器回收的抛绳器机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于自治水下航行器领域，具体地说是一种用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，包括底盘、侧壁筒、火工推动器组件、射头组件、盖板、绳缆、抛绳组件及密封盒，抛绳器机构整体通过底盘安装在自治水下航行器上，侧壁筒两端分别与底盘及盖板连接；火工推动器组件、射头组件及绳缆分别容置在盖板和侧壁筒围成的腔体内，火工推动器组件安装在底盘上，射头组件放在火工推动器组件上；抛绳组件及密封盒分别安装在底盘上，自治水下航行器通过转接头与火工推动器组件电连接；绳缆的一端与射头组件相连，另一端与抛绳组件连接；本发明是实现母船上快速回收，非常安全、便利回收的主要装置之一，回收过程非常安全。
Description
技术领域
本发明属于自治水下航行器领域，具体地说是一种用于自治水下航行器回收的抛绳器机构。
背景技术
自治水下航行器是一种依靠自身携带能源进行自主航行的水下平台，具有重要的应用价值。自治水下航行器在执行完相关任务后，方便、可靠、高效地完成自治水下航行器回收是至关重要的。目前，水下航行器、特别是大型水下航行器的回收方式也不尽相同。原先回收水下航行器时，需要首先发现水下航行器的位置，再把母船开到水下航行器的附近，工作人员需要乘坐小艇离开母船把起吊装置和水下航行器连接，才能完成水下航行器的回收。采用这种方式回收，一方面工作人员离开母船时人身安全受到一定威胁；另一方面是水下航行器由于在水面上漂浮，受波浪的作用连接起吊装置和水下航行器比较困难。另外，工作人员在海浪较大的时候再次爬上母船也较为困难，故在海上风浪比较大时受到非常大的限制。
发明内容
为了克服水下航行器回收过程的各种困难和降低工作人员的危险，本发明的目的在于提供一种用于自治水下航行器回收的抛绳器机构。该抛绳器机构的火工推动器组件利用火药的化学能转化为射头组件的动能，使射头组件离开抛绳器机构，在浮力材的作用下，使射头组件漂浮在海面上，抛绳器机构的其他部分仍然留在水下航行器上。由于射头组件与抛绳器机构用绳缆连接，故先将绳缆捞回母船并牵引水下航行器通过航行的状态下，然后在母船上进行水下航行器和起吊装置的连接，便可完成水下航行器的回收。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括底盘、侧壁筒、火工推动器组件、射头组件、盖板、绳缆、抛绳组件及密封盒，所述抛绳器机构整体通过底盘安装在自治水下航行器上，所述侧壁筒的一端与底盘连接，另一端安装有盖板；所述火工推动器组件、射头组件及绳缆分别容置在所述盖板和侧壁筒围成的腔体内，该火工推动器组件的一端安装在底盘上，所述射头组件由火工推动器组件的另一端套设在火工推动器组件的外部；所述抛绳组件及密封盒分别安装在底盘上，该密封盒上设有转接头，所述自治水下航行器通过转接头与所述火工推动器组件电连接；所述绳缆的一端与射头组件相连，另一端与所述抛绳组件连接；所述射头组件及绳缆通过火工推动器组件的作用射出，并漂在海面上。
其中：所述盖板与侧壁筒另一端之间设有盖板垫圈，当火工推动器组件对射头组件的推力达到所述盖板垫圈的应力极限时，该盖板垫圈被剪断，所述盖板弹开，所述射头组件及绳缆被弹出；所述盖板和侧壁筒围成的腔体内通过隔板分隔成互不干涉的两部分，该隔板的一端安装在所述底盘上，另一端与所述盖板抵接，所述隔板的另一端开有供绳缆穿过的通孔；所述火工推动器组件及射头组件位于隔板的一侧，绳缆以螺旋的方式盘绕在隔板的另一侧，所述绳缆的一端由所述通孔穿过、与射头组件相连；
所述火工推动器组件包括密封端盖、内活塞杆、耐压外罩、点火器、座体、导线及玻璃烧结接插件，其中座体安装在所述底盘上，所述耐压外罩的两端分别与该座体及密封端盖密封螺纹连接，所述内活塞杆容置在耐压外罩内、并与耐压外罩的内壁密封抵接；所述座体上螺纹连接有玻璃烧结接插件，该玻璃烧结接插件上安装有点火器，所述点火器通过导线与所述自治水下航行器电连接；所述点火器上方设有装在所述座体内的推进火药；所述导线的一端与点火器相连，另一端由所述底盘穿过、容置于所述密封盒内；所述自治水下航行器通过转接头与导线的另一端电连接；所述密封端盖与耐压外罩的一端之间通过铜垫密封，所述耐压外罩的另一端与座体之间通过铜垫密封关密封，所述座体与玻璃烧结接插件之间以及内活塞杆与耐压外罩内壁之间分别通过密封圈密封；
所述射头组件包括浮力材外套及内衬，其中内衬呈“几”字型，套设在所述火工推动器组件上，所述浮力材外套位于内衬外围，在内衬的底部开有供所述绳缆穿过的孔，所述浮力材外套的底部留有空间，所述绳缆的一端由所述孔穿过、系在所述空间内；所述抛绳组件包括系绳筒座、系绳挡销及系绳螺盖，其中系绳筒座的一端安装在底盘上，另一端与系绳螺盖螺纹连接，所述系绳筒座上设有用于系紧绳缆的系绳挡销。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的射头组件带着绳缆射出一起射出，射头组件和绳缆都漂浮在海面上，自治水下航行器回收时，只需要使用捞绳装置将绳缆捞回母船，通过绳缆牵引自治水下航行器和母船同步航行，然后在母船上即可实现母船和自治水下航行器连接后回收，回收过程非常安全。
2.本发明采用爆破附体分离的结构，将火药的化学能转化为射头组件的动能，依靠射头组件的推力剪断盖板垫圈，在浮力材的作用下使射头组件漂浮在海面上，具有结构简单、附体安装方便、安全可靠等优点。
3.本发明的火工推动器组件里面的推进火药引爆通过遥控自治水下航行器发出的信号控制，火工品的构造简单，具有释放过程迅速、分离安全的优点。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体示意图；
图2为本发明拿掉侧壁筒后的立体结构示意图；
图3为本发明的内部结构示意图；
图4为本发明火工推动器组件的结构示意图；
图5为本发明射头组件的结构示意图；
其中：1为底盘，2为侧壁筒，3为火工推动器组件，4为射头组件，5为隔板，6为螺钉，7为螺母，8为盖板，9为绳缆，10为系绳筒座，11为系绳挡销，12为系绳螺盖，13为垫圈，14为盖板垫圈，15为密封端盖，16为铜垫，17为内活塞杆，18为耐压外罩，19为第一密封圈，20为推进火药，21为点火器，22为座体，23为导线，24为玻璃烧结接插件，25为第二密封圈，26为铜垫密封圈，27为浮力材外套，28为内衬，29为空间，30为密封盒，31为转接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～3所示，本发明包括底盘1、侧壁筒2、火工推动器组件3、射头组件4、盖板8、绳缆9、抛绳组件及密封盒30，本发明的抛绳器机构整体通过底盘1固定在自治水下航行器上，侧壁筒2的一端(下端)与底盘1通过螺钉6和螺母7固接，另一端(上端)通过螺钉6、螺母7及盖板垫圈14与盖板8连接。盖板8与侧壁筒2围成了腔体，腔体内设有隔板5，该腔体通过隔板5分隔成互不干涉的两部分；隔板5的一端(下端)固接在底盘1上，另一端与盖板8抵接，隔板5的另一端(上端)开有供绳缆9穿过的通孔。
火工推动器组件3及射头组件4位于隔板5的一侧，绳缆9及抛绳组件位于隔板5的另一侧，该火工推动器组件3的一端安装在底盘1上，射头组件4由火工推动器组件3的另一端套设在火工推动器组件3的外部。抛绳组件及密封盒30分别固定在底盘1的下表面，密封盒30位于火工推动器组件3的下方，抛绳组件位于绳缆9的下方、并位于密封盒30的一侧。密封盒30上设有转接头31，自治水下航行器通过转接头31与火工推动器组件3电连接。绳缆9的一端与射头组件4相连，另一端与抛绳组件连接。盖板垫圈14是一种断裂件切件(当应力达到断裂件切件的应力极限时，断裂件切件就会被剪断)，即当火工推动器组件3对射头组件4的推力达到盖板垫圈14的应力极限时，该盖板垫圈14被剪断，盖板8弹开，射头组件4及绳缆9通过火工推动器组件3的作用被弹出，并漂在海面上。
如图3、图4所示，火工推动器组件3包括密封端盖15、内活塞杆17、耐压外罩18、点火器21、座体22、导线23及玻璃烧结接插件24，其中座体22通过螺钉6、螺母7及垫圈13固定在底盘1上，耐压外罩18的两端分别与该座体22及密封端盖15密封螺纹连接，密封端盖15与耐压外罩18的一端之间通过铜垫16密封，耐压外罩18的另一端与座体22之间通过铜垫密封关26密封。内活塞杆17容置在耐压外罩18内、可相对于耐压外罩18沿轴向移动；内活塞杆17上设有密封圈槽，该密封圈槽内容置有第一密封圈19，内活塞杆17与耐压外罩18的内壁之间通过第一密封圈19密封。座体22的底部中间位置螺纹连接有玻璃烧结接插件24，座体22与玻璃烧结接插件24之间通过第二密封圈25密封；该玻璃烧结接插件24上安装有点火器21，导线23的一端与点火器21相连，另一端由底盘1穿过、容置于密封盒30内，密封盒30为导线23提供了一个干燥的空气耐压舱，自治水下航行器通过转接头31与导线23的另一端电连接。座体22内装有推进火药20，该推进火药20位于点火器21的上方。
如图3、图5所示，射头组件4包括浮力材外套27及内衬28，其中内衬28呈“几”字型，套设在火工推动器组件3的耐压外罩18上，浮力材外套27位于内衬28外围，在内衬28的底部开有供绳缆9穿过的孔，浮力材外套27的底部留有空间29。本发明浮力材外套27为市购产品，购置于青岛海洋化工研究中心，浮力材为现有技术，是玻璃微珠与环氧树脂复合材料。射头组件4的内衬28涂有凡士林油，放在火工推动器组件3的耐压外罩18上，使射头组件4与火工推动器组件3之间充分润滑。
抛绳组件包括系绳筒座10、系绳挡销11及系绳螺盖12，其中系绳筒座10的一端安装在底盘1的下表面，另一端与系绳螺盖12螺纹连接，系绳筒座10上设有用于系紧绳缆9的系绳挡销11。绳缆9以螺旋的方式盘绕在隔板5的另一侧，绳缆9的一端穿过隔板5，由内初28底部的孔穿过，系在所述空间29内；绳缆9的另一端穿过底盘1，从系绳筒座10穿出，打防松结可靠地系在系绳挡销11上，并放置在系绳筒座10的凹槽处，将系绳螺盖12可靠拧紧。
本发明的工作原理为：
当自治水下航行器在执行完相关任务后，需要回收水下航行器时，工作人员向自治水下航行器发送信号，自治水下航行器给导线23通入一个大于1A的起爆电流激发脉冲，这是点火器21将推进火药20引燃；推进火药20燃烧后产生高压的气体，火药的化学能转化为推动内活塞杆17向上运动的动能，内活塞杆17向上运动后将密封端盖15的螺纹破坏，使得密封端盖15从耐压外罩18上脱离；然后，内活塞杆17在高压气体作用下继续向外飞出，并带动射头组件4；当火工推进器组件3的推力作用于射头组件4中的内衬28后，内衬28向外推动浮力材外套27；当推力达到盖板垫圈14的应力极限时，盖板垫圈14被剪断，盖板8被弹开，内衬28及浮力材外套27形成的射头组件4一起被射出，此时系在射头组件4的浮力材外套27底部和内衬28形成的空间29内的绳缆9也被带出来，由于浮力材外套27的密度比水小，且可以承受高压(60～70MPa)，浮力材外套27和内衬28通过环氧树脂胶粘接，组合后的密度仍比水小，故发射后可一起漂浮在海面上。抛绳器机构的底盘1仍然连接在自治水下航行器上，此时自治水下航行器通过绳缆9与漂在海面上的射头组件4连在一起，然后工作人员使用捞绳装置将绳缆9及射头组件4打捞回母船，母船上牵引自治水下航行器实现同步航行，然后在母船上将起吊装置和自治水下航行器连接即可完成自治水下航行器的回收。
Claims (8)
1.一种用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：包括底盘(1)、侧壁筒(2)、火工推动器组件(3)、射头组件(4)、盖板(8)、绳缆(9)、抛绳组件及密封盒(30)，所述抛绳器机构整体通过底盘(1)安装在自治水下航行器上，所述侧壁筒(2)的一端与底盘(1)连接，另一端安装有盖板(8)；所述火工推动器组件(3)、射头组件(4)及绳缆(9)分别容置在所述盖板(8)和侧壁筒(2)围成的腔体内，该火工推动器组件(3)的一端安装在底盘(1)上，所述射头组件(4)由火工推动器组件(3)的另一端套设在火工推动器组件(3)的外部；所述抛绳组件及密封盒(30)分别安装在底盘(1)上，该密封盒(30)上设有转接头(31)，所述自治水下航行器通过转接头(31)与所述火工推动器组件(3)电连接；所述绳缆(9)的一端与射头组件(4)相连，另一端与所述抛绳组件连接；所述射头组件(4)及绳缆(9)通过火工推动器组件(3)的作用射出，并漂在海面上；
所述火工推动器组件(3)包括密封端盖(15)、内活塞杆(17)、耐压外罩(18)、点火器(21)、座体(22)、导线(23)及玻璃烧结接插件(24)，其中座体(22)安装在所述底盘(1)上，所述耐压外罩(18)的两端分别与该座体(22)及密封端盖(15)密封螺纹连接，所述内活塞杆(17)容置在耐压外罩(18)内、并与耐压外罩(18)的内壁密封抵接；所述座体(22)上螺纹连接有玻璃烧结接插件(24)，该玻璃烧结接插件(24)上安装有点火器(21)，所述点火器(21)通过导线(23)与所述自治水下航行器电连接；所述点火器(21)上方设有装在所述座体(22)内的推进火药(20)。
2.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述盖板(8)与侧壁筒(2)另一端之间设有盖板垫圈(14)，当火工推动器组件(3)对射头组件(4)的推力达到所述盖板垫圈(14)的应力极限时，该盖板垫圈(14)被剪断，所述盖板(8)弹开，所述射头组件(4)及绳缆(9)被弹出。
3.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述盖板(8)和侧壁筒(2)围成的腔体内通过隔板(5)分隔成互不干涉的两部分，该隔板(5)的一端安装在所述底盘(1)上，另一端与所述盖板(8)抵接，所述隔板(5)的另一端开有供绳缆(9)穿过的通孔。
4.按权利要求3所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述火工推动器组件(3)及射头组件(4)位于隔板(5)的一侧，绳缆(9)以螺旋的方式盘绕在隔板(5)的另一侧，所述绳缆(9)的一端由所述通孔穿过、与射头组件(4)相连。
5.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述导线(23)的一端与点火器(21)相连，另一端由所述底盘(1)穿过、容置于所述密封盒(30)内；所述自治水下航行器通过转接头(31)与导线(23)的另一端电连接。
6.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述密封端盖(15)与耐压外罩(18)的一端之间通过铜垫(16)密封，所述耐压外罩(18)的另一端与座体(22)之间通过铜垫密封关(26)密封，所述座体(22)与玻璃烧结接插件(24)之间以及内活塞杆(17)与耐压外罩(18)内壁之间分别通过密封圈密封。
7.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述射头组件(4)包括浮力材外套(27)及内衬(28)，其中内衬(28)呈“几”字型，套设在所述火工推动器组件(3)上，所述浮力材外套(27)位于内衬(28)外围，在内衬(28)的底部开有供所述绳缆(9)穿过的孔，所述浮力材外套(27)的底部留有空间(29)，所述绳缆(9)的一端由所述孔穿过、系在所述空间(29)内。
8.按权利要求1所述用于自治水下航行器回收的抛绳器机构，其特征在于：所述抛绳组件包括系绳筒座(10)、系绳挡销(11)及系绳螺盖(12)，其中系绳筒座(10)的一端安装在底盘(1)上，另一端与系绳螺盖(12)螺纹连接，所述系绳筒座(10)上设有用于系紧绳缆(9)的系绳挡销(11)。
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