CN105217453B - 冲击载荷缓冲器 - Google Patents

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一种冲击载荷缓冲器，包括：定滑轮、与定滑轮一定距离设置的动滑轮、将定滑轮与动滑轮连接为一体的一起吊缆绳；其中，该动滑轮的轮轴与液压油缸的活塞杆铰接，液压油缸的上腔体与数个蓄能器相连通，液压油缸的下腔体与油箱相连通；滑动横梁套装在设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱上；当起吊缆绳受到冲击载荷作用时，与动滑轮相固接的滑动横梁会沿着设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱作上、下移动，而滑动横梁又与液压油缸的活塞杆铰接，也带动活塞杆上、下同步运动，然后，再通过蓄能器，从而，减小或缓冲了冲击载荷。本发明无需通过中间传感器数据检测、采集和处理，大大提高了系统反应的响应速度及控制精度及补偿效果。

Description

冲击载荷缓冲器
技术领域
本发明涉及缓冲器，尤其涉及一种用于缆控水下机器人布放与回收的冲击载荷缓冲器。
背景技术
目前，国、内外缆控水下机器人都是利用水面母船上的甲板吊放系统，对其进行布放与回收。当需要作业时，先通过主起吊缆(钢缆或凯芙拉)绞车以及A型架，把水下机器人吊放到水面(入水至蘑菇头处)，然后，再通过吊放头架(Docking head)释放或啮合器转换，把水下机器人的重量由钢缆转移到脐带缆(铠装缆或中性缆)上，最后，下放水下机器人进行下潜作业。作业完成后，当水下机器人通过脐带缆回收到水面后，再通过吊放头架或啮合器，把水下机器人的重量由脐带缆转移到主起吊缆上，最后通过主起吊缆绞车和A型架把水下机器人回收到母船甲板上。
由于在主起吊缆绞车和A型架容易受到来自于海面上风、浪、流等因素的作用，导致其在主起吊缆上产生冲击载荷，并影响到水下机器人布放与回收的安全性。为了消除母船升沉运动对水下机器人的影响，甲板吊放系统上常装备或设置升沉补偿系统。升沉补偿系统从执行器上划分为：油缸升沉补偿和液压马达升沉补偿两类；从工作原理上又划分为：被动升沉补偿、主动升沉补偿和主被动升沉补偿三类。其中，被动升沉补偿系统依靠蓄能器吸收母船升沉的能量，不需外界提供能量；主动升沉补偿系统是利用传感器测量起吊缆绳张力或母船升沉加速度等参数，控制液压油缸和液压马达运动，其精度较高，需外界提供能量；而主被动升沉补偿系统则是结合了两者的优点。但是，上述主、被动升沉补偿系统存在如下缺点：
(1)主动升沉补偿系统是利用各种传感器进行数据检测、采集和处理，来反馈给执行元件，这样一来，存在反应滞后，实时响应差，满足不了实际需要；
(2)被动升沉补偿系统是通过对起吊缆绳绞车进行收放控制，虽可以使起吊缆绳绞车具有恒张力控制功能，并达到起吊缆绳在收放过程中始终保持在张紧状态，从而减小母船升沉运动和波浪起伏运动对水下机器人和收放系统产生的冲击。但是，由于起吊缆绳绞车是液压马达驱动，且惯性大，所以也存在反应滞后，实时响应差的问题，并且，由于其恒张力控制精度较差，补偿效果也不理想。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种冲击载荷缓冲器，其结构简单，当遭受到冲击载荷ΔT时，由于用于起吊的缆绳直接穿过冲击载荷缓冲器上的定、动滑轮，因此，无需再通过中间传感器数据检测、采集和处理，不仅大大提高了系统反应的响应速度，解决了反应滞后，实时响应差的问题；而且，由于其与系统相对独立，并与其它主动缓冲系统(如主动升沉补偿系统，恒张力等)互不干涉，可相互配合，互为备份；大大提高了其控制精度及补偿效果；同时，不需要外界提供能量，就能够吸收由于母船升沉运动所产生冲击载荷的能量。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种冲击载荷缓冲器，其特征在于：包括：定滑轮、与定滑轮一定距离设置的动滑轮、将定滑轮与与动滑轮连接为一体的一起吊缆绳；其中，该动滑轮的轮轴与液压油缸的活塞杆铰接，液压油缸的上腔体与数个蓄能器相连通，液压油缸的下腔体与油箱相连通；且定滑轮的轮轴安装在上部横梁上；动滑轮的轮轴安装在滑动横梁上；滑动横梁套装在设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱上；当起吊缆绳受到冲击载荷作用时，与动滑轮相固接的滑动横梁会沿着设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱作上、下移动，而滑动横梁又与液压油缸的活塞杆铰接，也带动活塞杆上、下同步运动，然后，再通过蓄能器，从而，减小或缓冲了冲击载荷。
所述起吊缆绳通过一A型架的立柱两侧或横梁与一收放绞车相连。
所述蓄能器内设置有橡胶皮囊以减小或缓冲冲击载荷。
所述数个蓄能器之间是通过阀组块、液压油管连接在一起。
所述定滑轮的轮轴是通过定滑轮支架安装在上部横梁上；动滑轮的轮轴是通过动滑轮支架安装在滑动横梁上。
所述橡胶皮囊的内部填充氮气N2。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其结构简单，当遭受到冲击载荷ΔT时，由于用于起吊的缆绳直接穿过冲击载荷缓冲器上的定、动滑轮，因此，无需再通过中间传感器数据检测、采集和处理，不仅大大提高了系统反应的响应速度，解决了反应滞后，实时响应差的问题；而且，由于其与系统相对独立，并与其它主动缓冲系统(如主动升沉补偿系统，恒张力等)互不干涉，可相互配合，互为备份；大大提高了其控制精度及补偿效果；同时，不需要外界提供能量，就能够吸收由于母船升沉运动所产生冲击载荷的能量。
附图说明
图1为本发明冲击载荷缓冲器工作原理图。
图2为本发明本发明整体结构示意图。
图中主要标号说明：
1－定滑轮，2－起吊缆绳，3－上部横梁，4－动滑轮，5－导向立柱，6－滑动横梁，7－下部横梁，8－阀组块，9－液压油管，10－液压油缸，11－活塞杆，12－蓄能器，13－橡胶皮囊，14－油箱，15－定滑轮支架，16－动滑轮支架。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：定滑轮1、与定滑轮1一定距离设置的动滑轮4、通过缠绕方式将定滑轮1与动滑轮4连接为一体的起吊缆绳2；其中，动滑轮4的轮轴与液压油缸10的活塞杆11铰接，液压油缸11的上腔体与数个蓄能器12相连通，液压油缸10的下腔体与油箱14相连通。
上述起吊缆绳2通过一A型架的立柱两侧或横梁与一收放绞车相连。
上述蓄能器12内设置有橡胶皮囊13，橡胶皮囊13的内部填充氮气N2，当起吊缆绳2带着动滑轮4和液压油缸10的活塞杆11上、下移动时，使得冲击载荷被设置在蓄能器12内的充气由橡胶皮囊13所吸收，从而，减小或缓冲了冲击载荷。
上述数个蓄能器12之间是通过阀组块8、液压油管9连接在一起。
如图2所示，定滑轮1的轮轴通过定滑轮支架15安装在上部横梁3上；动滑轮4的轮轴通过动滑轮支架16安装在滑动横梁6上；滑动横梁6套装在设置在上部横梁3与下部横梁7之间的导向立柱5上；这样一来，当起吊缆绳2受到冲击载荷ΔT作用时，与动滑轮4相固接的滑动横梁6会沿着设置在上部横梁3与下部横梁7之间的导向立柱5作上、下移动，而滑动横梁6又与液压油缸10的活塞杆11铰接，从而，也带动活塞杆11上、下同步运动，最后，再通过蓄能器12作用，以达到减小或缓冲冲击载荷的目的。
工作原理：使用时，将本发明安装在一A型架的立柱两侧或横梁上。当布放回收系统遭受到来自于海面上风、浪、流等因素的作用，受到附加的冲击载荷ΔT时，起吊缆绳2带着动滑轮4向上移动，而液压油缸10的活塞杆11与动滑轮4的转轴铰接，这样，也同时带着液压油缸10的活塞杆11向上运动，从而，迫使液压油缸10上腔体内的液压油流入蓄能器12。由于蓄能器12是一个体积固定的封闭结构，内部设置一个充满氮气或其它惰性气体的橡胶皮囊13，所以，橡胶皮囊13会受到来自液压油的压缩作用，使得橡胶皮囊13内部的气体从一个状态(p1，V1，T1)转换到另一个状态(p2，V2，T2)，最后，把冲击载荷的能量被吸收到蓄能器12内，以达到缓冲冲击载荷的目的。
当起吊缆绳2受到的拉力T减小时，起吊缆绳2会随着动滑轮4向下移动，从而，带着液压油缸10的活塞杆11也向下运动，液压油缸10的下腔体内的液压油流向油箱14。由于在液压油路中设置节流阀，所以会产生阻尼作用，不致于拉力T突然下降，实际上也起到缓冲的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种冲击载荷缓冲器，其特征在于：包括：定滑轮、与定滑轮一定距离设置的动滑轮、将定滑轮与与动滑轮连接为一体的一起吊缆绳；其中，该动滑轮的轮轴与液压油缸的活塞杆铰接，液压油缸的上腔体与数个蓄能器相连通，液压油缸的下腔体与油箱相连通；且定滑轮的轮轴安装在上部横梁上；动滑轮的轮轴安装在滑动横梁上；滑动横梁套装在设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱上；当起吊缆绳受到冲击载荷作用时，与动滑轮相固接的滑动横梁会沿着设置在上部横梁与下部横梁之间的导向立柱作上、下移动，而滑动横梁又与液压油缸的活塞杆铰接，也带动活塞杆上、下同步运动，然后，再通过蓄能器，从而，减小或缓冲了冲击载荷。
2.根据权利要求1所述的冲击载荷缓冲器，其特征在于：所述起吊缆绳通过一A型架的立柱两侧或横梁与一收放绞车相连。
3.根据权利要求1所述的冲击载荷缓冲器，其特征在于：所述蓄能器内设置有橡胶皮囊，以减小或缓冲冲击载荷。
4.根据权利要求1所述的冲击载荷缓冲器，其特征在于：所述数个蓄能器之间是通过阀组块、液压油管连接在一起。
5.根据权利要求1所述的冲击载荷缓冲器，其特征在于：所述定滑轮的轮轴是通过定滑轮支架安装在上部横梁上；动滑轮的轮轴是通过动滑轮支架安装在滑动横梁上。
6.根据权利要求3所述的冲击载荷缓冲器，其特征在于：所述橡胶皮囊的内部填充氮气。
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