CN105539782A - Rov用水下自动对接机构 - Google Patents

Abstract

ROV用水下自动对接机构，包括安装座，安装座内设有连通的轴向孔和径向通槽一；油缸活塞杆伸入轴向孔，活塞杆铰接有推头；安装座与开设有径向通槽二的锥形导向头固接，两径向通槽连通形成锁紧块的安装空间，两锁紧块对称设置在推头两侧，锁紧块与径向通槽一侧壁铰接，锁紧块的横截面形状呈三角形，锁紧块与径向通槽二底部之间连接有弹簧；在弹簧作用下，两锁紧块的外侧端面处于垂向位置或者下端靠近安装座中轴线的倾斜位置，两锁紧块的顶部与推头底部抵接；对接块设有轴向通孔，轴向通孔下部为外扩锥形孔，对接时，安装座伸入轴向通孔，锁紧块在油缸驱动下旋转，直至其外侧端面与锥形孔壁面抵接。本发明能实现ROV与水下设备的自动对接。

Description

ROV用水下自动对接机构

技术领域

本发明涉及水下作业装置技术领域，具体涉及应用于遥控水下机器人、单人常压潜水装具等水下缆控运动体上的水下作业装置，尤其涉及在通过遥控潜水器将水下设备吊至水面的作业中能够实现遥控潜水器与水下被起吊物快速准确对接的机构。

背景技术

遥控潜水器（ROV）是水下机器人的一种，是能够在水下环境中长时间作业的高科技装备，在潜水员无法承担的水下作业强度和潜水员不能达到的作业水深下更显现出明显的优势。ROV以作业能力强、作业功能多、可靠性高和安全遥控操作的作业模式，已成为海洋石油开采工程中进行水下安装、维护作业的有效手段，同时，由于ROV采用了可重组的开式框架结构、数字传输的计算机控制方式、液压动力的驱动形式，在其驱动功率和有效载荷允许的情况下，在ROV上配置不同的仪器设备、作业工具和取样设备，能够形成一个水下作业系统，可准确、高效地完成水下作业任务，并可根据不同的需要进一步扩展其功能。

目前，有针对ROV机械手开发的水下作业工具包，水下作业工具包直接与机械手臂相连，可利用机械手直接手抓夹持工具对水下设备进行维修等其他操作，然而，对于一些难以在水下进行维修等操作的设备，需将其吊至水面母船进行维修等其他操作，另一方面，ROV机械手的抓取能力有限，给水下设备维修或更换带来了一定的难度，因此，需要一种对接机构来实现遥控潜水器与水下设备的对接，从而便于将水下设备转运至水面母船。现有技术中还没有相应的对接机构来实现ROV与水下设备的自动对接。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种ROV用水下自动对接机构，专门用于实现遥控潜水器与水下设备的自动对接，操作方便且工作可靠。

本发明的技术方案如下：

ROV用水下自动对接机构，包括安装座，安装座内设有T形通槽，所述T形通槽包括轴向孔和径向通槽一；油缸的缸体固装在安装座一端，油缸的活塞杆伸入轴向孔，活塞杆端头铰接有推头；安装座另一端固接有锥形导向头，锥形导向头与安装座的连接端上开设有径向通槽二，径向通槽二与径向通槽一相互连通并衔接形成安装空间，所述安装空间内设有两个锁紧块，两个锁紧块对称设置在推头的两侧，锁紧块通过径向销和径向通槽一侧壁铰接，锁紧块的横截面形状整体呈三角形，锁紧块与径向通槽二的底部之间连接有弹簧；在弹簧的弹力作用下，两个锁紧块的外侧端面处于垂向位置，或者两个锁紧块的外侧端面为斜向面，且所述斜向面的上端与安装座的中心轴线之间的距离大于所述斜向面的下端与安装座的中心轴线之间的距离，两个锁紧块的顶部端面与推头的底部端面抵接；还包括对接块，对接块内设有轴向通孔，轴向通孔的下部为外扩的锥形孔，对接时，安装座伸入轴向通孔，锁紧块在油缸的驱动下绕径向销旋转，直至锁紧块的外侧端面与锥形孔的内壁面抵接。

其进一步技术方案为：

所述锁紧块的横截面形状整体呈等腰直角三角形结构，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面连接弹簧，在弹簧的弹力作用下，两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面均朝向安装座的中心轴线，所述等腰直角三角形结构的外侧端面处于垂向位置，所述等腰直角三角形结构的顶部直角边所在的平面与推头的底部端面抵接，且两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面呈直角布置；锥形孔的锥角为直角，且锥形孔的内壁面对应于锁紧块的位置呈平面形状，对接时，所述等腰直角三角形结构的外侧直角边所在的平面与锥形孔内呈平面形状的内壁面抵接，且二者的斜度均为45°，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面与水平面平行。

所述安装座与锥形导向头为一体结构。

所述安装座带有法兰端，对接时，法兰端与对接块的上端面抵接。

本发明的技术效果：

本发明通过两个横截面形状均整体呈三角形结构且对称设置的锁紧块以及带有锥形面的对接块的结构设置，通过控制油缸的行程，能够确保锁紧块在旋转后，其外侧端面与对接孔中的锥形面相互抵接，由此实现与安装座固接的ROV和与对接块固接的待起吊水下设备的快速、自动对接，而在未对接状态下，通过弹簧的作用，使得锁紧块的外侧端面至少处于垂向，即处于垂向，或者为斜向面，且该斜向面上端距离安装座中心轴线的距离大于该斜向面下端距离安装座中心轴线的距离，确保对接块的轴向通孔尺寸最小化；进一步地，将锁紧块优化设置成等腰直角三角形结构，使得整个对接机构结构简单，确保精准对接；通过弹簧的设置，能够确保锁紧块从对接状态回到初始的未对接状态，从而确保对接后的脱离，以及在液压系统出现故障时，也能确保确保锁紧块恢复到初始的未对接状态，确保作业安全。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图，图中为未对接状态。

图4为本发明对接状态下的剖视图。

其中：1、安装座；101、轴向孔；102、径向通槽一；103、锥形导向头；1031、径向通槽二；104、法兰端；2、油缸；201、活塞杆；3、推头；4、锁紧块；5、径向销；6、弹簧；7、对接块；701、锥形孔。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3，本发明包括安装座1，安装座1内设有T形通槽，所述T形通槽包括轴向孔101和径向通槽一102；油缸2的缸体固装在安装座1一端，油缸2的活塞杆201伸入轴向孔101，活塞杆201端头铰接有推头3；安装座1另一端固接有锥形导向头103，锥形导向头103与安装座1的连接端上开设有径向通槽二1031，径向通槽二1031与径向通槽一102相互连通并衔接形成安装空间，所述安装空间内设有两个锁紧块4，两个锁紧块4对称设置在推头3的两侧，锁紧块4通过径向销5和径向通槽一102侧壁铰接；锁紧块4的横截面形状整体呈三角形，锁紧块4与径向通槽二1031的底部之间连接有弹簧6；在弹簧6的弹力作用下，两个锁紧块4的外侧端面处于垂向位置，或者两个锁紧块4的外侧端面为斜向面，且所述斜向面的上端与安装座1的中心轴线之间的距离大于所述斜向面的下端与安装座1的中心轴线之间的距离，两个锁紧块4的顶部端面与推头3的底部端面抵接；本发明还包括对接块7，对接块7内设有轴向通孔，所述轴向通孔的下部为外扩的锥形孔701，安装座1带有法兰端104，对接时，见图4，安装座1伸入所述轴向通孔，法兰端104与对接块7的上端面抵接，锁紧块4在油缸2的驱动下绕径向销5旋转，直至锁紧块4的外侧端面与锥形孔701的内壁面抵接，此时，锁紧块4旋转到位，通过锥形孔701的设置及锁紧块4的外侧端面与锥形孔701的内壁面抵接从而实现锁紧。

进一步地，见图3、图4，所述锁紧块4的横截面形状整体呈等腰直角三角形结构，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面连接弹簧6，在弹簧6的弹力作用下，两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面均朝向安装座1的中心轴线，所述等腰直角三角形结构的外侧端面处于垂向位置，所述等腰直角三角形结构的顶部直角边所在的平面与推头3的底部端面抵接，且两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面呈直角布置；锥形孔701的锥角为直角，且锥形孔701的内壁面对应于锁紧块4的位置呈平面形状，对接时，所述等腰直角三角形结构的外侧直角边所在的平面与锥形孔701内呈平面形状的内壁面抵接，且二者的斜度均为45°，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面与水平面平行。

进一步地，所述安装座1与锥形导向头103可为一体制作成型结构。

本发明的运行方式如下：

图3所示水下对接机构为本发明的优选实施例之一，实际使用时，安装座1通过法兰端104与ROV框架固定连接，对接块7固装在待起吊的水下设备上，当ROV运动至待起吊水下设备时，操作人员通过观察调整ROV姿态以使锥形导向头103和安装座1插入对接块7上的所述轴向通孔，法兰端104与对接块7的上端面抵接，在未对接的原始状态下，在弹簧6的弹力作用下，两个锁紧块4上与弹簧6连接的斜面均朝向安装座1的中心轴线，且所述两个斜面的夹角为90°，所述两个斜面与水平面的夹角为45°，两个锁紧块4的顶部端面与推头3的底部端面抵接，锁紧块4的外侧端面此时处于垂向位置，需要进行对接作业时，具体操作如下：

油缸2动作，活塞缸201伸出，推动推头3轴向移动，推头3推动两个锁紧块4绕径向销5均向外侧旋转，两个锁紧块4的旋转方向相反，直至，呈等腰直角三角形结构的锁紧块4的外侧直角边所在的平面与锥形孔701内呈平面形状的内壁面抵接，此时，锁紧块4旋转到位，通过所述等腰直角三角形结构的外侧直角边所在的平面与锥形孔701内呈平面形状的内壁面紧密贴合实现安装座1与对接块7的锁紧，从而实现ROV与待起吊水下设备的对接，通过水面母船上的布放回收系统即可将ROV和待起吊的水下设备回收至水面母船上。需要使RVO与水下设备相互脱离时，油缸2停止动作，活塞缸201和推头3缩回，两个锁紧块4在弹簧6的弹力作用下，绕径向销5均向内侧旋转，回到未对接的原始状态，通过操纵ROV姿态调整即可实现锥形导向头103和安装座1组成的整体与对接块7相互脱离。同时，在液压系统出现故障时，在弹簧6的作用下将锁紧块4拉回到未对接的原始状态，保证作业安全。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (4)

1.ROV用水下自动对接机构，其特征在于：包括安装座（1），安装座（1）内设有T形通槽，所述T形通槽包括轴向孔（101）和径向通槽一（102）；油缸（2）的缸体固装在安装座（1）一端，油缸（2）的活塞杆（201）伸入轴向孔（101），活塞杆（201）端头铰接有推头（3）；安装座（1）另一端固接有锥形导向头（103），锥形导向头（103）与安装座（1）的连接端上开设有径向通槽二（1031），径向通槽二（1031）与径向通槽一（102）相互连通并衔接形成安装空间，所述安装空间内设有两个锁紧块（4），两个锁紧块（4）对称设置在推头（3）的两侧，锁紧块（4）通过径向销（5）和径向通槽一（102）侧壁铰接，锁紧块（4）的横截面形状整体呈三角形，锁紧块（4）与径向通槽二（1031）的底部之间连接有弹簧（6）；在弹簧（6）的弹力作用下，两个锁紧块（4）的外侧端面处于垂向位置，或者两个锁紧块（4）的外侧端面为斜向面，且所述斜向面的上端与安装座（1）的中心轴线之间的距离大于所述斜向面的下端与安装座（1）的中心轴线之间的距离，两个锁紧块（4）的顶部端面与推头（3）的底部端面抵接；还包括对接块（7），对接块（7）内设有轴向通孔，所述轴向通孔的下部为外扩的锥形孔（701），对接时，安装座（1）伸入所述轴向通孔，锁紧块（4）在油缸（2）的驱动下绕径向销（5）旋转，直至锁紧块（4）的外侧端面与锥形孔（701）的内壁面抵接。

2.按权利要求1所述的ROV用水下自动对接机构，其特征在于：所述锁紧块（4）的横截面形状整体呈等腰直角三角形结构，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面连接弹簧（6），在弹簧（6）的弹力作用下，两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面均朝向安装座（1）的中心轴线，所述等腰直角三角形结构的外侧端面处于垂向位置，所述等腰直角三角形结构的顶部直角边所在的平面与推头（3）的底部端面抵接，且两个所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面呈直角布置；锥形孔（701）的锥角为直角，且锥形孔（701）的内壁面对应于锁紧块（4）的位置呈平面形状，对接时，所述等腰直角三角形结构的外侧直角边所在的平面与锥形孔（701）内呈平面形状的内壁面抵接，且二者的斜度均为45°，所述等腰直角三角形结构的斜边所在的平面与水平面平行。

3.按权利要求1或2所述的ROV用水下自动对接机构，其特征在于：所述安装座（1）与锥形导向头（103）为一体结构。

4.按权利要求1或2所述的ROV用水下自动对接机构，其特征在于：所述安装座（1）带有法兰端（104），对接时，法兰端（104）与对接块（7）的上端面抵接。