CN106342049B - 一种无缆潜水器的水面布放回收系统 - Google Patents

一种无缆潜水器的水面布放回收系统

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刘忠铭
刘晓辉
杨振宇
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谭颖
史战新
胡俊鹏
邢晓文
阮炜
吴鲲
郭华林
邹军
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Abstract

本发明公开了一种无缆潜水器的水面布放回收系统。其变幅A型或门型吊架安装在水面母船的艉部或船舷,防摇起吊装置通过纵摇缓冲液缸与变幅吊架的横梁铰接,双滚筒主起吊绞车、导缆绞车分别安装在防摇起吊装置基础支架上部。两根主起吊钢丝绳通过导向滚轮,与双缆多爪捕捉器连接。潜水器导缆抛出装置、吊艇杆机构、吊艇支架安装在无缆潜水器中间上部结构加强的部位,其中潜水器导缆抛出装置采用带缆的两个可反复自动充气的浮球,吊艇杆机构采用夹角为90度的两个头部为蘑菇头型的吊杆,通过液压油缸进行释放及两吊杆的切换。浮球的释放及两吊杆的切换可通过潜水器内部艇员或遥控操纵完成。本发明不受到水下能见度的影响,且无需潜水员帮助,实现了在高海况下无缆潜水器的水面布放、回收工作。

Description

一种无缆潜水器的水面布放回收系统
技术领域
[0001] 本发明属于深海作业、援潜救生技术领域,具体涉及一种无缆潜水器的水面布 放回收系统,该系统可用于水面支持母船上的各种无缆水下机器人、无缆自治救生潜器 (SRV)、穿梭潜器等无缆潜水器的布放与回收。
背景技术
[0002] 深海作业和援潜救生均离不开母船的支持,水面母船不仅是运载作业和救生潜水 器的载具,还是维护、布放与回收(吊放)这些潜水器的工作平台。这些潜水器按其与母 船间有无缆索连接可分为有缆潜水器和无缆潜水器。由于水下的活动空间不受缆索的限 制,无缆自治式水下机器人为深海作业的一个主要的发展方向;而到目前为止,无缆自航式 救生潜器还是大多数国家采用的主要的潜艇救生装备。无缆潜水器的布放、回收为深海作 业及援潜救生的关键环节,其安全性、可靠性直接关系到作业及救生的成功与否。由于受 风速、海浪的影响,特别是无缆潜水器还存在一个潜水器与母船缆索重新连接的问题,其布 放,特别是回收十分困难。
[0003] 传统的无缆潜水器布放、回收方法是采用小艇或蛙人在海面脱钩、挂钩的方式来 完成的。这种方式只能在4级海况以下进行,且不能保证潜水器安全、可靠、高效率的布放、 回收。目前,英国的LR5救生潜器,美国的DSRV,以及我国引进的LR7救生潜器均采用这种 方式。
[0004] 由于作业海况特别是救生时的海况可能更为恶劣,世界各国均加大力度致力于无 缆潜水器布放、回收技术的研究。据公开文献报道,美国PERRY公司的MUST无缆水下机器 人回收系统是利用斜面滑道和坞式回收器回收无缆水下机器人;以及日本的“千早号”救生 母船采用船舯吊放升降机式回收器,在水下进行救生潜水器的布放、回收。这些布放回收系 统(或装置)均有效地解决了潜水器与母船缆索重新连接的问题,减少海浪的影响,能够在 高海况下工作,但需要船上开有延伸于水下的斜面滑道或船舯大开口的特殊的专用母船, 不能在普通的支持母船上进行工作。
[0005] 又有公开文献报道,北约开发并建立的北约潜艇救援系统NSRS,其救生潜器 (SRV)的布放、回收拟采用英国工程商业有限公司(Engineering Business Ltd)的便携式 释放和回收系统,拟定在高海况(6级的海况)下工作。为了在救生潜器与母船建立初始联 系和牢固可靠的物理连接,其提出的大体解决方案的重点在于使用一根导缆接近海底处悬 浮(使用的配重约1〜2吨),接着救生潜器上的机械手将导缆连接到SRV上。随后,全重 起重连接装置沿着导缆下放,进而锁在SRV上。这些操作可以在受到海浪影响较小超过60 米深度的水下进行,也可以在水面完成。然而其机械手的“捕捉”必然会受到水下能见度的 影响,不能可靠地建立救生潜器与母船初始联系。
[0006] 中国专利文献提出了一种自治式潜水器水下回收系统(公开号为CN1132710,公 开日为1996年10月9日)。该系统由支持母船、打捞救生船、中继器、水下回收系统及水下 机器人(自治式水下潜水器)组成,支持母船通过钢丝绳与中继器联接,同时支持母船上设 有电缆绞车通过电缆与中继器联接,中继器通过中性系缆与收放器联接,工作时通过声纳 系统和收放器对无缆水下机器人进行控制回收。该系统能够在4级海况下,水深30〜50 米回收水下无绳机器人。但是,由于该系统采用了中继器,因而限制了潜水器的大小,不能 用于救生潜器(SRV)、穿梭式载人潜器等大型潜水器的布放、回收;且潜水器与中继器的初 始联系需通过声纳系统和水下摄像系统的辅助方可完成,不能可靠的地建立初始联系。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提出一种无缆潜水器的水面布放回收系统,该系统可以在不受 水下能见度的影响,且无需潜水员帮助的情况下,在各种海况下实现潜水器的水面布放与 回收。
[0008] 本发明的无缆潜水器的水面布放回收系统,包括吊架、防摇起吊装置、变幅液缸、 导向回转装置、锁艇钩装置、双缆多爪捕捉器、主起吊钢丝绳、双滚筒主起吊绞车、母船导 缆、、导缆绞车,潜水器导缆抛出装置、吊艇杆机构、吊艇支架、导向轮、导向滚轮、锁扣和吊 架基座;
[0009] 吊架为A型或门型,两个吊架基座安装在水面母船的艉部或船舷的甲板上;吊架 的两个立柱底部分别与两个吊架基座的一头铰接;防摇起吊装置通过其上部基础支架以及 两个纵摇缓冲液缸与吊架的横梁铰接,防摇起吊装置可绕其与横梁铰接处摆动;
[0010] 两个变幅液缸的活塞杆端与吊架的两个立柱中下部的耳板铰接,另一端分别与两 个吊架基座的另一头铰接;通过液压系统可使吊架绕铰接处摆动;
[0011] 导向回转装置安装在防摇起吊装置下部的防摇支架内,锁艇钩装置安装在防摇起 吊装置下部的防摇支架的两侧,通过液压系统完成潜水器出水后的姿态调整及锁定;
[0012] 双缆多爪捕捉器通过导缆和主起吊钢丝绳与母船相连;
[0013] 上述双滚筒主起吊绞车为带有两个滚筒的普通绞车,安装在防摇起吊装置的上 部,滚筒上的两根主起吊钢丝绳穿过吊架横梁下部中间对称位置的两组导向滚轮,与双缆 多爪捕捉器相连;
[0014] 导缆绞车安装在防摇起吊装置上,母船导缆通过导向轮,穿过导向回转装置的两 个导向滑块,并从双缆多爪捕捉器中间的导向孔穿出,母船导缆的端头安装有锁扣;
[0015] 导缆绞车上引出的母船导缆,穿过导向轮、穿过防摇起吊装置以及导向回转装置 并从双缆多爪捕捉器的导向孔穿出,母船导缆的端头带有锁扣,用以建立母船与潜水器的 初始联结并成为双缆多爪捕捉器的导向用导索;
[0016] 潜水器导缆抛出装置、与锁艇钩装置相对应的吊艇支架、吊艇杆机构安装在潜水 器的上部;潜水器导缆抛出装置与吊艇杆机构连接,吊艇杆机构安装在无缆潜水器中间上 部结构加强的部位;通过锁扣连接母船导缆与潜水器导缆抛出装置,采用导缆绞车使其张 紧,双缆多爪捕捉器沿缆索下放完成潜水器的自动捕捉;
[0017] 所述导向回转装置包括回转导向筒、齿圈、小齿轮、液压马达、脐带绞车、弹簧伸缩 拨杆、上导向滑块、下导向滑块、脐带、弹簧楔块、轴承;
[0018] 回转导向筒通过轴承坚直安装在防摇支架中部,其轴线在防摇支架的底面处于水 平位置时与导向轮节圆相切;齿圈安装在回转导向筒外壁上,液压马达安装在防摇支架中 部伸出的隔板上,其伸出轴安装有与齿圈相啮合的小齿轮,通过齿圈和小齿轮以及液压马 达能够使回转导向筒沿其轴线转动;回转导向筒的外壁上部安装有与回转导向筒一同旋转 的脐带绞车,与脐带绞车相连的脐带穿过上导向滑块和下导向滑块的导向孔与双缆多爪捕 捉器相连接;回转导向筒的外壁下部外伸板上还坚直安装有两个对称的弹簧伸缩拨杆;回 转导向筒内还安装有上、下导向滑块,其中上导向滑块与回转导向筒固定连接,下导向滑块 通过键槽在回转导向筒内上下移动;上导向滑块、下导向滑块上均开有四个导向孔,母船导 缆、两根主起吊钢丝绳以及脐带分别穿过相应的导向孔;上导向滑块和下导向滑块中间的 导缆导向孔的轴线与回转导向筒轴线重合,主起吊钢丝绳的两个导向孔分别在导缆导向孔 的两侧,其轴线分别与两组导向滚轮节圆相切;导向孔采用圆弧形喇叭口设计;回转导向 筒的内壁下部开有环状的锥形槽;
[0019] 所述双缆多爪捕捉器包括主吊索具、捕捉器主体、气缸、触杆、压杆、压簧、锁紧盘、 第一信号开关、第二信号开关、扭簧、卡爪、销轴、第三信号开关;
[0020] 捕捉器主体为下部带有挡环,上部固定有两个对称吊耳的一圆柱形中空的筒体, 其筒体的中部沿圆周方向均布有三个触杆安装孔,其下部沿圆周方向均匀分布有三个捕捉 爪孔;两个主吊索具通过销轴与捕捉器主体的两个吊耳连接,三个气缸安装在捕捉器主体 外壁上,沿圆周方向均布,其轴线与捕捉器主体筒体的轴线平行,其活塞杆端连接在锁紧盘 上,锁紧盘能够随活塞杆上下移动;三个触杆安装在捕捉器主体筒体的三个触杆安装孔内, 用于推动安装在锁紧盘上的压杆以及压簧,压杆以及压簧的位置与捕捉器主体筒体的三个 触杆安装孔的位置相对应;
[0021] 三个卡爪通过销轴分别安装在捕捉器主体下部的三个捕捉爪孔中,销轴上设有扭 簧;第一信号开关安装在捕捉器主体中上部的内壁开孔处,位于吊艇杆机构的有缆吊杆所 能进入的最高位置的接近处;第二信号开关安装在捕捉器主体中上部的外壁上,位于锁紧 盘所能上升的最高处;第三信号开关安装在捕捉器主体下部的挡环上。
[0022] 本发明系统可以实现在不受水下能见度的影响,且无需潜水员帮助的情况下,建 立潜水器与母船的初始联系,并在受到海浪影响较小的水下10〜50米深度建立潜水器与 母船牢固可靠的物理连接,有效地减小潜水器吊离水面后的晃动,以及母船的横摇、纵摇等 带来的不安全因素,解决了潜水器吊离水面后姿态不能自动调整的问题,实现在高海况(6 级的海况)下无缆潜水器的水面布放、回收工作,从而提高系统的自动化程度和可靠性,缩 短布放、回收的时间,并且可安装在甲板面积足够大的普通的支持母船上。具体而言,本发 明具有以下技术特点:
[0023] (1)由于采用普通的A型(或门型)吊架,可安装于甲板面积足够大的普通水面母 船的尾部(或船舷),母船无需特殊改造就能安装,有效地解决了一些吊放系统不能在普通 的支持母船上进行工作的问题。
[0024] (2)由于采用安装在无缆潜水器上部的潜水器用半自动导缆抛出装置,并在受到 海浪影响较小的水下10〜50米深度通过遥控(或艇员)进行释放带缆浮球,母船船员回 收带缆浮球,并使潜水器导缆与母船导缆的锁扣连接,从而有效地解决了在不受水下能见 度的影响,且无需潜水员帮助的情况下,建立潜水器与母船的初始联系的问题。
[0025] (3)由于母船采用双缆多爪捕捉器,潜水器用半自动导缆抛出装置11、吊艇杆机 构,双缆多爪捕捉器由导缆导向并有效地捕捉到吊杆的蘑菇头,从而有效地解决了在受到 海浪影响较小的水下10〜50米深度建立潜水器与母船牢固可靠的物理连接的问题。
[0026] (4)由于采用导向回转装置,控制潜器回收过程中的姿态,有效地解决了潜器吊离 水面后姿态不能自动调整的问题。并实现双缆多爪捕捉器的脱扣脐带的自动同步收放。
[0027] (5)由于采用防摇起吊装置、锁艇钩装置、以及潜器上的起吊支架使潜器吊离水面 后与防摇起吊装置的防摇支架成为一个刚性的整体,有效地减小了潜器在水面上的摇摆, 有效地改善了恶劣海况带来的不利影响。
[0028] 总之,本系统与其它回收吊放系统不同,它不受水下能见度的影响,无需潜水员操 作,也无需声纳、视频系统等辅助设备,且对母船无特殊条件限制仅需提供足够的甲板面 积,大大降低了恶劣海况带来的安全风险,缩短了布放与回收时间,大大提高了系统的自动 化程度及效率,因此可广泛应用于各种无缆水下机器人、无缆自治救生潜水器(SRV)、穿梭 潜水器等无缆潜水器的布放与回收。
附图说明
[0029] 图1为本发明无缆潜水器的水面布放回收系统(水下捕捉状态)示意图;
[0030] 图2为本发明无缆潜水器的水面布放回收系统停放状态示意图(左视图);
[0031] 图3为本发明无缆潜水器顶部结构及装置安装图(俯视图);
[0032] 图4为本发明防摇起吊装置的结构与布置示意图(正视图);
[0033] 图5为本发明防摇起吊装置的结构与布置示意图(左视图);
[0034] 图6为本发明导向回转装置的结构与布置示意图(剖视图);
[0035] 图7为本发明导向回转装置导向示意图(剖视图);
[0036] 图8为本发明导向回转装置A-A剖视图;
[0037] 图9为本发明双缆多爪捕捉器结构及进行捕捉状态示意图;
[0038] 图10为本发明双缆多爪捕捉器结构及锁住吊杆状态示意图;
[0039] 图11为本发明潜水器导缆抛出装置及吊艇杆机构布置示意图(主视图);
[0040] 图12为本发明潜水器导缆抛出装置及吊艇杆机构布置示意图(俯视图);
[0041] 图13为本发明吊艇支架的结构与布置示意图;
[0042] 图14为本发明吊艇支架A-A剖视图;
[0043] 图15为本发明无缆潜水器浮球释放状态示意图。
具体实施方式
[0044] 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
[0045] 如图1、图2所示,本发明所述的无缆潜水器的水面布放回收系统包括吊架1、变幅 液缸3、吊架基座19、防摇起吊装置2、导向回转装置4、锁艇钩装置5、双缆多爪捕捉器6、主 起吊钢丝绳7、导向滚轮15、双滚筒主起吊绞车8、导缆9、锁扣16、导向轮14及导缆绞车10, 潜水器上的潜水器导缆抛出装置11、吊艇杆机构12以及吊艇支架13。
[0046] 吊架1为A型或门型,两个吊架基座19安装在水面母船18的艉部(或船舷)的 甲板上;吊架1的两个立柱底部分别与两个吊架基座19的一头铰接;两个变幅液缸3的活 塞杆端与吊架1的两个立柱中下部的耳板铰接,另一端分别与两个吊架基座19的另一头铰 接;通过液压系统可使吊架1绕铰接处摆动。
[0047] 如图4、图5所示上述防摇起吊装置2包括基础支架21、活动支架22、防摇支架 23、纵摇缓冲液缸20、伸缩液缸24、导向杆25、横摇补偿液缸26、缓冲装置27、导向定位装 置28。基础支架21为焊接结构处于防摇起吊装置2的最上部;两个纵摇缓冲液缸20均安 装在基础支架21右侧,其的两端分别与防摇起吊装置2的基础支架21以及吊架1的横梁 铰接,以缓冲、限制防摇起吊装置2的纵向摆动及调整防摇起吊装置2的纵向角度,克服船 体纵摇对潜水器吊放的影响;导向杆25为焊接在基础支架21中间的上下贯通的箱形结构; 活动支架22采用两侧对称位置的两个伸缩液缸24与基础支架21相连接,活动支架22可 沿导向杆25上下移动,并可通过两个伸缩液缸24调整活动支架22的上下位置;活动支架 22的中间下部与防摇支架23的上中部铰接,在与铰接轴线垂直平面内且处于活动支架22 两侧的两个横摇补偿液缸26分别与活动支架22及防摇支架23铰接,以缓冲、限制防摇支 架23的横向摆动,使安装在防摇支架23内部的导向回转装置4在潜水器的起吊过程中保 持坚直状态,克服船体横摇对潜水器吊放的影响,并可调整防摇支架23的横向角度有利于 潜水器在母船上的停放(或对接)。防摇支架23底部四周分别设有抓紧过程中使用的两个 缓冲装置27,以及两个导向定位装置28,其位置与无缆潜水器17上的吊艇支架13相对应。 上述防摇起吊装置2的作用是:补偿支持母船在海面上的纵摇及横摇,克服风力的影响,保 证潜水器在水上的可靠移动。
[0048] 如图4、图5所示,上述锁艇钩装置5包括四个锁钩液缸51和四个锁艇钩52,四个 锁艇钩52的中部与防摇支架23铰接在两个横摇补偿液缸26的下部两侧,其位置与潜水器 17的吊艇支架13的吊艇轴132位置相对应。四个锁钩液缸51的两端分别与防摇支架23 铰接。锁艇钩装置5的作用是:用以钩住潜水器吊艇支架13的吊艇轴132,使防摇起吊装 置2与潜水器17建立可靠的刚性连接,有效地减小了潜水器在水面上的摇摆,有效地改善 了恶劣海况带来的不利影响。
[0049] 如图6、图7所示,上述导向回转装置4包括回转导向筒41、齿圈42、小齿轮43、液 压马达44、脐带绞车45、弹簧伸缩拨杆46、上导向滑块47、下导向滑块48、脐带49、弹簧楔 块40、轴承401、402。回转导向筒41通过轴承401、402坚直安装在防摇支架23中部,其轴 线在防摇支架23的底面处于水平位置时与导向轮14节圆相切。齿圈42安装在回转导向筒 41外壁上,液压马达44安装在防摇支架23中部伸出的隔板上,其伸出轴安装有与齿圈42 相啮合的小齿轮43,通过齿圈42和小齿轮43以及液压马达44可使回转导向筒41沿其轴 线转动。回转导向筒41的外壁上部安装有与回转导向筒41 一同旋转的脐带绞车45,与绞 车45相连的脐带49并穿过两个导向滑块47、48的导向孔与双缆多爪捕捉器6相连接,绞 车45为脐带49提供与双缆多爪捕捉器6的同步收放及恒张力控制。回转导向筒41的外 壁下部外伸板上还坚直安装有两个对称的弹簧拨杆46,其在外力作用下可上下伸缩;弹簧 拨杆46与回转导向筒41 一同旋转,其与安装在潜水器17上的吊艇支架13的侧板相接触 时,可以调整潜水器17在水平面内的角度,使潜水器17穿过吊架1时保持其纵向与吊架1 所在平面垂直的姿态,以减小吊架1的尺寸要求及降低碰撞的可能。回转导向筒41内还安 装有两个导向滑块,其中上导向滑块47与回转导向筒41采用螺钉固定连接,下导向滑块48 通过键槽可在回转导向筒41内上下移动。导向滑块47、48上均开有四个导向孔,母船导缆 9、两根主钢丝绳7以及脐带49分别穿过相应的导向孔。导向滑块47、48中间的导缆导向孔 的轴线与回转导向筒41轴线重合,其主钢丝绳的两个导向孔的分别在导缆导向孔的两侧, 其轴线分别与两组导向滚轮(或滑轮)15节圆相切。导向孔采用圆弧形喇叭口设计,以保 证回转导向筒41在一定角度摆动的情况下母船导缆9和主起吊钢丝绳7顺利进出导向孔。 如图8所示回转导向筒41的内壁下部开有环状的锥形槽,下导向滑块48到达回转导向筒 41的下部时其上的弹簧楔块40由弹簧推入锥形槽中,使得在主起吊钢丝绳7起吊过程中, 下导向滑块48始终处于回转导向筒41下部的位置,当双缆多爪捕捉器6与下导向滑块48 相接触并继续上升时顶动下导向滑块48使弹簧楔块40压缩至滑块48的内部,下导向滑块 48沿键槽与双缆多爪捕捉器6 —起上升,以保证主起吊钢丝绳7的导向以及双缆多爪捕捉 器6顺利收回到回转导向筒41内。上述导向回转装置4的作用是:完成双缆多爪捕捉器6 导向及回收、实现潜水器17出水后姿态的自动调整,便于锁艇钩装置5安全可靠锁住潜水 器17。
[0050] 防摇起吊装置2通过其上部基础支架以及两个纵摇缓冲液缸与吊架1的横梁铰 接,防摇起吊装置2可绕其与横梁铰接处摆动。导向回转装置4安装在防摇起吊装置2下部 的防摇支架内,锁艇钩装置5安装在防摇起吊装置2下部的防摇支架的两侧,通过液压系统 完成潜水器17出水后的姿态调整及锁定。两组导向滚轮15、导向轮14安装在吊架1的横 梁的中下部,其中导向轮14处于中间,两组导向滚轮15处于两侧对称位置。导缆绞车10、 双滚筒主起吊绞车8安装在防摇起吊装置2的上部基础支架的左、右两侧,导缆绞车10上 引出的导缆9,穿过导向轮14、穿过防摇起吊装置2以及导向回转装置4并从双缆多爪捕捉 器6的导向孔穿出,导缆9的端头带有锁扣16,用以建立母船18与潜水器17的初始联结并 成为双缆多爪捕捉器6的导向用导索。双滚筒主起吊绞车8上引出的两根主起吊钢丝绳7 穿过两组导向滚轮15,穿过防摇起吊装置2以及导向回转装置4并与双缆多爪捕捉器6的 索具连接,完成潜水器17自动捕捉、起吊及释放。
[0051] 如图3所示潜水器导缆抛出装置11、与锁艇钩装置5相对应的吊艇支架13、吊艇 杆机构12安装在潜水器17的上部。潜水器导缆抛出装置11的潜器导缆111与吊艇杆机 构12的有缆吊杆122的端头连接,其联动钢索116与吊艇杆机构12的曲柄124连接,通过 吊艇杆机构12的液压油缸126,带动潜水器导缆抛出装置11的联动钢索116使其释放,并 使有缆吊杆122处于与潜水器17纵轴线垂直的位置。通过锁扣16连接导缆9与潜器导缆 111,采用导缆绞车10使其张紧,双缆多爪捕捉器6沿缆索下放完成潜水器17的自动捕捉。
[0052] 如图1、图2所示,导缆绞车10安装在防摇起吊装置2的基础支架21上部的左侧, 母船导缆9通过导向轮14,穿过导向回转装置4的两个导向滑块,并从双缆多爪捕捉器6中 间的导向孔穿出,导缆9的端头安装有锁扣16。当潜水器17的潜水器导缆抛出装置11的 潜器导缆111的锁扣113与母船导缆9的锁扣16连接后,启动导缆绞车10收紧导缆,并使 之处于恒张力控制状态,使双缆多爪捕捉器6由母船导缆9、潜器导缆111导向并有效地捕 捉到吊艇杆机构12的带缆吊杆122,从而建立潜水器17与母船18牢固可靠的物理连接。
[0053] 如图1、图2所示上述双滚筒主起吊绞车8为带有两个滚筒的普通绞车,安装在防 摇起吊装置2的基础支架21上部,滚筒上的两根主起吊钢丝绳7穿过吊架1横梁下部中间 对称位置的两组导向滚轮(滑轮)15,与双缆多爪捕捉器6的主吊索具61相连。其作用是 为潜水器的自动捕捉、释放、起吊及出水提供动力及控制。
[0054] 如图9、图10所示,上述双缆多爪捕捉器6由主吊索具61、捕捉器主体62、气缸 63、触杆64、压杆65、压簧66、锁紧盘67、第一信号开关68、第二信号开关69、扭簧610、卡爪 611、销轴613、第三信号开关612组成。捕捉器主体62为下部带有挡环,上部焊接有两个 对称吊耳的一圆柱形中空的筒体,其筒体的中部沿圆周方向均部有三个触杆安装孔,其下 部沿圆周方向均部有三个捕捉爪孔。两个主吊索具61通过销轴与捕捉器主体62的两个吊 耳连接,三个气缸63安装捕捉器主体62外壁上,沿圆周方向均部,其轴线与捕捉器主体62 筒体的轴线平行,其活塞杆端连接在锁紧盘67上,锁紧盘67可随活塞杆上下移动。三个触 杆64安装在捕捉器主体62筒体的三个触杆安装孔内,可用于推动安装在锁紧盘67上的压 杆65以及压簧66,压杆65以及压簧66的位置与捕捉器主体62筒体的三个触杆安装孔的 位置相对应。三个卡爪611通过销轴613分别安装在捕捉器主体62下部的三个捕捉爪孔 中,三个卡爪611可沿径向摆动,并通过销轴613上的扭簧610摆至最外位置。第一信号开 关68安装在捕捉器主体62中上部的内壁开孔钓处,位于吊艇杆机构12的有缆吊杆122所 能进入的最高位置的接近处;第二信号开关69安装在捕捉器主体62中上部的外壁上,位于 锁紧盘67所能上升的最高处;第三信号开关612安装在捕捉器主体62下部的挡环上。如 图1、图7、图8所示,工作时,母船上的导缆9由双缆多爪捕捉器6的中部导向孔穿过,锁扣 16与潜水器导缆抛出装置11的潜器导缆111的锁扣113连接,导缆收紧后,双缆多爪捕捉 器6沿着导缆9、111引向有缆吊杆122,当吊杆进入双缆多爪捕捉器6后,双缆多爪捕捉器 6继续下移,第一信号开关68发出吊杆进入信号,吊杆头部的锥面将推动双缆多爪捕捉器6 本体上的触杆64外移,触杆64推动压杆65、压簧66外移,当压杆65移到完全脱离捕捉器 体62时,锁紧盘67在其自重及气缸上腔水压作用下向下移动迫使卡爪611向内摆动,直至 完全摆入捕捉器体62内锁住吊杆的蘑菇头,锁紧盘67下移至最低位置阻止卡爪611向外 摆动,且压杆65在压簧66的推动下进入捕捉器体62的定位槽,第三信号开关612发出捕 捉完成信号,至此双缆多爪捕捉器6完成了和吊杆122的连接工作,从而自动建立潜水器与 母船牢固可靠的物理连接。脱扣时中压空气通过脐带49进入气缸63的下腔拉动锁紧盘67 上移,收动主起吊钢丝绳7使双缆多爪捕捉器6向上提动,卡爪611外部由于失去支承而向 外摆动,吊杆向下滑出捕捉器主体62,压杆65在压簧力的作用下推动触杆64并进入捕捉器 体62的定位孔中,脱扣完成且第二信号开关69发出脱扣信号。
[0055] 如图3、11、12、15所示上述潜水器导缆抛出装置11包括导缆浮球储藏盒117、潜 器导缆111、导索112、锁扣113、两个自动充气浮球114、115、浮球释放机构118,联动钢索 116。上述潜器导缆111的一端与吊艇杆机构12的带缆吊杆122头部连接的,另一端安装 有与充气浮球114连接的锁扣113,浮球114、115间连接有导索112,联动钢索116的两端 分别与释放机构118和吊艇杆机构12的曲柄124连接。两个自动充气浮球114、115的本 体采用尼龙丝编织而成,内壁涂有一层聚丁橡胶,内部安装有电点火充气装置,形状为球 形,平时与潜水器导缆111及导索112 —起折叠于导缆浮球储藏盒117内。导缆浮球储藏 盒117为非水密的带有活动门盖的矩形箱体,门盖由释放机构118的锁钩,通过扭簧自动开 启。释放机构118的锁钩与联动钢索116的一端连接。当需要回收潜水器时,与吊艇杆机 构12的曲柄124连接的联动钢索116动作,带动释放机构118,释放浮球114、115,同时浮 球114U15自动充气,并带着潜器导缆111、导索112漂浮到海面。母船上的船员向两个浮 球间抛出一根带钩的索具钩住导索112,拉回浮球114、115,卸掉浮球并使潜器导缆111的 锁扣113与母船17上穿过捕捉器的导缆9的锁扣16连接,从而在受到海浪影响较小的水 下10〜50米深度建立潜水器与母船的初始连接。
[0056] 如图3、11、12、15所示,吊艇杆机构12安装在无缆潜水器17中间上部结构加强的 部位。包括耳板123、销轴125、无缆吊杆121、带缆吊杆122,、曲柄124及液压油缸126。两 个耳板123焊接在潜水器的中间上部结构加强的部位,无缆吊杆121及带缆吊杆122为一 个刚性的整体通过键与销轴125连接在两个耳板123的中间,曲柄124在耳板123的一侧 与销轴125采用键连接,液压油缸126的两端分别与潜水器及曲柄124铰接。通过液压油 缸126可使无缆吊杆121及带缆吊杆122绕销轴125轴线转动,并可带动潜水器导缆抛出 装置11的联动钢索116移动。无缆吊杆121及带缆吊杆122为蘑菇头型,它们在同一平面 内相互间的夹角为90度。在潜水器布放入水及航行状态时无缆吊杆121处于与潜水器纵 轴线垂直的状态,当需要回收潜水器时,在受到海浪影响较小的水下10〜50米深度通过遥 控(或艇员)操纵,使液压油缸126动作,使带缆吊杆122处于与潜水器纵轴线垂直的状态, 从而可使双缆多爪捕捉器6沿着导缆9、潜水器导缆抛出装置11的潜器导缆111自动捕捉 到吊杆122,建立潜水器与母船牢固可靠的物理连接。
[0057] 如图13、图14所示,吊艇支架13包括:四块侧肋板131、两根吊艇轴132、防摇板 133、两块大侧板134、定位筒135。起吊支架13的四块侧肋板131以及两块大侧板134均 焊接在潜水器17的中上部的结构加强部位,其中四块侧肋板131分别在潜水器17的左右 两侧与其舯纵剖面对称;两块大侧板134平贴在四块侧肋板131的两边与侧肋板131及潜 水器17焊接;两根吊艇轴132穿过两块大侧板134,其位置与锁艇钩装置5锁艇钩52相对 应,两个防摇板133、两个定位筒135位置分别与防摇支架23底部四周的两个缓冲装置27、 两个导向定位装置28相对应。潜水器吊起后在水面上移动时吊艇轴132被锁艇钩装置5 锁紧,使潜水器与防摇起吊装置2的防摇支架23成为一个刚性的整体。定位筒135、防摇板 133与防摇起吊装置2配合,用于实现锁紧过程中的导向、缓冲、定位。起吊支架13的作用 是通过锁艇钩装置5的锁紧,使潜水器17与防摇起吊装置2建立可靠的刚性连接。
[0058] 潜水器17的吊放、回收过程简述:
[0059] 回收潜水器时,无缆潜水器17在受到海浪影响较小的水下10〜50米深度,通过 遥控(或艇员)操纵,使液压油缸126动,使带缆吊杆122处于与潜水器纵轴线垂直的状态, 同时拉动联动钢索116动作释放浮球114U15带着潜器导缆111、导索112漂浮到海面,母 船18上的船员向两个浮球间抛出一根带钩的索具钩住导索112,拉回浮球114、115,卸掉浮 球并使潜器导缆111的锁扣113与母船18上穿过捕捉器的导缆9的锁扣16连接,启动导 缆绞车10使潜器导缆111处于张紧状态,启动双滚筒主起吊绞车8使双缆多爪捕捉器6沿 着导缆9、111下放并可靠捕捉到与潜水器17的带缆吊杆122,通过双滚筒主起吊绞车8、主 起吊钢丝绳7、双缆多爪捕捉器6将潜水器17吊离水面至适当位置,此时双缆多爪捕捉器6 收回到导向回转装置4的回转导向筒41内的适当位置,通过回转机构旋转潜水器17至适 当位置,再次启动双滚筒主起吊绞车8使双缆多爪捕捉器6完全收回到导向回转装置4的 回转导向筒41内,使锁艇钩装置5与安装在无缆潜水器17上的起吊支架13的吊艇轴132 锁紧,潜水器17与防摇起吊装置2的防摇支架23成为一个带有缓冲的刚性的整体,以减少 在高海况下母船18的横摇、纵摇对潜水器17的影响。通过变幅A型(门型)吊架1、防摇 起吊装置2将潜水器17吊至母船18甲板上的停放(或对接)位置,通过中压空气系统使 双缆多爪捕捉器6脱扣,回收完成。潜水器17的布放采用与潜水器17的无缆吊杆121,按 上述相反的步骤进行。

Claims (6)

1. 一种无缆潜水器的水面布放回收系统,其特征在于:该系统包括吊架(1)、防摇起吊 装置(2)、变幅液缸(3)、导向回转装置(4)、锁艇钩装置(5)、双缆多爪捕捉器(6)、主起吊钢 丝绳(7)、双滚筒主起吊绞车(8)、母船导缆(9)、导缆绞车(10),潜水器导缆抛出装置(11)、 吊艇杆机构(12)、吊艇支架(13)、导向轮(14)、导向滚轮(15)、锁扣(16)和吊架基座(19); 吊架(1)为A型或门型,两个吊架基座(19)安装在水面母船(18)的艉部或船舷的甲 板上;吊架(1)的两个立柱底部分别与两个吊架基座(19)的一头铰接;防摇起吊装置(2) 通过其上部基础支架以及两个纵摇缓冲液缸与吊架(1)的横梁铰接,防摇起吊装置(2)可 绕其与横梁铰接处摆动; 两个变幅液缸(3)的活塞杆端与吊架(1)的两个立柱中下部的耳板铰接,另一端分别 与两个吊架基座(19)的另一头铰接;通过液压系统可使吊架(1)绕铰接处摆动; 导向回转装置(4)安装在防摇起吊装置(2)下部的防摇支架内,锁艇钩装置(5)安装 在防摇起吊装置(2)下部的防摇支架的两侧,通过液压系统完成潜水器(17)出水后的姿态 调整及锁定; 双缆多爪捕捉器(6)通过导缆和主起吊钢丝绳(7)与母船相连; 上述双滚筒主起吊绞车(8)为带有两个滚筒的普通绞车,安装在防摇起吊装置(2)的 上部,滚筒上的两根主起吊钢丝绳(7)穿过吊架(1)横梁下部中间对称位置的两组导向滚 轮,与双缆多爪捕捉器(6)相连; 导缆绞车(10)安装在防摇起吊装置⑵上,母船导缆(9)通过导向轮(14),穿过导向 回转装置⑷的两个导向滑块,并从双缆多爪捕捉器(6)中间的导向孔穿出,母船导缆(9) 的端头安装有锁扣(16); 导缆绞车(10)上引出的母船导缆(9),穿过导向轮(14)、穿过防摇起吊装置(2)以及 导向回转装置(4)并从双缆多爪捕捉器(6)的导向孔穿出,母船导缆(9)的端头带有锁扣 (16),用以建立母船(18)与潜水器(17)的初始联结并成为双缆多爪捕捉器(6)的导向用 导索; 潜水器导缆抛出装置(11)、与锁艇钩装置(5)相对应的吊艇支架(13)、吊艇杆机构 (12)安装在潜水器(17)的上部;潜水器导缆抛出装置(11)与吊艇杆机构(12)连接,吊艇 杆机构(12)安装在无缆潜水器(17)中间上部结构加强的部位;通过锁扣(16)连接母船导 缆(9)与潜水器导缆抛出装置(11),采用导缆绞车(10)使其张紧,双缆多爪捕捉器(6)沿 缆索下放完成潜水器(17)的自动捕捉; 所述导向回转装置(4)包括回转导向筒(41)、齿圈(42)、小齿轮(43)、液压马达(44)、 脐带绞车(45)、弹簧伸缩拨杆(46)、上导向滑块(47)、下导向滑块(48)、脐带(49)、弹簧楔 块(40)、轴承(401、402); 回转导向筒(41)通过轴承(401、402)坚直安装在防摇支架(23)中部,其轴线在防摇 支架(23)的底面处于水平位置时与导向轮(14)节圆相切;齿圈(42)安装在回转导向筒 (41)外壁上,液压马达(44)安装在防摇支架(23)中部伸出的隔板上,其伸出轴安装有与 齿圈(42)相啮合的小齿轮(43),通过齿圈(42)和小齿轮(43)以及液压马达(44)能够使 回转导向筒(41)沿其轴线转动;回转导向筒(41)的外壁上部安装有与回转导向筒(41) 一 同旋转的脐带绞车(45),与脐带绞车(45)相连的脐带(49)穿过上导向滑块(47)和下导 向滑块(48)的导向孔与双缆多爪捕捉器(6)相连接;回转导向筒(41)的外壁下部外伸板 上还坚直安装有两个对称的弹簧伸缩拨杆(46);回转导向筒(41)内还安装有上、下导向滑 块(47、48),其中上导向滑块(47)与回转导向筒(41)固定连接,下导向滑块(48)通过键槽 在回转导向筒(41)内上下移动;上导向滑块(47)、下导向滑块(48)上均开有四个导向孔, 母船导缆(9)、两根主起吊钢丝绳(7)以及脐带(49)分别穿过相应的导向孔;上导向滑块 (47)和下导向滑块(48)中间的导缆导向孔的轴线与回转导向筒(41)轴线重合,主起吊钢 丝绳(7)的两个导向孔分别在导缆导向孔的两侧,其轴线分别与两组导向滚轮(15)节圆相 切;导向孔采用圆弧形喇叭口设计;回转导向筒(41)的内壁下部开有环状的锥形槽; 所述双缆多爪捕捉器(6)包括主吊索具(61)、捕捉器主体(62)、气缸(63)、触杆(64)、 压杆(65)、压簧(66)、锁紧盘(67)、第一信号开关(68)、第二信号开关(69)、扭簧(610)、卡 爪(611)、销轴(613)、第三信号开关(612); 捕捉器主体(62)为下部带有挡环,上部固定有两个对称吊耳的一圆柱形中空的筒体, 其筒体的中部沿圆周方向均布有三个触杆安装孔,其下部沿圆周方向均匀分布有三个捕捉 爪孔;两个主吊索具(61)通过销轴与捕捉器主体(62)的两个吊耳连接,三个气缸(63)安 装在捕捉器主体(62)外壁上,沿圆周方向均布,其轴线与捕捉器主体(62)筒体的轴线平 行,其活塞杆端连接在锁紧盘(67)上,锁紧盘(67)能够随活塞杆上下移动;三个触杆(64) 安装在捕捉器主体(62)筒体的三个触杆安装孔内,用于推动安装在锁紧盘(67)上的压杆 (65)以及压簧(66),压杆(65)以及压簧(66)的位置与捕捉器主体(62)筒体的三个触杆 安装孔的位置相对应; 三个卡爪(611)通过销轴(613)分别安装在捕捉器主体(62)下部的三个捕捉爪孔 中,销轴上设有扭簧(610);第一信号开关(68)安装在捕捉器主体(62)中上部的内壁开孔 处,位于吊艇杆机构(12)的有缆吊杆(122)所能进入的最高位置的接近处;第二信号开关 (69)安装在捕捉器主体(62)中上部的外壁上,位于锁紧盘(67)所能上升的最高处;第三 信号开关(612)安装在捕捉器主体(62)下部的挡环上。
2. 根据权利要求1所述的水面布放回收系统,其特征在于:防摇起吊装置(2)的结构 为: 基础支架(21)位于最上部;两个纵摇缓冲液缸(20)均安装在基础支架(21) —侧,两 个纵摇缓冲液缸(20)的两端分别与基础支架(21)以及吊架(1)的横梁铰接;导向杆(25) 为固定在基础支架(21)中间的上下贯通的箱形结构;活动支架(22)采用两个伸缩液缸 (24)与基础支架(21)相连接,两个伸缩液缸(24)在活动支架(22)两侧对称位置,活动支 架(22)能够沿导向杆(25)上下移动,并能够通过两个伸缩液缸(24)调整活动支架(22) 的上下位置;活动支架(22)的中间下部与防摇支架(23)的上中部铰接,在与铰接轴线垂直 平面内且处于活动支架(22)两侧的两个横摇补偿液缸(26)分别与活动支架(22)及防摇 支架(23)铰接;防摇支架(23)底部四周分别设有两个缓冲装置(27)和两个导向定位装置 (28),其位置与无缆潜水器(17)上的吊艇支架(13)相对应。
3. 根据权利要求2所述的水面布放回收系统,其特征在于:锁艇钩装置(5)包括四个 锁钩液缸(51)和四个锁艇钩(52),四个锁艇钩(52)的中部与防摇支架(23)铰接在两个横 摇补偿液缸(26)的下部两侧,其位置与潜水器(17)的吊艇支架(13)的吊艇轴(132)位置 相对应;四个锁钩液缸(51)的两端分别与防摇支架(23)铰接。
4. 根据权利要求1所述的水面布放回收系统,其特征在于: 潜水器导缆抛出装置(11)包括导缆浮球储藏盒(117)、潜水器导缆(111)、导索(112)、 锁扣(113)、两个自动充气浮球(114、115)、浮球释放机构(118),联动钢索(116);上述潜 水器导缆(111)的一端与吊艇杆机构(12)的带缆吊杆(122)头部连接的,另一端安装有 与充气浮球(114)连接的锁扣(113),自动充气浮球(114U15)间连接有导索(112),联动 钢索(116)的两端分别与释放机构(118)和吊艇杆机构(12)的曲柄(124)连接;两个自 动充气浮球(114U15)的本体采用尼龙丝编织而成,内壁涂有一层聚丁橡胶,内部安装有 电点火充气装置,形状为球形,与潜水器导缆(111)及导索(112) —起折叠于导缆浮球储藏 盒(117)内;导缆浮球储藏盒(117)为非水密的带有活动门盖的矩形箱体,门盖由释放机构 (118)的锁钩,通过扭簧自动开启;释放机构(118)的锁钩与联动钢索(116)的一端连接。
5. 根据权利要求1所述的水面布放回收系统,其特征在于:吊艇杆机构(12)包括耳板 (123)、销轴(125)、无缆吊杆(121)、带缆吊杆(122)、曲柄(124)及液压油缸(126); 两个耳板(123)固定在潜水器的中间上部结构加强的部位,无缆吊杆(121)及带缆吊 杆(122)为一个刚性的整体,连接在两个耳板(123)的中间,曲柄(124)在耳板(123)的一 侧与销轴(125)采用键连接,液压油缸(126)的两端分别与潜水器及曲柄(124)铰接;通 过液压油缸(126)使无缆吊杆(121)及带缆吊杆(122)绕销轴(125)轴线转动;无缆吊杆 (121)及带缆吊杆(122)为蘑菇头型,它们在同一平面内相互间的夹角为90度。
6. 根据权利要求1所述的水面布放回收系统,其特征在于:吊艇支架(13)包括四块侧 肋板(131)、两根吊艇轴(132)、防摇板(133)、两块大侧板(134)、定位筒(135); 吊艇支架(13)的四块侧肋板(131)以及两块大侧板(134)均固定在潜水器(17)的中 上部的结构加强部位,两根吊艇轴(132)穿过两块大侧板(134),其位置与锁艇钩装置(5) 的锁艇钩(52)相对应,两个防摇板(133)、两个定位筒(135)位置分别与防摇支架(23)底 部四周的两个缓冲装置(27)、两个导向定位装置(28)相对应;定位筒(135)、防摇板(133) 与防摇起吊装置(2)配合。
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