CN106342051B - 一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置。吊艇杆机构安装在无缆潜水器中间上部结构加强的部位，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，其中一个吊杆带有导缆，通过液压油缸进行两吊杆的切换。无缆潜水器先通过导缆与母船建立初始连接，再将连有主起吊钢丝绳的捕捉器沿着导缆下放并可靠捕捉到潜水器的蘑菇头吊杆，至此建立潜水器与母船牢固可靠的物理连接，完成自动捕捉过程。释放过程采用潜水器的另一个无缆吊杆按上述相反的步骤进行。本发明可以实现在高海况下，在无需海面小艇或蛙人帮助，不受潜水器重量的影响，且无需声纳等辅助设备的情况下，在普通的水面支持母船上即可完成无缆潜水器的自动捕捉、自动释放工作。

Description

一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置

技术领域

本发明属于无缆潜水器的布放与回收系统技术领域，具体涉及一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置，该装置可用于普通水面支持母船上的各种无缆潜水器回收与布放工作中的自动捕捉、自动释放工作。

背景技术

在无缆潜水器的回收、布放工作中，建立无缆潜水器与母船之间的牢固可靠的物理连接(该连接的承载负荷能直接用于潜水器的起吊)，即无缆潜水器的捕捉、释放工作是其中的重点和难点。

传统的无缆潜水器的捕捉、释放工作是采用小艇或蛙人在海面挂钩、脱钩的方式来建立无缆潜水器与母船之间的牢固可靠的物理连接。目前，英国的LR5救生潜器，美国的DSRV，我国引进的LR7救生潜器等均采用这种方式。由于受风速、海浪等因素的影响，这种人工辅助作业工作方式只能在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。

目前世界各国大力研究的捕捉、释放工作是首先将潜水器与母船通过导缆等方式建立初始连接(该连接承载负荷有限，不能直接用于起吊)，再利用专用装置将潜水器与母船建立起牢固可靠的物理连接，从而为实现回收、布放工作创造基本条件。本发明就属于这样一种专用装置。

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中的坞式回收器、日本的“千早号”救生母船中的升降机式回收器(船舯吊放)均属于这种专用捕捉、释放装置。这些装置均有效地解决了潜水器与母船之间建立牢固可靠的物理连接的问题，减少海浪的影响，能够在高海况下工作，但需要特殊的专用母船支持，不能在普通的支持母船上进行工作。

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)。该系统采用中继器及收放器来建立潜水器与母船之间牢固可靠的物理连接，工作时通过声纳系统和收放器对无缆水下机器人进行捕捉、释放工作。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捕捉、释放工作。

发明内容

本发明的目的在于提出一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置，该装置可以实现在无需海面小艇或蛙人帮助，不受潜水器重量的影响，且无需声纳等辅助设备的情况下，在普通的水面支持母船上即可完成无缆潜水器的自动捕捉、自动释放工作。

本发明提供的一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置，其特征在于：它包括捕捉器、吊艇杆机构和主起吊钢丝绳；

捕捉器通过主起吊钢丝绳与母船相连，用于捕捉或释放吊艇杆机构；

吊艇杆机构安装在潜水器上，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，其中一个吊杆带有导缆，为带缆吊杆，另一个吊杆为无缆吊杆，无缆吊杆和带缆吊杆通过液压油缸进行切换，带缆吊杆通过导缆与母船建立初始连接；

主起吊钢丝绳的一端固定在母船上，另一端连接在捕捉器上，以收放捕捉器；

捕捉器包括承载主体、主吊组件、锁紧装置、三个气缸和第一至第三位置开关；

承载主体包括吊耳、壳体及挡环；吊耳中间开有一孔，用于导缆的穿出，吊耳两侧开有两个对称销孔，吊耳焊接于壳体顶部；壳体为一圆柱形中空筒体，壳体下部为内喇叭形，壳体下部的筒体外安装连接挡环；筒体的上部均布加工有三个气缸座，筒体的中部沿圆周方向均布加工有三个触舌块孔、筒体的下部沿圆周方向均布加工有三个捕捉爪孔；

主吊组件由二副浇铸索具及二个连接销组成，浇铸索具一端浇铸连接主起吊钢丝绳，另一端通过连接销能够与承载主体的吊耳的销孔连接，实现主起吊钢丝绳与承载主体连接；

锁紧装置由触舌块、压块、压簧、锁紧环、捕捉爪和扭簧组成；触舌块安装于承载主体的触舌块孔内，并能够在孔内沿壳体径向做直线滑动；压块及压簧安装在锁紧环内；捕捉爪和扭簧安装于壳体的捕捉爪孔内；锁紧环安装于壳体外部，锁紧环与三个气缸相连；锁紧环内安装有三组压块及压簧；

三个气缸的缸体分别安装在承载主体的气缸座内，三个气缸的推拉杆与锁紧装置中的锁紧环相连，使锁紧装置沿壳体作上下运动；三个气缸通过脐带与母船上的中压空气系统连接；

第一位置开关安装在壳体的中上部的通孔内，位于吊艇杆机构的吊杆所能进入的最高位置的接近处；第二位置开关安装在壳体中部的外壁上，位于锁紧环所能上升的最高处；第三位置开关安装在承载主体下部的挡环上；第一至第三位置开关输出吊杆、锁紧装置的位置信号；第一至第三位置开关通过脐带与母船上的电气系统连接。

本发明装置首先利用导缆将潜水器与母船建立初始连接，然后采用捕捉器，以及安装在潜水器上的吊艇杆机构，捕捉器由导缆导向并自动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，大大降低了恶劣海况带来的安全风险，提高了潜水器的水面布放、回收工作的安全性、可靠性和自动化程度。由于采用了锁紧装置、气动解锁组件、位置信号组件及脐带，本发明实现了捕捉器与吊艇杆机构之间的自动捕捉、释放功能。由于采用了有双吊杆的吊艇杆机构，本发明既可通过其中的带缆吊杆完成自动捕捉工作，又可通过其中的无缆吊杆完成自动释放工作。

附图说明

图1为本发明无缆潜水器的自动捕捉释放装置(水下捕捉状态)示意图；

图2为本发明捕捉器结构示意图；

图3为本发明捕捉器结构A-A剖视图；

图4为本发明捕捉器的承载主体结构示意图；

图5为本发明捕捉器的承载主体A向视图；

图6为本发明捕捉器的主吊组件结构示意图；

图7为本发明捕捉器的锁紧装置结构示意图；

图8为本发明带缆吊杆与导缆连接示意图；

图9为本发明吊艇杆机构布置示意图(主视图)；

图10为本发明吊艇杆机构布置示意图(俯视图)；

图11为本发明捕捉器进行捕捉状态示意图；

图12为本发明捕捉器锁住吊杆状态示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明的潜水器自动捕捉释放装置包括捕捉器1、吊艇杆机构8和主起吊钢丝绳11。吊艇杆机构8安装在潜水器9上，捕捉器1用于捕捉或释放吊艇杆机构8，主起吊钢丝绳11的一端固定在母船12上，用于收放捕捉器1。

如图2、图3所示，捕捉器1包括承载主体2、主吊组件3、锁紧装置4、三个气缸51、52、53和第一至第三位置开关61、62、63。

如图4、图5所示，承载主体2包括吊耳21、壳体22及挡环23，吊耳21中间开有一孔，用于导缆10的穿出，两侧开有两个对称销孔，焊接于壳体22顶部；壳体22为一圆柱形中空筒体，壳体22下部为内喇叭形，壳体下部的筒体外安装连接挡环23；筒体的上部均布加工有三个气缸座24，筒体的中部沿圆周方向均布加工有三个触舌块孔、筒体的下部沿圆周方向均布加工有三个捕捉爪孔。承载主体2是捕捉器1的主要部件，其功能是用于承载潜水器的重量。

如图6所示，主吊组件3由二副浇铸索具31及二个连接销32组成，浇铸索具31一端浇铸连接主起吊钢丝绳11，另一端通过连接销32可与承载主体2的吊耳21的销孔连接，实现主起吊钢丝绳11与承载主体2连接。

如图7所示，锁紧装置4由触舌块41、压块42、压簧43、锁紧环44、捕捉爪45和扭簧46组成，触舌块41安装于承载主体2的触舌块孔内，并可在孔内沿壳体径向做直线滑动；压块42及压簧43安装在锁紧环44内，其可在锁紧环44内和触舌块孔内沿壳体径向做直线滑动；在有外力推动触舌块41的情况下，触舌块41可推动压块42挤压压簧43，使压块42被推出触舌块孔，相反，在无外力推动触舌块的情况下，压块42在压簧43推动力作用下使触舌块41向壳体22内部滑动；捕捉爪45和扭簧46安装于壳体22的捕捉爪孔内，外力与扭簧46可使捕捉爪45在捕捉爪孔进行内、外摆动；锁紧环44安装于壳体外部，其与三个气缸51、52、53相连，当压块42不处于触舌块孔内时，在自重及三个气缸51、52、53的作用下，锁紧环44可沿壳体22上下滑动，锁紧环44内安装有三组压块42及压簧43；当锁紧环44在向挡环23位置滑落时，其推动捕捉爪45克服扭簧力向捕捉爪孔内摆动，当锁紧环44滑落到挡环23位置时，锁紧环44使捕捉爪45限位，此时可将进入的吊艇杆机构8中的无缆吊杆81、带缆吊杆82锁住，并且捕捉爪45可将所受的起吊重量传递与承载主体2。锁紧装置4的功能是用于锁住或松开吊艇杆机构8中的吊艇杆。

如图2、图3所示，三个气缸51、52、53的缸体分别安装在承载主体2的气缸座24内，三个气缸51、52、53的推拉杆与壳体外部的锁紧装置4中的锁紧环44相连，使锁紧装置4沿壳体22上下运动，对锁紧装置4进行气动加、解锁，实现自动控制。

如图2所示，第一位置开关61安装在壳体22的中上部的通孔内，位于吊艇杆机构8的无缆吊杆81、带缆吊杆82所能进入的最高位置的接近处；第二位置开关62安装在壳体22中部的外壁上，位于锁紧环44所能上升的最高处；第三位置开关63安装在承载主体2下部的挡环23上，其功能是输出无缆吊杆81、带缆吊杆82、锁紧装置4的位置信号。

如图2所示，脐带7包括为三个气缸供气所需的气管及三个位置开关传递信号所需的电缆，一端与捕捉器相连接，其中气管与气缸51、52和53的下腔连接，电缆与位置开关61、62、63相连接；脐带7的另一端在母船的甲板上固定，其中气管与母船上的中压空气系统连接，电缆与电气系统相连接。脐带7采用人力或脐带收放装置与捕捉器1同步收放。其功能是为捕捉器1的对接或脱扣提供控制，并传递相应信号。

如图8、图9、图10所示，吊艇杆机构8安装在无缆潜水器9中间上部结构加强的部位。包括耳板83、销轴85、无缆吊杆81、带缆吊杆82，、曲柄84及液压油缸86。两个耳板83焊接在潜水器的中间上部结构加强的部位，无缆吊杆81及带缆吊杆82通过键与销轴85连接在两个耳板83的中间，无缆吊杆81及带缆吊杆82为蘑菇头型，它们在同一平面内相互间的夹角为90度。曲柄84在耳板83的一侧与销轴85采用键连接，液压油缸86的两端分别与潜水器及曲柄84铰接。通过液压油缸86可使无缆吊杆81及带缆吊杆82绕销轴85轴线转动。吊艇杆机构8的带缆吊杆82头部与导缆10的一端连接。有双吊杆的吊艇杆机构8的主要功能是在通过带缆吊杆82实现无缆潜水器的自动捕捉工作的同时，亦可通过无缆吊杆81实现无缆潜水器的自动释放工作。

上述装置的操作流程为：

如图1、图11、图12所示当需要回收潜水器9时，首先通过导缆10将潜水器9上的带缆吊杆82与母船12建立初始连接。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86动作，使带缆吊杆82处于与潜水器纵轴线垂直的状态(在潜水器布放入水及航行状态时无缆吊杆81处于与潜水器纵轴线垂直的状态)，导缆10的一端与带缆吊杆82连接，另一端从捕捉器1中间的导向孔穿出固定在母船12上，并通过人力或机械使导缆10处于张紧状态。捕捉器1可在导缆10的导向作用下上、下移动。

工作时导缆10收紧后，主起吊钢丝绳11连接在捕捉器1上，捕捉器1沿着导缆10、引向带缆吊杆82，当带缆吊杆82进入捕捉器1后，捕捉器1继续下移，第一位置开关61发出带缆吊杆82进入信号，吊杆头部的锥面将推动锁紧装置4中的触舌块41外移，触舌块41推动压块42外移并挤压压簧43，当压块42被推出触舌块孔时，锁紧环44在其自重及气动解锁组件作用下向下移动迫使捕捉爪45向内摆动，直至完全摆入捕捉爪孔内锁住带缆吊杆82的蘑菇头，锁紧环44滑落到挡环位置阻止捕捉爪45向外摆动，第三位置开关63发出捕捉完成信号，至此捕捉器1完成了和带缆吊杆82的连接工作，从而自动建立潜水器9与母船12牢固可靠的物理连接。完成潜水器自动捕捉工作。

当需要完成潜水器自动释放工作时，首先通过液压油缸86转动吊艇杆机构8使无缆吊杆81的蘑菇头垂直向上，在母船12上将主起吊钢丝绳11连接好捕捉器1后，将捕捉器1引向无缆吊杆81，通过上述类似过程完成捕捉器1和无缆吊杆81的连接工作。然后通过主起吊钢丝绳11吊放潜水器9至水面。在水面释放位置时，中压空气通过脐带7进入气缸51的下腔拉动锁紧环44上移，直到压块42位于触舌块孔边，且第二位置开关62发出锁紧环44到位信号后，收绞主起吊钢丝绳11使捕捉器1向上提动，捕捉爪45外部由于失去支承而向外摆动，无缆吊杆81向下滑出承载主体2，此时压块42在压簧力的作用下推动触舌块41并进入承载主体2的定位孔中，至此捕捉器1与吊艇杆机构8完全脱离，完成潜水器自动释放工作。

Claims (2)

1.一种无缆潜水器的自动捕捉释放装置，其特征在于：它包括捕捉器(1)、吊艇杆机构(8)和主起吊钢丝绳(11)；

捕捉器(1)通过主起吊钢丝绳(11)与母船(12)相连，用于捕捉或释放吊艇杆机构(8)；

吊艇杆机构(8)安装在潜水器(9)上，吊艇杆机构(8)采用夹角为90度的两个头部为蘑菇头型的吊杆，其中一个吊杆带有导缆，为带缆吊杆(82)，另一个吊杆为无缆吊杆(81)，无缆吊杆(81)和带缆吊杆(82)通过液压油缸进行切换，带缆吊杆(82)通过导缆与母船(12)建立初始连接；

主起吊钢丝绳(11)的一端固定在母船(12)上，另一端连接在捕捉器(1)上，以收放捕捉器(1)；

捕捉器(1)包括承载主体(2)、主吊组件(3)、锁紧装置(4)、三个气缸(51、52、53)和第一至第三位置开关(61、62、63)；

承载主体(2)包括吊耳(21)、壳体(22)及挡环(23)；吊耳(21)中间开有一孔，用于导缆(10)的穿出，吊耳(21)两侧开有两个对称销孔，吊耳(21)焊接于壳体(22)顶部；壳体(22)为一圆柱形中空筒体，壳体(22)下部为内喇叭形，壳体下部的筒体外安装连接挡环(23)；筒体的上部均布加工有三个气缸座(24)，筒体的中部沿圆周方向均布加工有三个触舌块孔、筒体的下部沿圆周方向均布加工有三个捕捉爪孔；

主吊组件(3)由二副浇铸索具(31)及二个连接销(32)组成，浇铸索具(31)一端浇铸连接主起吊钢丝绳(11)，另一端通过连接销(32)能够与承载主体(2)的吊耳(21)的销孔连接，实现主起吊钢丝绳(11)与承载主体(2)连接；

锁紧装置(4)由触舌块(41)、压块(42)、压簧(43)、锁紧环(44)、捕捉爪(45)和扭簧(46)组成；触舌块(41)安装于承载主体(2)的触舌块孔内，并能够在孔内沿壳体(22)径向做直线滑动；压块(42)及压簧(43)安装在锁紧环(44)内；捕捉爪(45)和扭簧(46)安装于壳体(22)的捕捉爪孔内；锁紧环(44)安装于壳体(22)外部，锁紧环(44)与三个气缸(51、52、53)相连；锁紧环(44)内安装有三组压块(42)及压簧(43)；

三个气缸(51、52、53)的缸体分别安装在承载主体(2)的气缸座(24)内，三个气缸(51、52、53)的推拉杆与锁紧装置(4)中的锁紧环(44)相连，使锁紧装置(4)沿壳体(22)作上下运动；三个气缸(51、52、53)通过脐带(7)与母船上的中压空气系统连接；

第一位置开关(61)安装在壳体(22)的中上部的通孔内，位于吊艇杆机构(8)的吊杆所能进入的最高位置的接近处；第二位置开关(62)安装在壳体(22)中部的外壁上，位于锁紧环(44)所能上升的最高处；第三位置开关(63)安装在承载主体(2)下部的挡环(23)上；第一至第三位置开关(61、62、63)输出吊杆、锁紧装置(4)的位置信号；第一至第三位置开关(61、62、63)通过脐带(7)与母船上的电气系统连接。

2.根据权利要求1所述的自动捕捉释放装置，其特征在于：吊艇杆机构(8)包括耳板(83)、销轴(85)、无缆吊杆(81)、带缆吊杆(82)、曲柄(84)及液压油缸(86)；

两个耳板(83)安装在潜水器的中间上部结构加强的部位，无缆吊杆(81)及带缆吊杆(82)通过键与销轴(85)连接在两个耳板(83)的中间，无缆吊杆(81)及带缆吊杆(82)为蘑菇头型，它们在同一平面内相互间的夹角为90度；曲柄(84)在耳板(83)的一侧与销轴(85)连接，液压油缸(86)的两端分别与潜水器及曲柄(84)铰接；带缆吊杆(82)头部与导缆(10)的一端连接。