CN107444596B - 用于水下载人航行器之间的水下对接装置 - Google Patents

用于水下载人航行器之间的水下对接装置 Download PDF

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Abstract

用于水下载人航行器之间的水下对接装置,包括分别设在需要对接的两个水下载人航行器的上单元、下单元,二者均包括一中空壳体,两个中空壳体分别与两个水下载人航行器的耐压舱通过启闭门连通,且对合后的两个中空壳体的内部相通,上单元用于对接的一端两侧设有卡柱,下单元用于对接的一端的两侧均设有叉架、锁止环,叉架位于锁止环与下单元中空壳体之间;锁止环可上下翻转地支撑在垂向液压缸上,通过锁止环的翻转使锁止环与卡柱穿接或脱开;锁止环与卡柱穿接时,通过锁止环及叉架的上下夹紧将卡柱锁紧;上单元包括向中空壳体供气的管路,下单元包括向中空壳体供应和排出其内海水的管路。本发明能够安全、可靠完成水下载人航行器之间的水下对接。

Description

用于水下载人航行器之间的水下对接装置
技术领域
本发明涉及水下作业装置技术领域,具体涉及应用于水下无人航行之间的水下对接装置。
背景技术
随着水下载人航行器的专业化、大型化发展,特别是长时间、大载荷、专用型移动工作平台的建造和使用,提出了不同水下航行器之间水下对接进行人员物资转运的需求。通过水下对接进行人员物资的转运将可实现航行器之间水下人员交换、资源优配和能量补给等。由于载人航行器不同于水下无人航行器和水下潜器,因此,现有水下无人航行器、遥控潜器等与水下搭载平台之间的对接方式并不适用于不同水下载人航行器之间的水下对接、
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进,提供一种安全、可靠的用于水下载人航行器之间的水下对接装置。
本发明的技术方案如下:
用于水下载人航行器之间的水下对接装置,包括上单元和下单元,二者分别设置在需要对接的两个水下载人航行器本体上,其中:
所述上单元包括中空的上半壳体,上半壳体内部与一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门;上半壳体上用来与下单元对接的一端的两侧均固设有卡柱;上半壳体上设有进气口,所述进气口通过进气管路与高压气瓶的出气口连接,进气管路上设有控制阀;
所述下单元包括中空的下半壳体,下半壳体内部与另一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门;下半壳体上用来与上单元对接的一端的两侧均设有叉架、锁止环,叉架的一端开口,卡柱通过所述开口进入或脱出叉架;叉架位于锁止环与下半壳体之间;锁止环可上下翻转地支撑在垂向液压缸上,通过锁止环的翻转使锁止环与卡柱穿接或脱开;锁止环与卡柱穿接时,通过锁止环及叉架的上下夹紧将卡柱锁紧;叉架、垂向液压缸均固定支撑在下半壳体上;下半壳体上设有给排水口,所述给排水口通过给排水管路与外部海水连通,给排水管路上设有通海泵和控制阀;
上半壳体与下半壳体对合后,二者内部相通。
其进一步技术方案为:
所述叉架通过缓冲弹簧支撑在下半壳体外壁上。
所述锁止环带有转动轴,转动轴可转动地套接在套筒内,套筒与垂向液压缸的活塞杆铰接。
所述上半壳体、下半壳体均为一端带有开口的中空壳体,且二者的开口端用来对合或脱开。
所述水下对接装置包括压力表和液位传感器,压力表设在上半壳体或下半壳体上,液位传感器设在下半壳体上。
所述上半壳体与下半壳体均为半球形壳,二者对合后形成球形壳。
所述卡柱的外端头设有限位叉,卡柱与叉架对合后,叉架位于上半壳体与同侧的限位叉之间。
所述进气管路上设有流量计。
所述启闭门为双向启闭门。
本发明的技术效果:
1、本发明实现了不同水下载人航行器之间的对接。
2、本发明中使用叉架及与之相连的缓冲弹簧,有利于上单元对接两侧的卡柱顺利滑入叉架,在保证对接稳定性和安全性的同时,能够防止对接速度过快撞击母艇,起到了缓冲阻尼作用。
3、本发明使用高压供气系统,可使对接形成的中空壳体内部保持常压,实现对接形成的中空壳体内的压力和两个对接水下载人航行器的耐压舱内压力形同,方便打开上单元和下单元中的启闭门。
4、启闭门使用双向启闭门,可将与本发明连接的所述两个水下载人航行器的耐压舱中的一个舱体扩展为无人舱,单边舱内人员通过双向启闭门便于无人舱内货物、能源等物资的转运。
附图说明
图1为本发明所述上单元和所述下单元对接且锁紧的主视结构示意图。
图2为图1中所述上单元与所述下单元脱开后的结构示意图。
图3为图1中所述上单元与所述下单元对接后未将锁止环翻转用于锁紧时,所述卡柱、锁止环、垂向液压缸三者的侧视结构示意图。
图4为图3中所述锁止环向上翻转但还未将卡柱锁紧时,所述卡柱、锁止环、垂向液压缸三者的结构示意图。
图5为图3中所述锁止环向上翻转并将卡柱锁紧时,所述卡柱、锁止环、垂向液压缸三者的结构示意图。
其中:100、上单元;200、下单元;1、上半壳体;2、启闭门;3、卡柱;4、进气管路;5、高压气瓶;6、控制阀;7、下半壳体;8、叉架;9、锁止环;10、垂向液压缸;11、给排水管路;12、通海泵;13、压力表;14、液位传感器;15、限位叉;16、流量计;17、缓冲弹簧;18、转动轴;19、套筒。
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,本发明包括上单元100和下单元200,二者分别设置在需要对接的两个水下载人航行器本体上,其中:
所述上单元100包括中空的上半壳体1,上半壳体1内部与一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门2;上半壳体1上用来与下单元200对接的一端的两侧均固设有卡柱3;上半壳体1上设有进气口,所述进气口通过进气管路4与高压气瓶5的出气口连接,进气管路4上设有控制阀6,所述控制阀6采用截止阀,用来控制进气管路4的通断;
所述下单元200包括中空的下半壳体7,下半壳体7内部与另一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门2;下半壳体7上用来与上单元100对接的一端的两侧均设有叉架8、锁止环9,叉架8的一端开口,卡柱3通过所述开口进入或脱出叉架8;叉架8位于锁止环9与下半壳体7之间;锁止环9可上下翻转地支撑在垂向液压缸10上,通过锁止环9的翻转使锁止环9与卡柱3穿接或脱开;锁止环9与卡柱3穿接时,通过锁止环9及叉架8的上下夹紧将卡柱3锁紧;叉架8、垂向液压缸10均固定支撑在下半壳体7上;下半壳体7上设有给排水口,所述给排水口通过给排水管路11与外部海水连通,给排水管路11上设有通海泵12和控制阀6,所述控制阀6为舷侧通海阀,所述舷侧通海阀为船舶上用来控制海水进排的成熟现有技术;具体地,所述锁止环9带有转动轴18,转动轴18可转动地套接在套筒19内,套筒19与垂向液压缸10的活塞杆铰接,转动轴18可采用电动或液压驱动方式驱动其旋转,优选将转动轴18设置为液压转向驱动轴,通过转动轴18的转动,可带动与之固接的锁止环9上下翻转,通过垂向液压缸10及套筒19的设置,可带动锁止环9升降运动。
所述上半壳体1与下半壳体7对合后,二者内部相通,便于最终相互对接的两个水下载人航行器之间人员、货物、能源等的转运。具体地,将上半壳体1、下半壳体7均设置为一端带有开口的中空壳体,且二者的开口端用来对合或脱开。优选地,上半壳体1与下半壳体7均为半球形壳,二者对合后形成中空的球形壳。
进一步地,为对接进行缓冲确保对接可靠性和安全性,本发明设置有缓冲弹簧17,叉架8通过缓冲弹簧17支撑在下半壳体7外壁上。
为了测量上半壳体1与下半壳体7对合后形成的中空壳体内的压力和液位,本发明所述水下对接装置还设有压力表13和液位传感器14,压力表13设在上半壳体1或下半壳体7上,液位传感器14设在下半壳体7上;本发明所述进气管路4上设有测量流量的流量计16。
所述卡柱3的外端头设有限位叉15,卡柱3与叉架8对合后,叉架8位于上半壳体1与同侧的限位叉15之间,在上半壳体1与下半壳体7对合且锁止环9处于初始水平位置未向上翻转时,两侧的限位叉15分别位于同侧的锁止环9的环形槽内,从而对本发明在卡柱3轴向垂直方向上进行定位限位。限位叉15的设置不影响锁止环9的上下翻转。
所述两个水下载人航行器的耐压舱至少一个为载人舱,另外一个可以是载人舱或者是货物舱等无人舱,进一步地,所述启闭门2为双向启闭门,即可双向开启的门,当与本发明连接的所述两个水下载人航行器的耐压舱有一个为无人舱时,此时双向启闭门便于无人舱内货物、能源等物资的转运。双向启闭门为现有技术。
初始状态下,锁止环9处于水平位置,本发明对接与脱开说明如下:
对接:当需要对接时,操控装有上单元100的水下载人航行器(以下简称“子艇”)悬浮于装有下单元200的水下载人航行器(以下简称“母艇”)上方,操控子艇慢慢接近母艇,通过该两个水下载人航行器的光学观察系统使上单元100中的双侧的卡柱3缓慢滑入叉架8,同时限位叉15自动引导定位前后位置;操控母艇处于相对静止状态,操控子艇增加垂向压力,使卡柱3滑入叉架8底部,缓冲弹簧17处于收紧状态,见图3,此时锁止环9仍处于水平状态,卡柱3滑入叉架8底部;驱动转动轴18旋转,带动锁止环9处于与卡柱3穿接的垂直状态,见图4,锁止环9处于垂直状态,并与卡柱3穿接,此时,卡柱3处于未被锁紧的松弛状态;回缩垂向液压缸10的活塞杆,使锁止环9的环形槽的顶部内壁面压紧在卡柱3上,同时将卡柱3压紧在叉架8的叉槽的底部内壁面上,在锁止环9与叉架8的上下夹紧作用下将卡柱3锁紧从而实现上半壳体1与下半壳体7的对接锁紧,见图5,此时,卡柱3处于锁紧状态;卡柱3锁紧后,打开给排水管路11上的控制阀6和通海泵12,通过给排水管路11排出上半壳体1与下半壳体7对接形成的中空壳体(以下简称“对接形成的中空壳体”)内的海水,同时打开进气管路4上的控制阀6和流量计16,通过进气管路4向对接形成的中空壳体内注入空气,观测压力表13,通过控制流量维持对接形成的中空壳体内为1个大气压;观察液位传感器14,当液位低于设定值时,关闭给排水管路11和进气管路4;在对接形成的中空壳体内为1个大气压的状态下,打开上单元100和下单元200中的启闭门2,实现子艇与母艇耐压舱内人员、货物、能源等的转运。
对接后的脱离:需要脱离时,关闭上单元100和下单元200中的启闭门2,打开给排水管路11,向对接形成的中空壳体内注入海水,观察压力表13,当对接形成的中空壳体内的压力与外部海水的压力相同时,停止注入海水,操控母艇处于相对静止状态,操控子艇增加垂向推力,缓冲弹簧17处于收紧状态;伸出垂向液压缸10的活塞杆,推动锁止环9与卡柱3脱离且二者仍处于穿接状态,驱动转动轴18转动,带动锁止环9向下翻转并与卡柱3完全脱离,锁止环9向下翻转回复至水平状态,操控子艇缓慢驶离母艇,由此实现子艇与母艇对接后的相互脱离。
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 (9)

1.用于水下载人航行器之间的水下对接装置,包括上单元(100)和下单元(200),其特征在于:二者分别设置在需要对接的两个水下载人航行器本体上,其中:
所述上单元(100)包括中空的上半壳体(1),上半壳体(1)内部与一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门(2);上半壳体(1)上用来与下单元(200)对接的一端的两侧均固设有卡柱(3);上半壳体(1)上设有进气口,所述进气口通过进气管路(4)与高压气瓶(5)的出气口连接,进气管路(4)上设有控制阀(6);
所述下单元(200)包括中空的下半壳体(7),下半壳体(7)内部与另一个水下载人航行器的耐压舱连通,且二者连通处设有启闭门(2);下半壳体(7)上用来与上单元(100)对接的一端的两侧均设有叉架(8)、锁止环(9),叉架(8)的一端开口,卡柱(3)通过所述开口进入或脱出叉架(8);叉架(8)位于锁止环(9)与下半壳体(7)之间;锁止环(9)可上下翻转地支撑在垂向液压缸(10)上,通过锁止环(9)的翻转使锁止环(9)与卡柱(3)穿接或脱开;锁止环(9)与卡柱(3)穿接时,通过锁止环(9)及叉架(8)的上下夹紧将卡柱(3)锁紧;叉架(8)、垂向液压缸(10)均固定支撑在下半壳体(7)上;下半壳体(7)上设有给排水口,所述给排水口通过给排水管路(11)与外部海水连通,给排水管路(11)上设有通海泵(12)和控制阀(6);
上半壳体(1)与下半壳体(7)对合后,二者内部相通。
2.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述叉架(8)通过缓冲弹簧(17)支撑在下半壳体(7)外壁上。
3.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述锁止环(9)带有转动轴(18),转动轴(18)可转动地套接在套筒(19)内,套筒(19)与垂向液压缸(10)的活塞杆铰接。
4.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述上半壳体(1)、下半壳体(7)均为一端带有开口的中空壳体,且二者的开口端用来对合或脱开。
5.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述水下对接装置包括压力表(13)和液位传感器(14),压力表(13)设在上半壳体(1)或下半壳体(7)上,液位传感器(14)设在下半壳体(7)上。
6.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述上半壳体(1)与下半壳体(7)均为半球形壳,二者对合后形成球形壳。
7.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述卡柱(3)的外端头设有限位叉(15),卡柱(3)与叉架(8)对合后,叉架(8)位于上半壳体(1)与同侧的限位叉(15)之间。
8.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述进气管路(4)上设有流量计(16)。
9.按权利要求1所述的用于水下载人航行器之间的水下对接装置,其特征在于:所述启闭门(2)为双向启闭门。
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