CN107472488B - 带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，固定裙上端内法兰和水下运载器或潜器固定连接、下端外圆周面上有横截面是梯形的凸起和带密封槽的端面外法兰，固定裙外圆周上均布有导轨；移动裙同轴装在固定裙上，其上端外圆周有呈非均布的凸耳和一个台面，凸耳和对中板相配合，台面用于固定锁紧机构的驱动机构；锁紧机构包括三瓣式卡箍、正反扣螺杆、齿轮机构和液压马达，三瓣式卡箍的一侧固定有和正反扣螺杆相配合的锁紧螺母，正反扣螺杆通过位于其两端的固定座固定在台面上，其一端的齿轮与液压马达轴端齿轮相啮合。本发明可实现移动裙上下移动和伸出状态下可靠的锁紧自密封，减小水下航行时海流变化的影响，使潜器快速准确地对接。

Description

带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置

技术领域

本发明涉及一种对接装置，尤其涉及一种带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置。

背景技术

随着海洋开发的不断深入,潜器间物资与人员的交换将日益频繁,水下对接技术将成为海洋开发和利用的关键问题之一。目前,水下对接技术主要用于潜器间以及海洋开发作业时海底工作人员及物资的交换和转移。早期的水下运载器对接装置有固定式对接裙和转动式对接裙,虽然有各自的优点，但是其对接装置都是裸露的布置在潜器的下方，由于海流变化的影响，其机动性、快速性受到影响。因此，能上下移动以嵌入到潜器内部的对接装置就被提出。这方面申请号为201310053442.8，名称为“潜器嵌入式对接装置”的发明专利申请文件中也公开了与本发明申请相关的技术方案。此专利文件中的对接装置也可以实现上下移动，但其是嵌入到潜器下端的凹槽内，且伸出后没有锁紧机构，在深水强大的压力下仅依靠液压缸的保压作用是不能完全避免装置的轴向微动。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种对接时伸出，伸出后可以自动锁紧，非对接时嵌入以减小海流影响，提高潜器运动快速性和灵活性的带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置。

本发明的目的是这样实现的：包括固定裙、套装在固定裙外的移动裙、锁紧机构、对称设置在水下运载器或潜器的固定平台与移动裙的下端部之间的两个液压缸，所述固定裙上端设置有和水下运载器或潜器的固定平台连接的上端内法兰，固定裙外表面设置有导轨，移动裙上端设置有对中板，对中板上设置有与导轨配合的槽口，移动裙上还设置有一长方形台面，锁紧机构包括安装在长方形台面下端面的液压马达、安装在液压马达输出端上的齿轮一、设置在长方形台面上端面上的正反扣螺杆、安装在正反扣螺杆一端部的齿轮二、设置在正反扣螺杆上的两个锁紧螺母、分别与两个锁紧螺母铰接的左圆弧形卡箍和右圆弧形卡箍、同时与左圆弧形卡箍和右圆弧形卡箍的端部铰接的后圆弧形卡箍，齿轮一与齿轮二啮合，后圆弧形卡箍上还设置有导向板，移动裙上端还设置有一销轴，所述导向板上设置有与销轴配合的导向槽，左圆弧形卡箍、右圆弧形卡箍、后圆弧形卡箍组成一个可合并或分开的圆形结构且位于对中板下端面与移动裙上端面之间。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.固定裙的上端内法兰上端面设置的沟槽中、移动裙的下端外法兰的下端面设置的梯形凹槽中分别安装有O型密封圈，固定裙的下法兰的上端面开有沟槽且沟槽中装有“C”型密封圈；固定裙的下法兰的外表面上由上至下依次设置有第一上耐磨环、第二上耐磨环和“T”型特康格来圈、第二下耐磨环、第一下耐磨环。

2.所述移动裙上端设置有对中板是指：移动裙上端均匀设置有至少三个凸耳，对中板是环形板且其上均匀设置有与凸耳个数相等的固定座，凸耳与固定座固定连接；移动裙上端还设置有一销轴是指：与移动裙上的长方形台面相对的凸耳上设置有一销轴。

3.所述固定裙外表面还设置有环形的梯形凸起，且环形凸起位于固定裙下法兰的上方，左圆弧形卡箍、右圆弧形卡箍、后圆弧形卡箍的内表面分别设置有梯形凸起配合的梯形凹槽。

与现有技术相比本发明的有益效果是：1.驱动移动裙轴向往复移动的两个液压缸。对接时，液压缸驱动移动裙伸出后，锁紧机构卡紧移动裙，此时液压缸处于自由状态。对接完成后，液压缸动作带动移动裙回缩运动。利用单独机械式的锁紧机构而不是靠液压缸的保压锁紧，可以实现对接装置深水下的可靠锁紧。2.水下密封性的设计利用“C”型密封圈的径向密封和“T”型特康格来圈的轴向密封相结合，以实现对接装置的可靠密封。

附图说明

图1为本发明的对接装置伸出时的示意图；

图2为本发明的对接装置缩回时的全剖图；

图3为本发明的对接装置的爆炸视图；

图4为本发明的对接装置中密封结构的局部放大视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1到图4，对接装置主要有固定裙3、移动裙6和锁紧机构5构成；固定裙3和水下运载器或者潜器的固定平台1通过螺栓连接，固定裙3的上端法兰顶面上有沟槽，槽中装有O型密封圈7。固定裙3的外圆周面上有均匀分布的三个导轨31，固定裙3的下法兰顶面开有沟槽，槽中装有“C”型密封圈10，下法兰外圆周面上从上至下开有沟槽槽中分别固定有第一上耐磨环19-1、第二上耐磨环11-1、“T”型特康格来圈12、第二下耐磨环11-2和第一下耐磨环19-2。移动裙6同轴安装在固定裙3上，移动裙6的下端圆周上对称分布有两个铰接凸耳，通过铰接轴与圆周分布的两个液压缸2铰接，液压缸2的上端铰接在固定平台1的铰接座上，移动裙6的下法兰底面上有梯形槽，槽中装有O型密封圈16。移动裙6的上端圆周面上焊接有呈不均匀分布的凸耳62和一个固定锁紧机构的长方形平台61，与平台61相对的另一侧的凸耳上装有一个销轴621，用于和三瓣式卡箍5上与锁紧机构相对的卡箍上的导向槽相配合。对中板4圆周上有和凸耳62相对的固定座，固定座上开有弧形槽，通过螺栓和凸耳62固结，上端内圆周面分布有和导轨31相应的槽口。长方形台面61的上端面上有用于固定正反扣螺杆13的固定座14，液压马达15通过螺栓和台面61的下端面固结。液压马达15的输出轴上有齿轮17，和安装在正反扣螺杆13一端的齿轮18啮合。

结合图1和图3，移动裙6上法兰顶面和对中板4的底面之间有圆弧形的三瓣式卡箍5，圆环形卡箍内圆周面上有梯形凹槽20和固定裙3上的梯形凸起21配合。三瓣式卡箍是由左、右、后三段120°圆弧形卡箍52、51、53连接组成，后段120°圆弧形卡箍的外圆周面中间焊接有导向板，导向板上有和销轴621配合的导向槽，左、右两段120°圆弧形卡箍的一端分别有径向卡箍支耳522、512，另一端分别有径向铰链板521、511，铰链板上有铰链孔，后段120°圆弧形卡箍53的两端分别有径向铰链板531、532，铰链板上有铰链孔，左、右两段120°圆弧形卡箍一端的径向铰链板521、511分别与后段120°圆弧形卡箍两端的径向铰链板531、532铰接相连。左、右两段120°圆弧形卡箍一端的卡箍支耳522、512分别有锁紧螺母8，两个锁紧螺母8分别旋在正反扣螺杆13上，转动正反扣螺杆可以使左、右两段120°圆弧形卡箍合并或分开，同时通过与后段120°圆弧形卡箍53的交接点，把三段120°圆弧形卡箍合并或分开，合并时卡箍圆环内圆周面上的梯形凹槽20和固定裙3外圆周面上的梯形凸起21配合锁紧，分开时卡箍圆环内圆周面上的梯形凹槽20和固定裙3外圆周面上的梯形凸起21分离，移动裙即可上下移动。

结合图4对密封结构进行说明，固定裙3和移动裙6的轴向采用“C”型密封圈10密封，固定裙3和移动裙6的径向采用“T”型特康格来圈12密封，其中耐磨环11起导向作用，耐磨环19起隔离海水中杂质的作用。

本发明的工作状态结合图1到图4，水下运载器1到达对接平台上方,由运载器接收被对接潜器发生装置所发出的信号来确定对接平台的相对位置,通过计算机控制运载器的推进机构,使水下运载器悬停在适当位置。对接作业时，液压缸2驱动移动裙6在导轨31的导向下轴向下移伸出，当移动裙6的上法兰下底面和“C”型密封圈10接触时停止下移，液压缸2此时处于自由状态。接着，液压马达15通过齿轮17、18的啮合传动，带动正反扣螺杆13转动，通过旋在其上的锁紧螺母8的沿螺杆轴向移动，使左、右两段120°圆弧形卡箍合并，同时通过与后段120°圆弧形卡箍53的铰接点，把三段120°圆弧形卡箍合并，合并时卡箍圆环内圆周面上的梯形凹槽20和固定裙3外圆周面上的梯形凸起21配合锁紧。锁紧的同时利用梯形一个边的斜面作用，使移动裙微量下移压紧“C”型密封圈10产生预应力。

伸出和锁紧过程结束后，移动裙6的下法兰底面，缓慢地向对接平台移动，直至下法兰7的端面和对接平台贴合。检查对接平台处的对中情况，对中良好时，运载器自带液压泵开始工作，将对接裙口内海水抽空，在强大的水下作用下压紧对接平台面，完成通道的完全密封，打开两潜器间各自的舱门，形成一常压通道，以进行物资及人员的交换。

在完成物资与人员的交换后，水下运载器将离开被对接潜器。具体作业过程如下：液压马达15通过齿轮17、18的啮合传动，带动正反扣螺杆13转动，通过旋在其上的锁紧螺母8的沿螺杆轴向移动，使左、右两段120°圆弧形卡箍分开，分开时卡箍圆环内圆周面上的梯形凹槽和固定裙3外圆周面上的梯形凸起径向分离，液压缸2再次动作，驱动移动裙上移缩回到潜器内部，关闭运载器舱口，实现一次完整的水下对接作业。

本发明的目的是这样实现的：包括固定裙、移动裙、锁紧机构；固定裙的上端内法兰和水下运载器或潜器通过螺栓固定在一起，固定裙的下端外圆周面上有横截面是梯形的凸起和端面外法兰，移动裙伸出时，凸起与锁紧机构上相应的梯形凹槽相配合实现锁紧，外法兰上开有安装密封圈的沟槽。固定裙外圆周上均匀分布有三个轴向导轨，导轨与移动裙上对中板的槽口相配合；移动裙同轴套装在固定裙上，可在导轨的导向下，由液压缸驱动其轴向往复移动。伸出时，移动裙上端内法兰底面和固定裙下端面外法兰的顶面相贴合，移动裙上端外圆周有呈不均匀分布的凸耳和一个长方形台面，凸耳通过螺栓和对中板相配合，台面用于固定锁紧机构的驱动机构。移动裙的下端圆周上对称分布有两个与液压缸相铰接的凸耳，下端外法兰上有梯形凹槽，凹槽中装有O形密封圈并与另一潜艇或潜器对接；锁紧机构包括三瓣式卡箍、正反扣螺杆、齿轮机构和液压马达。三瓣式卡箍位于对中板下底面和移动裙上端法兰顶面之间，其一侧固定有和正反扣螺杆相配合的锁紧螺母。正反扣螺杆通过位于其两端的固定座固定在台面上，其一端装有与液压马达输出轴端齿轮相啮合的齿轮，液压马达固定在台面的下端面上。

固定裙的下端外圆周面上有横截面是梯形的凸起和端面外法兰，凸起与锁紧机构上相应的梯形凹槽相配合，外法兰上开有安装密封圈的沟槽。

驱动移动裙轴向往复移动的两个液压缸呈圆周对称分布，其一端铰接在水下运载器或者潜器的固定平台上，另一端铰接在移动裙下端外圆周均匀分布的两个凸耳上，液压缸驱动移动裙伸出后，锁紧机构卡紧移动裙，此时液压缸处于自由状态。对接完成后，液压缸动作带动移动裙回缩运动。

固定裙的下法兰上端面开有沟槽，沟槽中装有“C”型密封圈，实现伸出状态下固定裙和移动裙之间的径向密封。下法兰外圆周面上开有沟槽，分别装有耐磨环和一个“T”型特康格来圈，实现移动裙和固定裙之间的轴向密封。

本发明提供了一种带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置结构，在潜器运动时，该机构在潜器体内不动，使潜器运动容易实现重心与浮心的均衡控制，对接时下移释放对接装置，对接后又上移收回对接装置。装置的上、下移动是由圆周分布的两个液压缸驱动。移动裙伸出后，液压缸处于自由状态。移动裙上端内法兰的底面和“C”型密封圈接触，此时，液压马达通过齿轮传动带动正反扣螺杆转动，由于固定在三瓣式卡箍支耳的锁紧螺母和正反扣螺杆配合，可以实现三瓣式卡箍的径向移动，卡箍内圆周面上的梯形凹槽和固定裙下端圆周面上的梯形凸起相配合。而且利用梯形槽的斜面可以实现锁紧的同时使移动裙有少量的轴向下移，来保证“C”型密封圈的初始预紧。然后，在水下运载器或者潜器自身控制下，实现移动裙的下端法兰与对接平台完成对接。随着裙内海水逐渐被抽干，”C”型圈一侧会受到海水的压力产生变形，从而形成径向自密封，再加上固定裙和移动裙之间的轴向密封，可以实现水下对接装置的可靠密封。移动裙下法兰与对接平台之间的结合面在海水的强大压力下完全压紧,完成救援通道的完全密封。从而保证人员和物资传递工作的安全和可靠。

综上，本发明的目的在于提供带锁紧自密封的水下对接装置，它包括固定裙、移动裙、锁紧机构；固定裙的上端内法兰和水下运载器或潜器固定在一起，固定裙的下端外圆周面上有横截面是梯形的凸起和带密封槽的端面外法兰，固定裙外圆周上均布有三个轴向导轨；移动裙同轴装在固定裙上，由液压缸驱动其往复移动。其上端外圆周有呈非均布的凸耳和一个台面，凸耳和对中板相配合，台面用于固定锁紧机构的驱动机构。移动裙的下端有两个与液压缸铰接的凸耳，下端外法兰上有安装O形圈的梯形凹槽；锁紧机构包括：三瓣式卡箍、正反扣螺杆、齿轮机构和液压马达。三瓣式卡箍的一侧固定有和正反扣螺杆相配合的锁紧螺母，正反扣螺杆通过位于其两端的固定座固定在台面上，其一端的齿轮与液压马达轴端齿轮相啮合，液压马达固定在台面的下端面上。本发明可实现移动裙上下移动和伸出状态下可靠的锁紧自密封，以减小水下航行时海流变化的影响,使潜器快速、准确地对接。

Claims (5)

1.带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，其特征在于：包括固定裙、套装在固定裙外的移动裙、锁紧机构、对称设置在水下运载器或潜器的固定平台与移动裙的下端部之间的两个液压缸，所述固定裙上端设置有和水下运载器或潜器的固定平台连接的上端内法兰，固定裙外表面设置有导轨，移动裙上端设置有对中板，对中板上设置有与导轨配合的槽口，移动裙上还设置有一长方形台面，锁紧机构包括安装在长方形台面下端面的液压马达、安装在液压马达输出端上的齿轮一、设置在长方形台面上端面上的正反扣螺杆、安装在正反扣螺杆一端部的齿轮二、设置在正反扣螺杆上的两个锁紧螺母、分别与两个锁紧螺母铰接的左圆弧形卡箍和右圆弧形卡箍、同时与左圆弧形卡箍和右圆弧形卡箍的端部铰接的后圆弧形卡箍，齿轮一与齿轮二啮合，后圆弧形卡箍上还设置有导向板，移动裙上端还设置有一销轴，所述导向板上设置有与销轴配合的导向槽，左圆弧形卡箍、右圆弧形卡箍、后圆弧形卡箍组成一个可合并或分开的圆形结构且位于对中板下端面与移动裙上端面之间。

2.根据权利要求1所述的带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，其特征在于：固定裙的上端内法兰上端面设置的沟槽中、移动裙的下端外法兰的下端面设置的梯形凹槽中分别安装有O型密封圈，固定裙的下法兰的上端面开有沟槽且沟槽中装有“C”型密封圈；固定裙的下法兰的外表面上由上至下依次设置有第一上耐磨环、第二上耐磨环和“T”型特康格来圈、第二下耐磨环、第一下耐磨环。

3.根据权利要求1或2所述的带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，其特征在于：所述移动裙上端设置有对中板是指：移动裙上端均匀设置有至少三个凸耳，对中板是环形板且其上均匀设置有与凸耳个数相等的固定座，凸耳与固定座固定连接；移动裙上端还设置有一销轴是指：与移动裙上的长方形台面相对的凸耳上设置有一销轴。

4.根据权利要求1或2所述的带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，其特征在于：所述固定裙外表面还设置有环形的梯形凸起，且环形凸起位于固定裙下法兰的上方，左圆弧形卡箍、右圆弧形卡箍、后圆弧形卡箍的内表面分别设置有与梯形凸起配合的梯形凹槽。

5.根据权利要求3所述的带锁紧自密封的水下可伸缩对接装置，其特征在于：所述固定裙外表面还设置有环形的梯形凸起，且环形凸起位于固定裙下法兰的上方，左圆弧形卡箍、右圆弧形卡箍、后圆弧形卡箍的内表面分别设置有与梯形凸起配合的梯形凹槽。

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