CN108032977B - 一种水下应急抛载装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下应急抛载装置，包括电磁铁执行机构、液压油缸执行机构、抛载机构和压载机构；所述压载机构挂载在所述抛载机构上；所述电磁铁执行机构和所述液压油缸执行机构分别与抛载机构相连，用于控制抛载机构在需要的时候抛掉压载机构。该装置设有电磁铁和液压油缸双执行机构，可靠性得到了极大提高，且挂载能力强，挂载过程不需要人工在装置内操作，安全性也得到了提高。

Description

一种水下应急抛载装置
技术领域
本发明属于水下航行器技术领域，涉及到潜水器，具体涉及一种水下应急抛载装置。
背景技术
潜水器在水下工作时，有时会遇到突发情况或者发生故障，需要采取一定的措施尽快上浮。对于有缆潜水器而言，可以通过缆线发出相应的指令解决相应的问题。但是，对于无缆潜水器来说，其水下工作风险很高，当遇到系统故障、撞击或者缠绕等紧急状况时，往往难以应对。如果在这种情况下能够立即释放大质量物体，使潜水器在短时间内获得较大的正浮力，就可以快速上浮至水面，防止出现更大的生命和财产损失。
为了提高潜水器的生存能力，人们纷纷开发了各种抛载装置，现有的抛载技术主要包括以下几种：(1)熔断式：将压载物挂在很细的金属丝上，金属丝短路后熔断将压载物抛弃，其缺点在于载重能力弱；(2)电磁铁式：利用电磁铁吸附压载物，断电后电磁力消失，将压载物抛弃，其缺点在于载重能力弱；(3)电磁线圈式：利用电磁线圈产生的磁场将离散的钢珠磁化，形成整体，堵住舱口，断电后，钢珠恢复自由，从舱口处自然流出，其缺点在于能耗高，钢珠生锈后不易散开，影响抛弃效果。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种水下应急抛载装置，该装置设有电磁铁和液压油缸双执行机构，可靠性得到了极大提高，且挂载能力强，挂载过程不需要人工在装置内操作，安全性也得到了提高。
为此，本发明采用了以下技术方案：
一种水下应急抛载装置，包括电磁铁执行机构、液压油缸执行机构、抛载机构和压载机构；所述压载机构挂载在所述抛载机构上；所述电磁铁执行机构和所述液压油缸执行机构分别与抛载机构相连，用于控制抛载机构在需要的时候抛掉压载机构。
进一步地，所述电磁铁执行机构包括电磁铁、吸铁、拉杆、第一立柱、弹簧顶板、压缩弹簧、弹簧底板和后侧板；所述电磁铁通过第一立柱固定在后侧板上；所述拉杆一端为螺纹，与吸铁的中心螺纹孔相连；所述第一立柱为阶梯轴，弹簧顶板被压缩弹簧紧压在第一立柱的轴肩上；所述弹簧顶板与弹簧底板均设有凸台，二者之间夹着所述压缩弹簧，所述凸台的外径与压缩弹簧的内径一致，用于防止弹簧脱落；所述电磁铁、吸铁、拉杆与弹簧顶板、压缩弹簧以及弹簧底板具有相同的轴心。
进一步地，所述液压油缸执行机构包括前侧板、挂载油缸、抛载油缸、限位杆、第二立柱、复位弹簧和复位弹簧拉杆；所述挂载油缸和抛载油缸均通过螺栓固定在前侧板上；所述挂载油缸和抛载油缸内均设有用于复位的弹簧；所述挂载油缸的活塞杆与拉杆具有相同的轴心；所述挂载油缸的进油管路在完成挂载任务后随即取下，不随潜水器一同下水；所述抛载油缸的进油管属于潜水器液压系统的一部分，随同潜水器一同下水。
进一步地，所述抛载机构包括承重杠杆、杠杆转轴、舌板、底板、夹套、拨杆转轴和拨杆；所述承重杠杆可以绕杠杆转轴自由转动，旋转中心距离前端更近；所述承重杠杆前端设有一个外圆弧，用于挂载时随舌板上的凸起移动；所述承重杠杆前端设有一个内圆弧，用于挂载后舌板的稳定；所述舌板穿过底板上的开口，挂在承重杠杆的前端；所述拨杆转轴上端为帽头，外径较中段轴径略大，下端为螺纹，通过螺母垂直固定在底板上；所述夹套和拨杆转轴帽头之间为拨杆，拨杆可以绕拨杆转轴自由转动，旋转中心距离前端更近；所述拨杆的两端均有开口，前端开口下方设有一标记。
进一步地，所述压载机构包括压载物；所述压载物与舌板紧固连接。
进一步地，所述底板与潜水器的框架紧固连接；所述前侧板、后侧板分别与底板通过螺栓紧固连接，前侧板与后侧板之间通过第二立柱限位，整体构成该装置的外部框架。
进一步地，所述拉杆面积较大的一端紧贴在拨杆末端位于前侧板一侧的竖直平面上；所述弹簧底板被压缩弹簧紧贴在拨杆末端位于后侧板一侧的竖直平面上；所述拉杆贯穿弹簧顶板、压缩弹簧、弹簧底板和拨杆末端。
进一步地，所述限位杆、复位弹簧拉杆和杠杆转轴悬于前侧板和后侧板之间，分别通过螺栓紧固；所述复位弹簧一端勾在复位弹簧拉杆上，另一端勾在承重杠杆的后段开孔处；所述抛载油缸的活塞杆与拨杆前端开口下方标记处平齐。
作为一种优选，所述电磁铁执行机构的供电线路属于潜水器电气系统的一部分。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)挂载能力强。本发明的压载物与舌板紧固连接并挂载在承重杠杆上，压载物的重量根据实际需要确定，其挂载能力大大增强。
(2)可靠性高。本发明采用电磁铁和液压油缸双执行机构，在一种执行机构失效的情况下还可以完成应急抛载，可靠性比只有一种执行机构的抛载装置要高得多。
(3)安全性高。本发明在挂载过程中不需要人工在装置内操作，安全性得到了进一步提高。
附图说明
图1是本发明所提供的一种水下应急抛载装置在挂载状态时的组成结构图。为了便于观察，去掉了前侧板和部分紧固件。
图2是本发明所提供的一种水下应急抛载装置的俯视图。
图3是本发明所提供的一种水下应急抛载装置的主视图。为便于观察，去掉了前侧板、挂载油缸、抛载油缸和部分紧固件。
图4是本发明所提供的一种水下应急抛载装置中承重杠杆的局部结构图。
附图标记说明：1、电磁铁；2、吸铁；3、拉杆；4、第一立柱；5、弹簧顶板；6、压缩弹簧；7、弹簧底板；8、后侧板；9、前侧板；10、挂载油缸；11、抛载油缸；12、限位杆；13、第二立柱；14、复位弹簧；15、复位弹簧拉杆；16、承重杠杆；17、杠杆转轴；18、舌板；19、底板；20、压载物；21、夹套；22、拨杆转轴；23拨杆。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明公开了一种水下应急抛载装置，包括电磁铁执行机构、液压油缸执行机构、抛载机构和压载机构，其特征在于：所述压载机构挂载在所述抛载机构上；所述电磁铁执行机构和所述液压油缸执行机构分别与抛载机构相连，用于控制抛载机构在需要的时候抛掉压载机构。
如图1-图3所示，所述电磁铁执行机构包括电磁铁1、吸铁2、拉杆3、第一立柱4、弹簧顶板5、压缩弹簧6、弹簧底板7和后侧板8；所述电磁铁1通过第一立柱4固定在后侧板8上；所述拉杆3一端为螺纹，与吸铁2的中心螺纹孔相连；所述第一立柱4为阶梯轴，弹簧顶板5被压缩弹簧6紧压在第一立柱4的轴肩上；所述弹簧顶板5与弹簧底板7均设有凸台，二者之间夹着所述压缩弹簧6，所述凸台的外径与压缩弹簧6的内径一致，用于防止弹簧脱落；所述电磁铁1、吸铁2、拉杆3与弹簧顶板5、压缩弹簧6以及弹簧底板7具有相同的轴心。
所述液压油缸执行机构包括前侧板9、挂载油缸10、抛载油缸11、限位杆12、第二立柱13、复位弹簧14和复位弹簧拉杆15；所述挂载油缸10和抛载油缸11均通过螺栓固定在前侧板9上；所述挂载油缸10和抛载油缸11内均设有用于复位的弹簧；所述挂载油缸10的活塞杆与拉杆3具有相同的轴心；所述挂载油缸10的进油管路在完成挂载任务后随即取下，不随潜水器一同下水；所述抛载油缸11的进油管属于潜水器液压系统的一部分，随同潜水器一同下水。
所述抛载机构包括承重杠杆16、杠杆转轴17、舌板18、底板19、夹套21、拨杆转轴22和拨杆23；所述承重杠杆16可以绕杠杆转轴17自由转动，旋转中心距离前端更近；如图4所示，所述承重杠杆16前端设有一个外圆弧，用于挂载时随舌板18上的凸起移动；所述承重杠杆16前端设有一个内圆弧，用于挂载后舌板18的稳定；所述舌板18穿过底板19上的开口，挂在承重杠杆16的前端；所述拨杆转轴22上端为帽头，外径较中段轴径略大，下端为螺纹，通过螺母垂直固定在底板19上；所述夹套21和拨杆转轴22帽头之间为拨杆23，拨杆23可以绕拨杆转轴22自由转动，旋转中心距离前端更近；所述拨杆23的两端均有开口，前端开口下方设有一标记。
所述压载机构包括压载物20；所述压载物20与舌板18紧固连接。
所述底板19与潜水器的框架紧固连接；所述前侧板9、后侧板8分别与底板19通过螺栓紧固连接，前侧板9与后侧板8之间通过第二立柱13限位，整体构成该装置的外部框架。
所述拉杆3面积较大的一端紧贴在拨杆23末端位于前侧板9一侧的竖直平面上；所述弹簧底板7被压缩弹簧6紧贴在拨杆23末端位于后侧板8一侧的竖直平面上；所述拉杆3贯穿弹簧顶板5、压缩弹簧6、弹簧底板7和拨杆23末端。
所述限位杆12、复位弹簧拉杆15和杠杆转轴17悬于前侧板9和后侧板8之间，分别通过螺栓紧固；所述复位弹簧14一端勾在复位弹簧拉杆15上，另一端勾在承重杠杆16的后段开孔处；所述抛载油缸11的活塞杆与拨杆23前端开口下方标记处平齐。
所述电磁铁执行机构的供电线路属于潜水器电气系统的一部分。
实施例
本发明所提供的一种水下应急抛载装置的工作过程如下：
1.挂载前的准备：
(1)承重杠杆16受到复位弹簧14的作用，与竖直方向呈一定角度，该角度可由限位杆12进行调整。
(2)挂载油缸10和抛载油缸11活塞杆只受到内部复位弹簧作用，行程为零。
(3)挂载油缸10与进油管路连接。
(4)电磁铁1未上电，与吸铁2并未吸合，压缩弹簧6推动弹簧底板7和拨杆23，向前侧板9一侧移动，使得拨杆23与后侧板8呈一定角度，并未平行。
2.挂载的过程：
(1)压载物20连同舌板18穿过底板19上的开口，逐渐向上移动。
(2)舌板18上的凸起首先与承重杠杆16前端接触，由于承重杠杆16前端为外圆弧，所以承重杠杆16可以跟着舌板18上的凸起一起运动。
(3)由于拨杆23并未与后侧板8平行，为承重杠杆16的移动提供了空间，直到承重杠杆16基本呈水平状态。承重杠杆16呈水平状态的判定方法很多，包括设置标志位或限位块等。
(4)为电磁铁1上电。
(5)启动挂载油缸10的液压源，在液压力的作用下，活塞杆推动拉杆3的平端面，同时，吸铁2随之向电磁铁1靠近。
(6)拨杆23在拉杆3的带动下，逐渐恢复与后侧板8的平行状态，如图1所示的状态。
(7)承重杠杆17末端位于拨杆23前端开口之间，拨杆23限制了承重杠杆17的转动趋势。
(8)电磁铁1与吸铁2接触后，在电磁力的作用下，二者紧密吸合，此吸附力足以抵抗压缩弹簧6的弹簧力。
(9)关闭挂载油缸10的液压源，在内部复位弹簧作用下，活塞杆逐渐退回至零行程位置。
(10)卸除挂载油缸10的液压源，完成挂载。
3.抛载时的动作关系：
本发明所提供的一种水下应急抛载装置有两种抛载执行方式，即断电抛载和液压缸主动抛载，下面分别说明：
(1)断电抛载：(a)无论是主动断电，或是因电气系统故障而断电，电磁铁1的吸附力均消失，压缩弹簧6立即推动弹簧底板7和拨杆23末端，向前侧板9一侧运动。(b)当拨杆23前端完全与承重杠杆16末端分离时，承重杠杆16在压载物20的作用下，立即翘起，从而抛掉压载物20，完成抛载。
(2)液压缸主动抛载：(a)抛载油缸11的活塞杆在液压力的推动下，逐渐向拨杆23前端靠近。(b)抛载油缸11的活塞杆推动拨杆23前端，使其与承重杠杆16末端逐渐分离。(c)为避免此时电磁铁仍然上电的情况出现，液压力(依据杠杆原理，按比例放大)应大于电磁铁1吸附力及承重杠杆16与拨杆23之间摩擦力之和。(d)当拨杆23前端完全与承重杠杆16末端分离时，承重杠杆16在压载物20的作用下，立即翘起，从而抛掉压载物20，完成抛载。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种水下应急抛载装置，包括电磁铁执行机构、液压油缸执行机构、抛载机构和压载机构，其特征在于：所述压载机构挂载在所述抛载机构上；所述电磁铁执行机构和所述液压油缸执行机构分别与抛载机构相连，用于控制抛载机构在需要的时候抛掉压载机构；
所述电磁铁执行机构包括电磁铁（1）、吸铁（2）、拉杆（3）、第一立柱（4）、弹簧顶板（5）、压缩弹簧（6）、弹簧底板（7）和后侧板（8）；所述电磁铁（1）通过第一立柱（4）固定在后侧板（8）上；所述拉杆（3）一端为螺纹，与吸铁（2）的中心螺纹孔相连；所述第一立柱（4）为阶梯轴，弹簧顶板（5）被压缩弹簧（6）紧压在第一立柱（4）的轴肩上；所述弹簧顶板（5）与弹簧底板（7）均设有凸台，二者之间夹着所述压缩弹簧（6），所述凸台的外径与压缩弹簧（6）的内径一致，用于防止弹簧脱落；所述电磁铁（1）、吸铁（2）、拉杆（3）与弹簧顶板（5）、压缩弹簧（6）以及弹簧底板（7）具有相同的轴心；
所述液压油缸执行机构包括前侧板（9）、挂载油缸（10）、抛载油缸（11）、限位杆（12）、第二立柱（13）、复位弹簧（14）和复位弹簧拉杆（15）；所述挂载油缸（10）和抛载油缸（11）均通过螺栓固定在前侧板（9）上；所述挂载油缸（10）和抛载油缸（11）内均设有用于复位的弹簧；所述挂载油缸（10）的活塞杆与拉杆（3）具有相同的轴心；所述挂载油缸（10）的进油管路在完成挂载任务后随即取下，不随潜水器一同下水；所述抛载油缸（11）的进油管属于潜水器液压系统的一部分，随同潜水器一同下水；
所述抛载机构包括承重杠杆（16）、杠杆转轴（17）、舌板（18）、底板（19）、夹套（21）、拨杆转轴（22）和拨杆（23）；所述承重杠杆（16）可以绕杠杆转轴（17）自由转动，旋转中心距离所述承重杠杆（16）前端更近；所述承重杠杆（16）前端设有一个外圆弧，用于挂载时随舌板（18）上的凸起移动；所述承重杠杆（16）前端设有一个内圆弧，用于挂载后舌板（18）的稳定；所述舌板（18）穿过底板（19）上的开口，挂在承重杠杆（16）的前端；所述拨杆转轴（22）上端为帽头，外径较中段轴径略大，下端为螺纹，通过螺母垂直固定在底板（19）上；所述夹套（21）和拨杆转轴（22）帽头之间为拨杆（23），拨杆（23）可以绕拨杆转轴（22）自由转动，旋转中心距离所述拨杆（23）前端更近；所述拨杆（23）的两端均有开口，前端开口下方设有一标记；
所述压载机构包括压载物（20）；所述压载物（20）与舌板（18）紧固连接；
所述拉杆（3）面积较大的一端紧贴在拨杆（23）末端位于前侧板（9）一侧的竖直平面上；所述弹簧底板（7）被压缩弹簧（6）紧贴在拨杆（23）末端位于后侧板（8）一侧的竖直平面上；所述拉杆（3）贯穿弹簧顶板（5）、压缩弹簧（6）、弹簧底板（7）和拨杆（23）末端；
所述限位杆（12）、复位弹簧拉杆（15）和杠杆转轴（17）悬于前侧板（9）和后侧板（8）之间，分别通过螺栓紧固；所述复位弹簧（14）一端勾在复位弹簧拉杆（15）上，另一端勾在承重杠杆（16）的后段开孔处；所述抛载油缸（11）的活塞杆与拨杆（23）前端开口下方标记处平齐。
2.根据权利要求1所述的一种水下应急抛载装置，其特征在于：所述底板（19）与潜水器的框架紧固连接；所述前侧板（9）、后侧板（8）分别与底板（19）通过螺栓紧固连接，前侧板（9）与后侧板（8）之间通过第二立柱（13）限位，整体构成该装置的外部框架。
3.根据权利要求1至2任一项所述的一种水下应急抛载装置，其特征在于：所述电磁铁执行机构的供电线路属于潜水器电气系统的一部分。
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