CN108454783A - 一种带浮标的水下平台抛缆装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带浮标的水下平台抛缆装置，抛缆装置处于未触发状态时，由电磁铁组件吸附住底板，使缆绳和浮标组件位于储绳腔内；在平台需要回收或者指示位置释放浮标组件时，使电磁铁组件瞬间失去对底板的约束，此时弹簧在恢复力的作用下推动顶板沿储绳腔的轴向移动，将缆绳、浮标组件抛射出储绳腔。浮标组件和缆绳被抛射出储绳腔后，在空中逐渐散开，并落于水中，漂浮在水面，浮标组件中的GPS及信标模块向母船发出位置指示信号。该抛缆装置能够解决各类水下平台的回收、安全保障、定位三大难点问题。

Description

一种带浮标的水下平台抛缆装置

技术领域

本发明涉及一种抛缆装置，具体涉及一种带浮标的水下平台抛缆装置，属于电磁技术领域。

背景技术

随着国内外各类水中平台技术的突破，江河湖海有水领域均由各类现代化平台作业。随天气、水文特征等因素影响，水中平台的回收、安全保障、定位搜救等问题凸显，并一度成为世界性难点，亟待技术突破来解决上述问题。现有水下平台抛缆装置主要存在的问题有：(1)当水下平台在不方便上浮时，不能向母船发出位置信息；(2)当水下平台在上浮过程中遇到故障而导致无法成功上浮时，母船无法确认其位置，救援困难；(3)当水下平台在上浮到水面后，不方便回收。在浮标释放并进过多型水中平台应用验证，能很好的解决上述问题。

目前，国内外相关领域在上述单个问题的解决上均有突破，但鲜有方案能综合解决全部问题。现有抛绳器以及抛绳枪等设备能够解决回收等问题，但多数设备结构复杂，占用空间也较大，且无法适应各类水深及水文特点进行作业。其驱动部件及储能元件为火工品(导爆索、爆炸螺栓等)，火工品助推器，高压储气瓶等，只能一次性使用。受限于结构复杂，触发释放单元均为一次性使用，需重新装填及置换，且在操作上存在一定危险性，造价高昂，保障维修困难等短板问题。且尚未发现能够同时满足各类水深及水文特点的相关装置，同时也未发现同时满足水中平台对于回收、安全保障、定位等需求的设备出现。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种带浮标的水下平台抛缆装置，能够解决各类水下平台的回收、安全保障、定位三大难点问题。

所述的带浮标的水下平台抛缆装置：包括：触发释放单元、弹簧、缆绳、浮标组件、储绳腔和拉杆；

所述储绳腔内部通过顶板分为上下两个腔体，其中上部腔体用于存放缆绳，下部腔体内设置拉杆和弹簧；所述拉杆一端与顶板固连，另一端与底板相连；所述底板作为触发连接件，在抛缆装置处于不动作状态时，与固接在所述储绳腔端部的触发释放单元相连，当所述触发释放单元触发后，与所述触发释放单元脱离；

套装在所述拉杆外的弹簧一端与顶板固接，另一端固定在所述触发释放单元上；当所述底板与所述触发释放单元相连时，所述弹簧处于压缩储能状态；

所述缆绳一端连接浮标组件，另一端穿过储绳腔与水下平台固接；在抛缆装置处于不动作状态时，内置GPS及信标模块的所述浮标组件限位于所述储绳腔顶部开口处，当所述触发释放单元触发时，所述顶板在所述弹簧恢复力的作用下，将所述缆绳和浮标组件抛射出储绳腔。

所述储绳腔的圆周面上沿轴向设置有一个以上导向及限位切口，所述顶板的圆周面上与导向及限位切口对应的位置分别设置有凸起作为导程键，导程键分别位于储绳腔对应的导向及限位切口内；在所述导向及限位切口的末端设置有用于对所述顶板的行程进行限位的挡板。

所述触发释放单元采用吸力可调的电磁铁组件，所述电磁铁组件包括：耐压壳体以及位于耐压壳体内的导磁芯轴、永磁铁和电磁线圈；所述耐压壳体的开口端与所述储绳腔底部固接；所述导磁芯轴为两端均具有轴肩的柱形结构，所述永磁铁的一端与所述耐压壳体的内底面接触，另一端与导磁芯轴一端的轴肩接触；所述导磁芯轴的另一端的轴肩伸出耐压壳体的开口端，作为电磁铁组件的工作端，用于吸附所述底板；

在所述耐压壳体内部的导磁铁芯上套装封装有电磁线圈的通电螺旋管，线缆与通电螺旋管相连；当电磁线圈不通电时，通过所述永磁铁的磁力吸附住所述底板；当电磁线圈通电时，产生与所述永磁铁吸力相反的作用力，释放所述底板。

有益效果：

该抛缆装置能够解决各类水下平台的回收、安全保障、定位三大难点问题：1、当水下平台在不方便上浮时，可在水下释放浮标，浮标能向母船发出位置信息；2、当水下平台在上浮过程中遇到故障而导致无法成功上浮时，可释放浮标，向母船发送位置信号，等待救援；3、当水下平台在上浮到水面时，在向母船发射信号及显示位置情况下，可用浮标连接的高强缆绳将平台拖曳至母船附近并进行回收。

该抛缆装置结构简单、空间效用好、性能可靠，且能够适应各种水深以及水文状态的带浮标的水中平台。

附图说明

图1为本发明的抛缆装置的结构示意图；

图2为浮标组件释放时的结构示意图(未画出缆绳)；

图3为该抛缆装置与水下平台连接的示意图。

其中：1-电磁铁组件、2-底板、3-转接板、4-弹簧、5-缆绳、6-浮标组件、7-储绳腔、8-拉杆、9-顶板、10-浮标挡圈、11-浮标挡板、12-壳体、13-导磁芯轴、14-永磁铁、15-电磁线圈、16-线缆、17-过绳槽

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种带浮标的水下平台抛缆装置，该装置能够同时解决水下平台的回收、安全保障、定位三大难点问题，能够适应各种水深以及水文状态的带浮标的水中平台。

如图1所示，该水下平台抛缆装置包括：触发释放单元、弹簧4、缆绳5、浮标组件6、储绳腔7和拉杆8。

其中触发释放单元采用电磁铁组件1，且电磁铁组件1为吸力可调电磁铁，包括：耐压壳体12、导磁芯轴13、永磁铁14和电磁线圈15。耐压壳体12一端开口，一端封闭；导磁芯轴13为两端均具有轴肩的柱形结构。导磁芯轴13和永磁铁14位于壳体的中心孔内，其中永磁铁14的一端与耐压壳体12的内底面接触，另一端与导磁芯轴13一端的轴肩接触；导磁芯轴13的另一端的轴肩伸出耐压壳体12的开口端，作为电磁铁组件1用于吸附与外部设备的工作端，且导磁芯轴13与耐压壳体12密封接触，从而将耐压壳体12的开口端封闭。其中耐压壳体12以及导磁铁芯13的导磁率不同，且都优于空气导磁率，形成复合导磁磁路。在耐压壳体12内部的导磁铁芯13上套装封装有电磁线圈15的通电螺旋管；线缆16与通电螺旋管相连，当电磁线圈15不通电时，通过永磁铁14的磁力吸附住底板2；需要释放底板2时，对电磁线圈15通电，通过调节电流大小，能够调节电磁线圈15产生的磁场的强度，实现吸力可调(增大或减小)；通过调节电流方向，能够调节电磁线圈15产生的磁场的方向。该电磁铁组件1具备耐压强度大(极限耐压65Mpa)、密封性能好、磁力可调可控的特点，且能够满足在多种水深、水文条件下正常工作。

底板2作为触发连接件，在无动作状态下，在电磁吸力的作用下与电磁铁组件1的工作端紧固且不发生位移；在中央控制单元发出释放指令后，迅速与电磁铁组件1分离，释放弹簧4的储能。

储绳腔7为与电磁铁组件1的壳体12固连的两端均开口的柱形空腔结构，用于储存高强缆绳5。电磁铁组件1的工作端位于壳体12内部，与位于储绳腔7内的底板2对接。储绳腔7内部通过顶板9分为上下两个腔体，其中上部腔体用于存放高强缆绳5；下部腔体内设置有拉杆8和弹簧4。拉杆8作为弹簧4的导杆，一端与底板2固连，另一端与顶板9固连；弹簧4套装在拉杆8外部，其一端与顶板9固接，另一端套装并固定在电磁铁组件1工作端的轴肩上。拉杆8的长度小于弹簧4在自然状态下的长度，即当底板2吸附在电磁铁组件1的工作端时，弹簧4处于压缩储能状态。弹簧4作为抛缆装置的储能机构，能够实现浮标缆绳的抛射，保障潜航器安全。依据缆绳5及浮标组件6的抛射高度决定所需的弹簧4的恢复力的大小，进而选择相应弹性系数的弹簧，电磁铁组件1通过磁力调节来适应不同的弹簧。

储绳腔7的圆周面上沿轴向设置有两个导向及限位切口，顶板9的圆周面上与导向及限位切口对应的位置分别设置有凸起作为导程键，两个导程键分别位于储绳腔对应的导向及限位切口内，不仅能够限制顶板9在储绳腔7内转动，还使顶板9在储绳腔7内能够沿着导向及限位切口进行轴向的移动，使底板2释放时保障顶板9能沿固定方向将缆绳推出储绳腔7。导向及限位切口的长度不仅限定了弹簧及其他部件的行程，同时能起到排水槽的作用，使得储绳腔在水下不受压力(在水下使用时，外部水通过导向及限位切口进入储绳腔7内部，避免压力差)，并保证抛射缆绳及浮标时，及时排出腔内的水。

浮标组件6位于储绳腔7顶部开口端的端部，浮标组件6用于释放后指示与之相连的水下(面)平台(如潜航器)位置，并提供一定浮力保持浮标带缆绳持续漂浮于水面，且浮标组件6内镶嵌GPS及信标模块，在自带电池供电情况下，向母船发出位置信号(即在浮标释放出水面后能够与主控台实施定位通讯)。在储绳腔7顶部开口端，顶板9行程顶部设置有挡板11，挡板11与储绳腔7机械连接，用于限制顶板9及储绳腔内的底板2不弹出腔外，保证机构的重复使用。即当顶板9沿储绳腔的导向及限位切口将缆绳5及浮标组件6抛出后，其上的导程键最终由挡板11限位，保证缆绳5及浮标组件6抛射后，其余零件保留在储绳腔内，重复使用。浮标组件6未释放时，通过浮标挡圈10限位在储绳腔7顶部，浮标挡圈10由非金属材质制成，镶嵌在浮标组件6内，浮标组件6压紧储绳腔7内的缆绳5，浮标挡圈10与挡板11直接接触，其摩擦力保证浮标组件6在水下或水面不能从储绳腔脱落；同时，释放时也不妨碍浮标的抛射。

挡板11的一侧留有过绳槽17，过绳槽17用于方便缆绳5一端从抛缆装置穿出，并紧固于水下平台上，且过绳槽17为开口设计，不影响浮标及缆绳的抛射。缆绳5按照设定规律以及长度盘绕在储绳腔7内顶板9上方的空腔内后，一端连接浮标组件6，另一端穿过过绳槽17与水下(面)平台(如潜航器)紧固；缆绳抛射后，缆绳5在水中呈现正浮力状态，通过抓绳枪俘获浮标，能够实现潜航器与母船的安全连接，并将其回收至母船附近。

在储绳腔7的外圆周设置有转接板3，用于实现抛缆装置与水下(面)平台的紧固连接，该抛缆装置与水下(面)平台的连接如图3所示。

该抛缆装置的工作原理为：

抛缆装置通过转接板3与水下平台固连，其处于未触发状态时，底板2由电磁铁组件1吸附(此时电磁铁组件1不通电，通过永磁铁14的吸力吸附住底板2)，从而使顶板9压缩弹簧4，将弹簧4压缩至预设的压缩量，可以依据弹簧恢复力的大小选择浮标组件与储绳腔7的连接方式，此时使整个抛缆装置处于即将触发的状态。

在平台需要回收或者指示位置释放浮标组件6时，通过控制单元发出释放指令，即对供电磁铁组件1供电，即对电磁铁组件1中的电磁线圈15通电，使其产生与永磁铁14吸力相反的作用力，使得电磁铁组件1瞬间失去对底板2的约束，此时弹簧4在恢复力的作用下推动顶板9沿储绳腔7的轴向移动，将缆绳5、浮标组件6抛射出储绳腔7，如图2所示。当顶板9运动到挡板11所在位置时，受到挡板11的限位，并由弹簧4顶紧，其余零件均限制在储绳腔7内。同时顶板9在弹簧4推动过程中，将储绳腔7内的水挤压通过储绳腔上的导向及限位切口排出。

浮标组件6和缆绳5被抛射出储绳腔7后，在空中逐渐散开，并落于水中，漂浮在水面，浮标组件6中的GPS及信标模块向母船发出位置指示信号。由于缆绳5的另一端紧固在平台前的拖环上，如图3所示；使得平台一直与浮标连接。待发现浮标后，通过抛射抓钩抓住缆绳5，将平台拖回母船附近，进行安全回收。

该抛缆装置适用于水下AUV、UUV等无人潜航器以及各类水下载人潜航器回收靠港(或母船)，可作为水下设备应急上浮时最后安全保障设备以及远海作业设备定位浮标。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：包括：触发释放单元、弹簧(4)、缆绳(5)、浮标组件(6)、储绳腔(7)和拉杆(8)；

所述储绳腔(7)内部通过顶板(9)分为上下两个腔体，其中上部腔体用于存放缆绳(5)，下部腔体内设置拉杆(8)和弹簧(4)；所述拉杆(8)一端与顶板(9)固连，另一端与底板(2)相连；所述底板(2)作为触发连接件，在抛缆装置处于不动作状态时，与固接在所述储绳腔(7)端部的触发释放单元相连，当所述触发释放单元触发后，与所述触发释放单元脱离；

套装在所述拉杆(8)外的弹簧(4)一端与顶板(9)固接，另一端固定在所述触发释放单元上；当所述底板(2)与所述触发释放单元相连时，所述弹簧(4)处于压缩储能状态；

所述缆绳(5)一端连接浮标组件(6)，另一端穿过储绳腔(7)与水下平台固接；在抛缆装置处于不动作状态时，内置GPS及信标模块的所述浮标组件(6)限位于所述储绳腔(7)顶部开口处，当所述触发释放单元触发时，所述顶板(9)在所述弹簧(4)恢复力的作用下，将所述缆绳(5)和浮标组件(6)抛射出储绳腔(7)。

2.如权利要求1所述的带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：所述储绳腔(7)的圆周面上沿轴向设置有一个以上导向及限位切口，所述顶板(9)的圆周面上与导向及限位切口对应的位置分别设置有凸起作为导程键，导程键分别位于储绳腔对应的导向及限位切口内；在所述导向及限位切口的末端设置有用于对所述顶板(9)的行程进行限位的挡板(11)。

3.如权利要求1或2所述的带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：所述触发释放单元采用吸力可调的电磁铁组件，所述电磁铁组件包括：耐压壳体(12)以及位于耐压壳体(12)内的导磁芯轴(13)、永磁铁(14)和电磁线圈(15)；所述耐压壳体(12)的开口端与所述储绳腔(7)底部固接；所述导磁芯轴(13)为两端均具有轴肩的柱形结构，所述永磁铁(14)的一端与所述耐压壳体(12)的内底面接触，另一端与导磁芯轴(13)一端的轴肩接触；所述导磁芯轴(13)的另一端的轴肩伸出耐压壳体(12)的开口端，作为电磁铁组件的工作端，用于吸附所述底板(2)；

在所述耐压壳体(12)内部的导磁铁芯(13)上套装封装有电磁线圈(15)的通电螺旋管，线缆(16)与通电螺旋管相连；当电磁线圈(15)不通电时，通过所述永磁铁(14)的磁力吸附住所述底板(2)；当电磁线圈(15)通电时，产生与所述永磁铁(14)吸力相反的作用力，释放所述底板(2)。

4.如权利要求2所述的带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：在抛缆装置处于不动作状态时，所述浮标组件(6)通过浮标挡圈(10)限位在所述储绳腔(7)顶部，所述浮标挡圈(10)与所述挡板(11)直接接触，通过其摩擦力保证浮标组件(6)在抛缆装置处于不动作状态时不能从储绳腔(7)脱落，释放时不阻碍浮标组件(6)的抛射。

5.如权利要求2所述的带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：所述挡板(11)的一侧留有过绳槽(17)，缆绳(5)的一端穿过所述过绳槽(17)与水下平台固接。

6.如权利要求1或2所述的带浮标的水下平台抛缆装置，其特征在于：在所述储绳腔(7)的外表面设置有用于加工所述抛缆装置固定在水下平台的转接板(3)。