CN108715220A - 深海斥磁型重载势能高效释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深海斥磁型重载势能高效释放装置，包括有固定架、承压壳体、电磁体、移动架和永磁体，其中承压壳体装配在固定架的顶端，电磁体密封在承压壳体的内腔中，永磁体固连在移动架的顶端，电磁体能够将永磁体吸附在承压壳体的底部，固定架的下部设置有滑轨，移动架的下部设置有移动装置，移动架通过移动装置与滑轨相连接，移动架能够沿滑轨进行上下滑动，固定架的下部还枢接有凸轮，与凸轮对应的移动架上设置有重载凸轮轴承，重载凸轮轴承能够与凸轮的侧平面相抵靠用于限制凸轮的转动，凸轮上卡接有锁紧销，锁紧销通过钢缆连接有待释放物体。本发明的有益效果：释放装置的工作性能受海水深度影响较小，适用范围较广；维护较为方便。

Description

深海斥磁型重载势能高效释放装置

技术领域

本发明涉及一种重载势能释放装置，特别涉及一种深海斥磁型重载势能高效释放装置。

背景技术

目前，重载势能通电释放装置广泛应用于工业、制造业、农业、核工业以及航天等诸多领域，主要用于吊放、牵引设备的势能释放环节，以其安全系数高、可靠性强、能量利用率高著称。其工作原理为：通过对电磁铁通电控制来实现开关装置的运动，开关装置联动力放大机构，实现重载势能的释放。然而，该类型装置难以应用于深海环境，主要原因有以下两点：(1)深海环境中工作的电气设备必须密封于耐高压舱体内部，电磁力会随着舱体厚度的增加呈近指数倍衰减，即便采用钛合金舱体材料并结合内部充油补偿技术，舱体壁厚也需要数十毫米，磁力损耗严重，能量利用率极低；(2)目前所使用的舱体多由金属材料制成，金属舱体在受到磁感线切割过程中会产生感应涡流，对原磁场造成影响，使得磁力与电流间呈现非线性关系，造成磁场紊乱，使得电磁力难以计算及标定，设备可靠性低。

随着近年我国海洋事业的蓬勃发展，深海重型采样、勘探设备大量投入使用。但是，由于远距离大能量传输技术存在一定的局限性，通常采用控制信号的方式来实现深海装备的运动。而电气密封带来的电磁力衰减及磁场涡流现象的存在，致使深海重载抛物、势能释放设备的可靠性较低，适用载荷范围小。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的深海重载抛物、势能释放设备的可靠性较低以及适用载荷范围小的问题而提供的一种深海斥磁型重载势能高效释放装置。

本发明提供的深海斥磁型重载势能高效释放装置包括有固定架、承压壳体、电磁体、移动架和永磁体，其中承压壳体装配在固定架的顶端，电磁体密封在承压壳体的内腔中，永磁体固连在移动架的顶端，电磁体能够将永磁体吸附在承压壳体的底部，固定架的下部设置有滑轨，移动架的下部设置有移动装置，移动架通过移动装置与滑轨相连接，移动架能够沿滑轨进行上下滑动，固定架的下部还枢接有凸轮，与凸轮对应的移动架上设置有重载凸轮轴承，重载凸轮轴承能够与凸轮的侧平面相抵靠用于限制凸轮的转动，凸轮上卡接有锁紧销，锁紧销通过钢缆连接有待释放物体。

电磁体为通电斥磁型电磁体，电磁体在非通电状态呈强磁性，电磁体在通电状态呈无磁性，电磁体通过水密接头引出控制线缆，承压壳体内密封电磁体的密封材料为非磁性高压硬化复合树脂，非磁性高压硬化复合树脂为现有材料，因此具体成分没有进行赘述。

移动架下部设置的移动装置为重载直线轴承，移动架的底部与固定架的底部之间连接有助力弹簧。

凸轮与固定架上的固定轴之间设置有圆柱滚子轴承，凸轮在圆柱滚子轴承的带动下能够绕固定轴进行转动，凸轮上开设有卡槽，卡槽内卡接有卡块，锁紧销连接在卡块上。

本发明的工作原理：

将整体装置装配完毕下放至水体之前，需要在地表完成以下操作：释放装置保持断电状态，此时的电磁体呈强磁状态；将连接待释放物体的钢缆连接在凸轮上的锁紧销上，此时要保持重载凸轮轴承与凸轮的侧平面相抵靠限制凸轮的转动；上移移动架直至永磁体上表面与承压壳体的下表面完全贴合，此时移动架下端的助力弹簧处于拉伸状态，其弹簧拉力远小于永磁体与电磁体之间的磁力。

在上述准备工作完成后，将水下设备主体连同释放装置一同下放至水体之中。由于电磁体未通电，凸轮上的锁紧销无轴向力作用而无法脱出，因此释放装置将一直保持下放至水体之前的装配状态。

待整体装置下放至水体后并准备释放待释放物体时，电流通过水密接头输入至电磁体，此时电磁体失去磁性，移动架在自身重力及助力弹簧的拉力下向下运动；当移动架上的重载凸轮轴承运动至脱离凸轮的位置时，凸轮由于失去平衡力矩，围绕固定轴顺时针旋转；当凸轮上的锁紧销旋转至底部时，由于待释放物体的重力远大于锁紧销与凸轮之间的卡接力，待释放物体将带动钢缆使锁紧销与凸轮相脱离，完成待释放物体的释放。

本发明的有益效果：

(1)、克服了深海电磁力传输中因密封舱体阻隔造成的电磁力损耗过大的问题，释放装置的工作性能受海水深度影响较小。

(2)、通过对通电斥磁型电磁铁提供较小电流，即可实现重载物体势能的释放，能量利用率较高；

(3)、整个释放过程安全可靠，装置中包含的各项技术均较为成熟，出现事故几率低；

(4)、整个装置运动过程为纯滚动摩擦，释放载荷的能力仅与各零部件的承载能力有关，而与各配合面间的摩擦系数关联较小，因此同一套装置可用于释放数百公斤至数吨的势能或载荷，适用范围较广；

(5)、整个装置结构紧凑、空间占用率小，可改设计成圆筒状用于孔底重载设备的释放；

(6)、整个装置采用模块式设计，拆装、维护、替换较为方便。

附图说明

图1为本发明所述释放装置整体结构示意图。

1、固定架 2、承压壳体 3、电磁体 4、移动架 5、永磁体

6、滑轨 7、移动装置 8、凸轮 9、重载凸轮轴承 10、锁紧销

11、钢缆 12、待释放物体 13、助力弹簧 14、固定轴

15、圆柱滚子轴承 16、卡块。

具体实施方式

请参阅图1所示：

本发明提供的深海斥磁型重载势能高效释放装置包括有固定架1、承压壳体2、电磁体3、移动架4和永磁体5，其中承压壳体2装配在固定架1的顶端，电磁体3密封在承压壳体2的内腔中，永磁体5固连在移动架4的顶端，电磁体3能够将永磁体5吸附在承压壳体2的底部，固定架1的下部设置有滑轨6，移动架4的下部设置有移动装置7，移动架4通过移动装置7与滑轨6相连接，移动架4能够沿滑轨6进行上下滑动，固定架1的下部还枢接有凸轮8，与凸轮8对应的移动架4上设置有重载凸轮轴承9，重载凸轮轴承9能够与凸轮8的侧平面相抵靠用于限制凸轮8的转动，凸轮8上卡接有锁紧销10，锁紧销10通过钢缆11连接有待释放物体12。

电磁体3为通电斥磁型电磁体，电磁体3在非通电状态呈强磁性，电磁体3在通电状态呈无磁性，电磁体3通过水密接头引出控制线缆，承压壳体2内密封电磁体3的密封材料为非磁性高压硬化复合树脂，非磁性高压硬化复合树脂为现有材料，采用该类型材料及相关工艺进行密封具有密封层厚度小、耐深海高压、不易腐蚀老化的特点，相关密封技术已较为成熟，因此具体成分没有进行赘述。

移动架4下部设置的移动装置7为重载直线轴承，移动架4的底部与固定架1的底部之间连接有助力弹簧13。

凸轮8与固定架1上的固定轴14之间设置有圆柱滚子轴承15，凸轮8在圆柱滚子轴承15的带动下能够绕固定轴14进行转动，凸轮8上开设有卡槽，卡槽内卡接有卡块16，锁紧销10连接在卡块16上。

本发明的工作原理：

将整体装置装配完毕下放至水体之前，需要在地表完成以下操作：释放装置保持断电状态，此时的电磁体3呈强磁状态；将连接待释放物体12的钢缆11连接在凸轮8上的锁紧销10上，此时要保持重载凸轮轴承9与凸轮8的侧平面相抵靠限制凸轮8的转动；上移移动架4直至永磁体5上表面与承压壳体2的下表面完全贴合，此时移动架4下端的助力弹簧13处于拉伸状态，其弹簧拉力远小于永磁体5与电磁体3之间的磁力。

在上述准备工作完成后，将水下设备主体连同释放装置一同下放至水体之中。由于电磁体3未通电，凸轮8上的锁紧销10无轴向力作用而无法脱出，因此释放装置将一直保持下放至水体之前的装配状态。

待整体装置下放至水体后并准备释放待释放物体12时，电流通过水密接头输入至电磁体3，此时电磁体3失去磁性，移动架4在自身重力及助力弹簧13的拉力下向下运动；当移动架4上的重载凸轮轴承运动至脱离凸轮8的位置时，凸轮8由于失去平衡力矩，围绕固定轴14顺时针旋转；当凸轮8上的锁紧销10旋转至底部时，由于待释放物体12的重力远大于锁紧销10与凸轮8之间的卡接力，待释放物体12将带动钢缆11使锁紧销10与凸轮8相脱离，完成待释放物体12的释放。

Claims (4)

1.一种深海斥磁型重载势能高效释放装置，其特征在于：包括有固定架、承压壳体、电磁体、移动架和永磁体，其中承压壳体装配在固定架的顶端，电磁体密封在承压壳体的内腔中，永磁体固连在移动架的顶端，电磁体能够将永磁体吸附在承压壳体的底部，固定架的下部设置有滑轨，移动架的下部设置有移动装置，移动架通过移动装置与滑轨相连接，移动架能够沿滑轨进行上下滑动，固定架的下部还枢接有凸轮，与凸轮对应的移动架上设置有重载凸轮轴承，重载凸轮轴承能够与凸轮的侧平面相抵靠用于限制凸轮的转动，凸轮上卡接有锁紧销，锁紧销通过钢缆连接有待释放物体。

2.根据权利要求1所述的一种深海斥磁型重载势能高效释放装置，其特征在于：所述的电磁体为通电斥磁型电磁体，电磁体在非通电状态呈强磁性，电磁体在通电状态呈无磁性，电磁体通过水密接头引出控制线缆，承压壳体内密封电磁体的密封材料为非磁性高压硬化复合树脂。

3.根据权利要求1所述的一种深海斥磁型重载势能高效释放装置，其特征在于：所述的移动架下部设置的移动装置为重载直线轴承，移动架的底部与固定架的底部之间连接有助力弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种深海斥磁型重载势能高效释放装置，其特征在于：所述的凸轮与固定架上的固定轴之间设置有圆柱滚子轴承，凸轮在圆柱滚子轴承的带动下能够绕固定轴进行转动，凸轮上开设有卡槽，卡槽内卡接有卡块，锁紧销连接在卡块上。