CN109050843B - 一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，包括自主航行器，自主航行器上端可拆卸设有捕获蘑菇头，且蘑菇头顶端活动卡接在相邻两个捕获轴之间，捕获轴平行安装在机架上，捕获轴包括主轴、轴端方块和套管，轴端方块两侧下端的限位滑槽上分别内凹设有安装槽，该安装槽内设有电磁限位机构，电磁限位机构包括限位块、上电磁铁、复位弹簧和下电磁铁，上电磁铁和下电磁铁的供电电路上同时串联有接近开关。本发明中自主水下航行器打捞捕获装置由吊装的捕获装置和捕获蘑菇头构成，捕获蘑菇头可拆卸式安装在自主航行器上，方便定期对捕获蘑菇头进行更换，通过吊装装置将整个机架吊起即可完成打捞工作。

Description

一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置
技术领域
本发明涉及航行器设备技术领域，具体为一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置。
背景技术
随着人类对海洋资源的探索越来越多，水下机器人应运而生，如水下航行器、自主水下机器人、水下滑翔机等。它具有无缆、作业范围广、自由度大、可进行复杂环境探索等特点。当需要对工作时的水下机器人进行能量补充、读取信息或打捞出水面等操作时，需要首先对水下机器人进行捕获。
目前捕获装置有以下几种形式：单臂式、门形架式、集成式和滑道式。这些传统水下装备捕获装置，是一种点对点的捕获，捕获的过程是两点对接，捕获效率低，有时需要作业人员下到海面作业，对于复杂的海况作业环境，作业人员作业困难，甚至威胁作业人员生命安全。
针对上述情况，有人设计了一种无动力捕获装置，与传统点对点的捕获方式不同，它是一种面对点的捕获，其效率和可靠性远远高于点对点捕获。但在实际工作时，受海况条件的影响(风力、海浪)，固定在船舶装置上的起重机，会横向和纵向横摇，并伴随上下升降，这种所谓面对点的打捞方式，失败率仍然很高，为此我们提出一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，包括自主航行器，所述自主航行器上端可拆卸设有捕获蘑菇头，所述捕获蘑菇头包括液压缸座、液压缸和蘑菇头，所述液压缸座安装在自主航行器上方，该液压缸座内设有空腔，所述空腔内竖向固定设有液压缸，所述液压缸的驱动端固定连接蘑菇头的底端，所述蘑菇头底端活动卡接在空腔内，且蘑菇头顶端活动卡接在相邻两个捕获轴之间，所述捕获轴的数量设有多个，分别平行安装在机架上，所述机架分为两个侧机架和一个上机架，所述上机架通过螺栓固定安装在两个侧机架之间，所述上机架顶端连接有多个钢丝绳；
所述捕获轴包括主轴、轴端方块和套管，所述主轴上活动套接有套管，且主轴两侧均固定设有轴端方块，所述轴端方块滑动卡接在侧机架下端的限位滑槽内，且相邻两个轴端方块之间以及两侧轴端方块与其同侧的限位滑槽之间均通过弹簧固定连接，所述轴端方块两侧下端的限位滑槽上分别内凹设有安装槽，该安装槽内设有电磁限位机构，所述电磁限位机构包括限位块、上电磁铁、复位弹簧和下电磁铁，所述下电磁铁固定安装在安装槽内底端，且下电磁铁上端通过复位弹簧固定连接上电磁铁，所述上电磁铁上端固定连接限位块，所述限位块活动位于轴端方块的两侧；
所述上电磁铁和下电磁铁同时通过防水电线串联连接在防水电源的供电电路上，所述防水电源固定安装在上机架顶端，且上电磁铁和下电磁铁的供电电路上同时串联有接近开关，所述接近开关的数量设有多个，且接近开关均匀安装在开关支架的底端，所述开关支架固定安装在相邻两个捕获轴间隙上方的上机架上。
优选的，所述自主航行器上端固定设有安装座，所述安装座通过螺纹结构固定连接液压缸座。
优选的，所述蘑菇头上端固定设有捕获头，所述捕获头为半球型结构，且捕获头下端的蘑菇头表面为弧面结构，该弧面结构的曲面与套管表面曲率一致，且弧面结构上均匀分布有圆柱凸起，所述圆柱凸起活动卡接在套管表面的凹槽内。
优选的，所述钢丝绳的数量为四个，该四个钢丝绳上交叉固定连接有防转卡板，所述钢丝绳底端均固定设有金属套，所述金属套底端活动卡接在螺纹套内，所述螺纹套通过螺纹结构固定套接在螺纹杆上，所述螺纹杆固定安装在上机架顶端。
优选的，所述限位滑槽为矩形槽口结构，其高度大于轴端方块的厚度，且小于主轴的直径，所述轴端方块的顶面和底面均内凹设有多个滚轴，所述滚轴分别与限位滑槽的内顶端和内底端滚动接触。
优选的，所述上电磁铁和下电磁铁通电时，其相对面为同性磁极，每个所述轴端方块的两侧均设有限位块，该两侧限位块之间的距离大于轴端方块的宽度。
优选的，任意相邻两个捕获轴间隙上方的上机架上均设有开关支架，所述开关支架上均匀分布有多个接近开关，该多个接近开关的电性连接关系为并联连接，所述接近开关为涡流式接近开关，其型号为KJ30-A15K。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中自主水下航行器打捞捕获装置由吊装的捕获装置和捕获蘑菇头构成，捕获蘑菇头可拆卸式安装在自主航行器上，方便定期对捕获蘑菇头进行更换；
2、当需要对带有捕获蘑菇头的自主航行器进行捕获时，此时自主航行器漂浮在水面上，首先通过液压缸将蘑菇头从液压缸座内顶出，其次当蘑菇头顶出后可活动卡接在两个捕获轴之间，机架上的捕获轴数量为多个，且捕获轴的两侧均有弹簧相互连接，且当各个弹簧平衡时，轴端方块正好位于两个电磁限位机构的中间，电磁限位机构上的限位块在电磁力的作用下可反复伸缩，当其伸出时，正好卡接在轴端方块的外侧，避免捕获轴发生移动；
3、轴端方块的顶面和底面均内凹设有多个滚轴，滚轴分别与限位滑槽的内顶端和内底端滚动接触，轴端方块在移动时，滚轴能够减少轴端方块的摩擦阻力；
4、在捕获过程中，捕获头完全伸入到相邻两个捕获轴的上端时，在弹簧的作用下，这两个捕获轴恢复到原来的位置，并挤压在蘑菇头的两侧，此时捕获头接触其到上方接近开关，使上电磁铁和下电磁铁的供电电路开启，在电磁力的作用下，限位块伸出，卡接在轴端方块的外侧，避免捕获轴发生移动，从而使得这两个捕获轴紧密夹持在蘑菇头的两侧，便于打捞捕获；
5、电磁力通过两个电磁铁提供，当上电磁铁和下电磁铁通电时，其相对面为同性磁极，从而使上电磁铁向上运动，并带动限位块伸出，当上电磁铁和下电磁铁不通电时，在复位弹簧的作用下，使上电磁铁向下运动，使限位块回缩到限位滑槽底端的安装槽内；
6、通过吊装装置将整个机架吊起即可完成打捞工作，其中机架上端通过四根钢丝绳进行固定，钢丝绳底端与金属套为一体式结构，螺纹套可在金属套上转动，并且将金属套的位置固定，当螺纹套与螺纹杆旋紧时，即可将钢丝绳固定，钢丝绳之间通过防转卡板进行支撑，避免钢丝绳之间旋转缠绕在一起，提高机架吊装过程中的稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明中捕获装置结构示意图；
图3为本发明中捕获装置主视图；
图4为本发明图3中A-A处剖视图；
图5为本发明图3中B-B处剖视图；
图6为本发明图5中C处放大图；
图7为本发明中捕获蘑菇头结构示意图；
图8为本发明中捕获蘑菇头结构剖视图。
图中：1自主航行器、101安装座、2捕获蘑菇头、21液压缸座、2101空腔、22液压缸、23蘑菇头、2301捕获头、2302圆柱凸起、3机架、31侧机架、3101限位滑槽、32上机架、3201开关支架、3202螺纹杆、4钢丝绳、401防转卡板、402金属套、5捕获轴、51主轴、52轴端方块、5201滚轴、5202凹槽、53套管、5301凹槽、6螺纹套、7弹簧、8防水电源、9电磁限位机构、91限位块、92上电磁铁、93复位弹簧、94下电磁铁、10接近开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，包括自主航行器1，自主航行器1上端可拆卸设有捕获蘑菇头2，自主航行器1上端固定设有安装座101，安装座101通过螺纹结构固定连接液压缸座21，该自主水下航行器打捞捕获装置由吊装的捕获装置和捕获蘑菇头2构成，捕获蘑菇头2可拆卸式安装在自主航行器1上，方便定期对捕获蘑菇头2进行更换。
请参阅图1、图7和图8，捕获蘑菇头2包括液压缸座21、液压缸22和蘑菇头23，液压缸座21安装在自主航行器1上方，该液压缸座21内设有空腔2101，空腔2101内竖向固定设有液压缸22，液压缸22的驱动端固定连接蘑菇头23的底端，蘑菇头23底端活动卡接在空腔2101内，当需要对带有捕获蘑菇头2的自主航行器1进行捕获时，首先通过液压缸22将蘑菇头23从液压缸座21内顶出。
请参阅图1-5，蘑菇头23顶端活动卡接在相邻两个捕获轴5之间，捕获轴5的数量设有多个，分别平行安装在机架3上，机架3分为两个侧机架31和一个上机架32，上机架32通过螺栓固定安装在两个侧机架31之间，上机架32顶端连接有多个钢丝绳4，钢丝绳4的数量为四个，该四个钢丝绳4上交叉固定连接有防转卡板401，钢丝绳4底端均固定设有金属套402，金属套402底端活动卡接在螺纹套6内，螺纹套6通过螺纹结构固定套接在螺纹杆3202上，螺纹杆3202固定安装在上机架32顶端，当蘑菇头23顶出后可活动卡接在两个捕获轴5之间，捕获轴5安装在机架3上，然后通过吊装装置将整个机架3吊起即可完成打捞工作，其中机架3上端通过四根钢丝绳4进行固定，钢丝绳4底端与金属套402为一体式结构，螺纹套6可在金属套402上转动，并且将金属套402的位置固定，当螺纹套6与螺纹杆3202旋紧时，即可将钢丝绳4固定，钢丝绳4之间通过防转卡板401进行支撑，避免钢丝绳4之间旋转缠绕在一起，提高机架3吊装过程中的稳定性。
请参阅图1-6，捕获轴5包括主轴51、轴端方块52和套管53，主轴51上活动套接有套管53，且主轴51两侧均固定设有轴端方块52，轴端方块52滑动卡接在侧机架31下端的限位滑槽3101内，且相邻两个轴端方块52之间以及两侧轴端方块52与其同侧的限位滑槽3101之间均通过弹簧7固定连接，轴端方块52两侧下端的限位滑槽3101上分别内凹设有安装槽，该安装槽内设有电磁限位机构9，电磁限位机构9包括限位块91、上电磁铁92、复位弹簧93和下电磁铁94，下电磁铁94固定安装在安装槽内底端，且下电磁铁94上端通过复位弹簧93固定连接上电磁铁92，上电磁铁92上端固定连接限位块91，限位块91活动位于轴端方块52的两侧，限位滑槽3101内的捕获轴5数量为多个，且捕获轴5的两侧均有弹簧7相互连接，且当各个弹簧7平衡时，轴端方块52正好位于两个电磁限位机构9的中间，电磁限位机构9上的限位块91在电磁力的作用下可反复伸缩，当其伸出时，正好卡接在轴端方块52的外侧，避免捕获轴5发生移动。
请参阅图5-6，限位滑槽3101为矩形槽口结构，其高度大于轴端方块52的厚度，且小于主轴51的直径，轴端方块52的顶面和底面均内凹设有多个滚轴5201，滚轴5201分别与限位滑槽3101的内顶端和内底端滚动接触，轴端方块52在移动时，滚轴5201能够减少轴端方块52的摩擦阻力。
请参阅图1、图7和图8，蘑菇头23上端固定设有捕获头2301，捕获头2301为半球型结构，且捕获头2301下端的蘑菇头23表面为弧面结构，该弧面结构的曲面与套管53表面曲率一致，且弧面结构上均匀分布有圆柱凸起2302，圆柱凸起2302活动卡接在套管53表面的凹槽5301内，套管53可在主轴51上自由转动，当捕获头2301从相邻两个捕获轴5之间伸入时，捕获轴5会外侧移动，同时套管53同向转动，使圆柱凸起2302完全卡接到凹槽5301内，使蘑菇头23的捕获操作更加灵活、顺畅。
请参阅图1-4，上电磁铁92和下电磁铁94同时通过防水电线串联连接在防水电源8的供电电路上，防水电源8固定安装在上机架32顶端，且上电磁铁92和下电磁铁94的供电电路上同时串联有接近开关10，接近开关10的数量设有多个，且接近开关10均匀安装在开关支架3201的底端，开关支架3201固定安装在相邻两个捕获轴5间隙上方的上机架32上，当捕获头2301完全伸入到相邻两个捕获轴5的上端时，在弹簧7的作用下，这两个捕获轴5恢复到原来的位置，并挤压在蘑菇头23的两侧，此时捕获头2301接触其到上方接近开关10，使上电磁铁92和下电磁铁94的供电电路开启，在电磁力的作用下，限位块91伸出，卡接在轴端方块52的外侧，避免捕获轴5发生移动，从而使得这两个捕获轴5紧密夹持在蘑菇头23的两侧，便于打捞捕获。
请参阅图6，上电磁铁92和下电磁铁94通电时，其相对面为同性磁极，从而使上电磁铁92向上运动，并带动限位块91伸出，每个轴端方块52的两侧均设有限位块91，该两侧限位块91之间的距离略大于轴端方块52的宽度，当上电磁铁92和下电磁铁94不通电时，在复位弹簧93的作用下，使上电磁铁92向下运动，使限位块91回缩到限位滑槽3101底端的安装槽内。
请参阅图4，任意相邻两个捕获轴5间隙上方的上机架32上均设有开关支架3201，开关支架3201上均匀分布有多个接近开关10，该多个接近开关10的电性连接关系为并联连接，接近开关10为涡流式接近开关，其型号为KJ30-A15K。
工作原理：本发明中自主水下航行器打捞捕获装置由吊装的捕获装置和捕获蘑菇头2构成，捕获蘑菇头2可拆卸式安装在自主航行器1上，方便定期对捕获蘑菇头2进行更换；当需要对带有捕获蘑菇头2的自主航行器1进行捕获时，此时自主航行器1漂浮在水面上，首先通过液压缸22将蘑菇头23从液压缸座21内顶出；其次当蘑菇头23顶出后可活动卡接在两个捕获轴5之间，机架3上的捕获轴5数量为多个，且捕获轴5的两侧均有弹簧7相互连接，且当各个弹簧7平衡时，轴端方块52正好位于两个电磁限位机构9的中间，电磁限位机构9上的限位块91在电磁力的作用下可反复伸缩，当其伸出时，正好卡接在轴端方块52的外侧，避免捕获轴5发生移动；其中轴端方块52的顶面和底面均内凹设有多个滚轴5201，滚轴5201分别与限位滑槽3101的内顶端和内底端滚动接触，轴端方块52在移动时，滚轴5201能够减少轴端方块52的摩擦阻力；在捕获过程中，捕获头2301完全伸入到相邻两个捕获轴5的上端时，在弹簧7的作用下，这两个捕获轴5恢复到原来的位置，并挤压在蘑菇头23的两侧，此时捕获头2301接触其到上方接近开关10，使上电磁铁92和下电磁铁94的供电电路开启，在电磁力的作用下，限位块91伸出，卡接在轴端方块52的外侧，避免捕获轴5发生移动，从而使得这两个捕获轴5紧密夹持在蘑菇头23的两侧，便于打捞捕获；其中电磁力通过两个电磁铁提供，当上电磁铁92和下电磁铁94通电时，其相对面为同性磁极，从而使上电磁铁92向上运动，并带动限位块91伸出，当上电磁铁92和下电磁铁94不通电时，在复位弹簧93的作用下，使上电磁铁92向下运动，使限位块91回缩到限位滑槽3101底端的安装槽内；捕获轴5将蘑菇头23夹持后，然后通过吊装装置将整个机架3吊起即可完成打捞工作，其中机架3上端通过四根钢丝绳4进行固定，钢丝绳4底端与金属套402为一体式结构，螺纹套6可在金属套402上转动，并且将金属套402的位置固定，当螺纹套6与螺纹杆3202旋紧时，即可将钢丝绳4固定，钢丝绳4之间通过防转卡板401进行支撑，避免钢丝绳4之间旋转缠绕在一起，提高机架3吊装过程中的稳定性；自主航行器1打捞上船后，关闭上电磁铁92和下电磁铁94的供电电路，将蘑菇头23从两个捕获轴5之间取出，从而将自主航行器1取下。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，包括自主航行器(1)，其特征在于：所述自主航行器(1)上端可拆卸设有捕获蘑菇头(2)，所述捕获蘑菇头(2)包括液压缸座(21)、液压缸(22)和蘑菇头(23)，所述液压缸座(21)安装在自主航行器(1)上方，该液压缸座(21)内设有空腔(2101)，所述空腔(2101)内竖向固定设有液压缸(22)，所述液压缸(22)的驱动端固定连接蘑菇头(23)的底端，所述蘑菇头(23)底端活动卡接在空腔(2101)内，且蘑菇头(23)顶端活动卡接在相邻两个捕获轴(5)之间，所述捕获轴(5)的数量设有多个，分别平行安装在机架(3)上，所述机架(3)分为两个侧机架(31)和一个上机架(32)，所述上机架(32)通过螺栓固定安装在两个侧机架(31)之间，所述上机架(32)顶端连接有多个钢丝绳(4)；
所述捕获轴(5)包括主轴(51)、轴端方块(52)和套管(53)，所述主轴(51)上活动套接有套管(53)，且主轴(51)两侧均固定设有轴端方块(52)，所述轴端方块(52)滑动卡接在侧机架(31)下端的限位滑槽(3101)内，且相邻两个轴端方块(52)之间以及两侧轴端方块(52)与其同侧的限位滑槽(3101)之间均通过弹簧(7)固定连接，所述轴端方块(52)两侧下端的限位滑槽(3101)上分别内凹设有安装槽，该安装槽内设有电磁限位机构(9)，所述电磁限位机构(9)包括限位块(91)、上电磁铁(92)、复位弹簧(93)和下电磁铁(94)，所述下电磁铁(94)固定安装在安装槽内底端，且下电磁铁(94)上端通过复位弹簧(93)固定连接上电磁铁(92)，所述上电磁铁(92)上端固定连接限位块(91)，所述限位块(91)活动位于轴端方块(52)的两侧；
所述上电磁铁(92)和下电磁铁(94)同时通过防水电线串联连接在防水电源(8)的供电电路上，所述防水电源(8)固定安装在上机架(32)顶端，且上电磁铁(92)和下电磁铁(94)的供电电路上同时串联有接近开关(10)，所述接近开关(10)的数量设有多个，且接近开关(10)均匀安装在开关支架(3201)的底端，所述开关支架(3201)固定安装在相邻两个捕获轴(5)间隙上方的上机架(32)上。
2.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：所述自主航行器(1)上端固定设有安装座(101)，所述安装座(101)通过螺纹结构固定连接液压缸座(21)。
3.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：所述蘑菇头(23)上端固定设有捕获头(2301)，所述捕获头(2301)为半球型结构，且捕获头(2301)下端的蘑菇头(23)表面为弧面结构，该弧面结构的曲面与套管(53)表面曲率一致，且弧面结构上均匀分布有圆柱凸起(2302)，所述圆柱凸起(2302)活动卡接在套管(53)表面的凹槽(5301)内。
4.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：所述钢丝绳(4)的数量为四个，该四个钢丝绳(4)上交叉固定连接有防转卡板(401)，所述钢丝绳(4)底端均固定设有金属套(402)，所述金属套(402)底端活动卡接在螺纹套(6)内，所述螺纹套(6)通过螺纹结构固定套接在螺纹杆(3202)上，所述螺纹杆(3202)固定安装在上机架(32)顶端。
5.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：所述限位滑槽(3101)为矩形槽口结构，其高度大于轴端方块(52)的厚度，且小于主轴(51)的直径，所述轴端方块(52)的顶面和底面均内凹设有多个滚轴(5201)，所述滚轴(5201)分别与限位滑槽(3101)的内顶端和内底端滚动接触。
6.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：所述上电磁铁(92)和下电磁铁(94)通电时，其相对面为同性磁极，每个所述轴端方块(52)的两侧均设有限位块(91)，该两侧限位块(91)之间的距离大于轴端方块(52)的宽度。
7.根据权利要求1所述的一种海洋勘探用自主水下航行器打捞捕获装置，其特征在于：该多个接近开关(10)的电性连接关系为并联连接，所述接近开关(10)为涡流式接近开关，其型号为KJ30-A15K。
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