CN109115187B - 一种水下子母系统矩阵式同步释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，包括控制舱、电机、螺纹连杆、支撑杆、多连杆组合机构和支架；电机的转轴通过联轴器与螺纹连杆的一端传动连接，螺纹连杆的另一端设置有轴承，所述轴承固定在支撑杆的一端，在螺纹连杆上设置有牵引托盘；所述多连杆组合机构包括若干个连杆组，每一连杆组对应一个子系统的释放；通过电机带动螺纹连杆转动，螺纹连杆带动牵引托盘直线移动，进而带动连杆组撑开，进行释放子系统。本发明采用伞骨架模型原理组成平行四边形连杆，可保证子系统在释放过程中不产生左右摇晃；四组平行四边形固定在同一个牵引托盘上，牵引托盘的上下运动带动四组平行杆结构做相同的伸展和收缩运动保证释放的同一性。

Description

一种水下子母系统矩阵式同步释放装置

技术领域

本发明涉及海洋观测领域，具体地说是涉及一种全海深矩阵式剖面观测系统，更为具体地说是涉及一种水下子母系统矩阵式同步释放装置。

背景技术

目前对海洋的探测不再单一一个系统进行工作，尤其是对海洋垂直剖面探测。传统的剖面仪等设备探测海洋数据都是单一垂直平面，所测量数据无法进行对比分析，更多科学家或科研人员想要得到垂直剖面整个区域同步时间的数据，这时就需要母体携带子体组成矩阵式进行同步探测。子体系统相对母体系统体积较小，上流层海况环境复杂子体系统直接进行矩阵式下抛会造成系统不稳定，所测量数据不准确。因此，目前上流层多是采用母体系统进行观测，当下潜至上流层以下后，再同步将子体系统释放，通过子体系统继续进行观测。

目前，子体系统的释放多是通过机械臂从母体系统的腔室中推出，虽然机械臂的结构比较简单，但是这样的结构破坏母体系统整体流线型，会影响母体系统下放稳定性，而且容易造成子体系统抛出后姿态不统一，不同步等一系列问题，进而影响测量数据的准确性。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提供一种水下子母系统矩阵式同步释放装置。

本发明所采用的技术解决方案是：

一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，包括控制舱、电机、螺纹连杆、支撑杆、多连杆组合机构和支架；

电机的转轴通过联轴器与螺纹连杆的一端传动连接，螺纹连杆的另一端设置有轴承，所述轴承固定在支撑杆的一端，在螺纹连杆上设置有牵引托盘；

所述支架包括顶板、底板和连接在顶板和底板之间的若干个竖直定位杆，所述支撑杆的另一端与底板固定连接；所述电机安装在固定托盘上，控制舱安装在固定托盘和顶板之间，竖直定位杆依次从固定托盘和牵引托盘中穿过；

所述多连杆组合机构包括若干个连杆组，每一连杆组对应一个子系统的释放；所述连杆组包括连动杆、第一平行杆、第二平行杆和连接杆，连动杆的一端与牵引托盘铰接，连动杆的另一端与第一平行杆的中间位置铰接，第一平行杆的一端铰接在电磁罩上，第一平行杆的另一端铰接在支撑杆上，第二平行杆的一端铰接在固定环上，第二平行杆的另一端铰接在支撑杆上，第一平行杆和第二平行杆相互之间平行布置，子系统从固定环中穿过，子系统的顶部与电磁罩固定，所述连接杆连接在第一平行杆与电磁罩的铰接点和第二平行杆与固定环的铰接点之间；

所述电磁罩和电机均与控制舱连接。

优选的，所述电磁罩设置为凹槽罩形状，电磁罩的内部布设有电磁线圈，电磁罩的中心设置有穿孔，子系统的顶部设置有天线，子系统的顶部插入电磁罩中，天线从穿孔中穿出，在子系统的顶部还设置有与电磁罩相配合的金属段体。

优选的，所述电磁罩与子系统的连接方式为，当电磁罩断电时，电磁罩与子系统上的金属段体相吸引，当电磁罩通电时，电磁罩与子系统上的金属段体相排斥。

优选的，所述多连杆组合机构包括四个连杆组，四个连杆组对应四个子系统的释放，四个连杆组所包括的连动杆的一端均连接在牵引托盘上，四个连杆组所包括的第一平行杆和第二平行杆的其中一端均连接在支撑杆上。

优选的，所述轴承包括外环和内环，螺纹连杆的端部插入轴承的内环中，轴承的外环和支撑杆固定在一起。

本发明的有益技术效果是：

(1)本发明采用伞骨架模型原理组成平行四边形连杆，可保证子系统在释放过程中不产生左右摇晃。

(2)四组平行四边形固定在同一个牵引托盘上，牵引托盘的上下运动带动四组平行杆结构做相同的伸展和收缩运动保证释放的同一性。

(3)采用电磁控制方式，电磁线圈放置在凹槽形的电磁罩内部吸附子系统，同一电磁开关控制四路电磁线圈，保证释放同一性。

(4)采用螺纹连杆控制托盘上下运动，轴承外环固定在支撑杆上，内环固定螺纹连杆，电机与螺纹连杆另一头相连，电机带动螺纹连杆旋转托盘相当于螺母随着电机顺时针和逆时针旋转，控制托盘可上下运动，轴承作用可保证螺纹连杆不产生左右晃动。

(5)本发明有效解决多个子系统同时释放的姿态统一性及同步性，提高了子系统测量数据的准确性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的轴测整体结构示意图；

图3为本发明省去部分结构的示意图，主要示出连杆组结构；

图4为本发明省去部分结构的示意图，主要示出螺纹连杆结构；

图5为本发明中电磁罩的结构示意图。

具体实施方式

结合附图，一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，包括控制舱1、电机2、螺纹连杆3、支撑杆4、多连杆组合机构和支架。电机2的转轴通过联轴器5与螺纹连杆3的一端传动连接，螺纹连杆3的另一端设置有轴承6，所述轴承6固定在支撑杆7的顶端，在螺纹连杆上设置有牵引托盘8。所述支架包括顶板9、底板10和连接在顶板和底板之间的若干个竖直定位杆11，所述支撑杆的底端与底板10固定连接。所述电机2安装在固定托盘12上，控制舱1安装在固定托盘和顶板之间，竖直定位杆依次从固定托盘和牵引托盘中穿过。

所述多连杆组合机构包括若干个连杆组，每一连杆组对应一个子系统13的释放。所述连杆组包括连动杆14、第一平行杆15、第二平行杆16和连接杆17，连动杆14的一端与牵引托盘8铰接，连动杆的另一端与第一平行杆的中间位置铰接，第一平行杆的一端铰接在电磁罩19上，第一平行杆的另一端铰接在支撑杆的上部，第二平行杆的一端铰接在固定环20上，第二平行杆的另一端铰接在支撑杆的中部，第一平行杆15和第二平行杆16相互之间平行布置。子系统13从固定环20中穿过，子系统的顶部与电磁罩19固定，所述连接杆连接在第一平行杆与电磁罩的铰接点和第二平行杆与固定环的铰接点之间。所述电磁罩19和电机2均与控制舱1连接。

作为对本发明的进一步设计，所述电磁罩19设置为凹槽罩形状，电磁罩的内部布设有电磁线圈，电磁罩的中心设置有穿孔21，子系统的顶部设置有天线22，子系统的顶部插入电磁罩中，天线从穿孔中穿出，在子系统的顶部还设置有与电磁罩相配合的金属段体。金属段体可为包裹在子系统顶部的一段金属壳体。

更进一步的，所述电磁罩19与子系统13的连接方式为，当电磁罩断电时，电磁罩与子系统上的金属段体相吸引，当电磁罩通电时，电磁罩与子系统上的金属段体相排斥，实现子系统的释放。

进一步的，所述多连杆组合机构包括四个连杆组，四个连杆组对应四个子系统的释放，四个连杆组所包括的连动杆的一端均连接在牵引托盘上，四个连杆组所包括的第一平行杆和第二平行杆的其中一端均连接在支撑杆上。当然，连杆组的数量也可根据海洋观测需要相应增减。

更进一步的，所述轴承包括外环和内环，螺纹连杆的端部插入轴承的内环中，轴承的外环和支撑杆固定在一起。

本发明的工作过程大致如下：

当下潜至上流层以下后，需要释放子系统进行观测，此时控制舱1给电机2传递释放信号，电机正转，通过联轴器带动螺纹连杆3转动。在螺纹连杆3的转动过程中，同时通过定位杆11的限位作用，螺纹连杆3带动牵引托盘6向下运动，同时带动连动杆14向下运动，并将第一平行杆15撑开。第一平行杆15和第二平行杆16完全撑开后，控制舱1控制电磁罩通电，此时电磁罩19与子系统上的金属段体相排斥，子系统13在重力作用下释放下潜。

下面对本发明进行补充说明：

本发明用于矩阵式子系统水下释放，控制舱1用于放置控制单元和电源等电路元件，定位杆11用于螺纹连杆3在旋转过程中产生的力不会使牵引托盘8产生水平方向上的旋转。固定托盘12用于固定电机2和控制舱1，电机2用于产生转矩带动螺纹连杆3产生旋转，联轴器用于连接电机转轴和螺纹连杆3，牵引托盘8下面有四个铰链，在牵引托盘8上下运动过程可以带动连动杆14牵扯平行连杆和连接杆17所组成的平行四边形做伸展和收缩，从而能够使子系统伸缩为矩阵形式，轴承6的外环和支撑杆7固定在一起不产生相对运动，螺纹连杆3插入轴承内径，这样设计既可以让螺纹连杆产生旋转又可以与固定杆组成一个整体支架，电磁罩19设计为凹槽罩形状，这样设计可以保证子系统不产生水平方向滑动，固定环20是为了保证子系统下面不产生大幅度摆动使系统不稳，固定环20不产生垂直方向上的摩擦力，连接杆17是为了组成一个平行四边形结构，如果不加此结构单纯的用子系统作为平行结构一边所产生的平行四边形结构并不标准，很难达到控制效果，在电磁罩19释放子系统时很可能会因为电磁罩的分离导致子系统卡在固定环20上。

当系统达到释放条件时，电机控制螺纹连杆顺时针旋转，牵引托盘与螺纹连杆连接部分相当于螺母，这时牵引托盘向下运动带动第一平行杆和第二平行杆展平，系统展开后电磁开关控制电磁罩释放子系统，释放完成后，电机带动螺纹连杆逆时针旋转，牵引托盘向上运动收回平行杆。

上述方式中未述及的部分采取或借鉴已有技术即可实现。

需要说明的是，上述实施例只是为了说明本发明的技术思路及特点，其目的是让技术人员能够了解本发明的内容和方法并能够顺利实施，并不限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容做出的等效变化或修饰，都涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，其特征在于：包括控制舱、电机、螺纹连杆、支撑杆、多连杆组合机构和支架；

电机的转轴通过联轴器与螺纹连杆的一端传动连接，螺纹连杆的另一端设置有轴承，所述轴承固定在支撑杆的一端，在螺纹连杆上设置有牵引托盘；

所述支架包括顶板、底板和连接在顶板和底板之间的若干个竖直定位杆，所述支撑杆的另一端与底板固定连接；所述电机安装在固定托盘上，控制舱安装在固定托盘和顶板之间，竖直定位杆依次从固定托盘和牵引托盘中穿过；

所述多连杆组合机构包括若干个连杆组，每一连杆组对应一个子系统的释放；所述连杆组包括连动杆、第一平行杆、第二平行杆和连接杆，连动杆的一端与牵引托盘铰接，连动杆的另一端与第一平行杆的中间位置铰接，第一平行杆的一端铰接在电磁罩上，第一平行杆的另一端铰接在支撑杆上，第二平行杆的一端铰接在固定环上，第二平行杆的另一端铰接在支撑杆上，第一平行杆和第二平行杆相互之间平行布置，子系统从固定环中穿过，子系统的顶部与电磁罩固定，所述连接杆连接在第一平行杆与电磁罩的铰接点和第二平行杆与固定环的铰接点之间；

所述电磁罩和电机均与控制舱连接；

所述电磁罩设置为凹槽罩形状，电磁罩的内部布设有电磁线圈，电磁罩的中心设置有穿孔，子系统的顶部设置有天线，子系统的顶部插入电磁罩中，天线从穿孔中穿出，在子系统的顶部还设置有与电磁罩相配合的金属段体。

2.根据权利要求1所述的一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，其特征在于：所述电磁罩与子系统的连接方式为，当电磁罩断电时，电磁罩与子系统上的金属段体相吸引，当电磁罩通电时，电磁罩与子系统上的金属段体相排斥。

3.根据权利要求1所述的一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，其特征在于：所述多连杆组合机构包括四个连杆组，四个连杆组对应四个子系统的释放，四个连杆组所包括的连动杆的一端均连接在牵引托盘上，四个连杆组所包括的第一平行杆和第二平行杆的其中一端均连接在支撑杆上。

4.根据权利要求1所述的一种水下子母系统矩阵式同步释放装置，其特征在于：所述轴承包括外环和内环，螺纹连杆的端部插入轴承的内环中，轴承的外环和支撑杆固定在一起。