CN109622820A - 一种水下复合拖曳缆应急剪切机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，该剪切机构包括固定座、流线缆翻转架、剪切机构、刀架和张力感应装置；刀架和固定座固定后组成供拖缆通过的矩形贯穿孔，刀架的出缆侧固定安装有张力感应装置用来实时监测拖曳缆的张力；刀架的入缆侧固定安装有流线缆翻转架，流线缆翻转架使拖缆按预定方向进入由刀架和固定座组成贯穿孔内；所述剪切机构安装在刀架上，当张力感应装置感应的张力经换算后得到的实际张力超过拖曳平台承载能力设定值时，剪切机构通过火工品驱动执行机构产生切割运动将拖缆剪断。本发明能够使复合拖曳缆顺畅贯穿其中，可根据设定极限张力值自动实施复合拖曳缆的应急剪切，也可人工根据情况实施复合拖曳缆的应急剪切。

Description

一种水下复合拖曳缆应急剪切机构
技术领域
本发明涉及一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，具体的说是一种直升机、高速艇高速拖曳探测的拖曳缆应急解脱机构。
背景技术
在水下高速拖曳系统中，为了使水下探测拖体在有限的拖曳缆长下实现最大限度的定深，拖曳缆需要进行减阻设计，拖曳缆往往设置成复合拖曳缆(多段缆型)，即由裸缆、毛发缆和流线缆等组成。在高速拖曳过程中，探测拖体有时会出现拖挂渔网或碰撞硬物等情况，在这种情况下，拖曳缆的张力会增大，当增大到大于拖曳平台的承载能力时则会对拖曳平造成致命威胁，如使直升机坠落或高速艇倾覆翻转等。为了提高拖曳平台如直升机或高速艇的安全性能，在探测拖体的收放装置上需要设置拖曳缆的应急剪切机构，当拖曳缆张力由于意外增大到大于拖曳平台的承载能力时，自动或手动启动应急剪切拖曳缆，使拖曳缆张力无法传递到拖曳平台上，从而确保拖曳平台的安全。
目前普遍采用的拖曳缆应急剪切机构存在一个主要问题：现存的应急剪切机构往往只能进行裸缆的应急剪切，当拖曳探测采用复合拖曳缆时则无法使用，出现流线缆无法贯穿等损坏拖曳缆的情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，能够使复合拖曳缆顺畅贯穿其中，可根据设定极限张力值自动实施复合拖曳缆的应急剪切，也可人工根据情况实施复合拖曳缆的应急剪切。
一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，该剪切机构包括固定座、流线缆翻转架、剪切机构、刀架和张力感应装置；
所述刀架和固定座固定后组成供拖缆通过的矩形贯穿孔，刀架的出缆侧固定安装有张力感应装置用来实时监测拖曳缆的张力；刀架的入缆侧固定安装有流线缆翻转架，流线缆翻转架使拖缆按预定方向进入由刀架和固定座组成贯穿孔内；所述剪切机构安装在刀架上，当张力感应装置感应的张力经换算后得到的实际张力超过拖曳平台承载能力设定值时，剪切机构通过火工品驱动执行机构产生切割运动将拖缆剪断。
进一步地，所述张力感应装置包括传感器安装座、轴承挡圈、轴承、滚柱、传感器卡板和销轴式张力传感器；销轴式张力传感器通过传感器卡板固定安装于传感器安装座上，销轴式张力传感器上设置有轴承和滚柱，轴承内圈通过轴承挡圈限制以防止轴线运动；拖缆经过张力感应装置时，在拖曳力的作用下压紧辊柱，并通过轴承传递到销轴式张力传感器上，结合在拖曳系统中进出缆的夹角，通过控制系统将销轴式张力传感器上的张力换算为拖缆的实际张力，从而可实现实时监测复合拖曳缆的张力值。
进一步地，所述剪切机构包括剪切刀头、导向轴座、弹膛、药柱、电点火器、固定旋塞和密封接头；
所述导向轴座与剪切刀头采用螺纹连接，通过剪切螺钉将导向轴座与剪切刀头固定于刀架内的圆柱状导向槽和扁平状导向槽内，防止导向轴座与剪切刀头往复串动；导向轴座上设置有密封圈实现与刀架之间的密封；刀架上方设置有弹膛，弹膛内设置有燃烧药柱和电点火器；紧固旋塞将弹膛、药柱和电点火器封装与刀架内；刀架上方设置密封圈实现刀架和固定旋塞之间的密封；固定旋塞上方设置有密封接头实现电点火器线缆的密封。
进一步地，所述导向轴座上设置有燃气泄压口，在剪切过程即将结束时，高压燃气由泄压口释放。
进一步地，所述流线缆翻转架上设置有与拖曳缆向接触的导向尖角和拖曳缆贯穿孔；流线缆尾部将与导向尖角发生接触，并沿着锥度过度段逐渐的被矫正方向，最终使流线缆按照预定方向进入剪切机构。
进一步地，所述流线缆翻转架设置成分体结构以方便拖曳缆贯穿矩形贯穿孔内。
有益效果：
1、本发明能够使复合拖曳缆可贯穿其中，并可随着绞车收放缆过程往复穿插，采用电点火器启动切割拖曳缆，避免了临时施挂拖曳缆剪切机构，从而减少了复合拖曳缆应急剪切动作时间。
2、本发明设置了拖曳缆张力感应装置实时检测拖曳缆的张力，当检测到的缆张力大于预定值时，通过控制系统给电点火器发出点火指令，启动剪切动作，实现自动切割复合拖曳缆。
附图说明
图1为本发明主要结构示意图；
图2为图1的三维轴测图；
图3为张力感应装置结构示意图；
图4为剪切刀头的结构图；
图5为导向轴座的结构图；
图6为刀架的结构图；
图7为流线缆翻转架的结构图；
图8为垫块的结构图；
图中：1-垫块，2-固定座，3-流线缆翻转架，4-剪切刀头，5-刀架，6-剪切螺钉，7-导向轴座，8-药柱，9-弹膛，10-电点火器，11-密封接头，12-密封圈I，13-固定旋塞，14-密封圈II，15-张力感应装置；151-传感器安装座，151-轴承挡圈，153-轴承，154-滚柱，155-传感器卡板，156-销轴式张力传感器。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
如附图1和2所示，本发明提供了一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，该剪切机构包括垫块1、固定座2、流线缆翻转架3、剪切刀头4、刀架5、导向轴座7、弹膛9、药柱8、电点火器、固定旋塞13、密封接头11和张力感应装置15；
垫块1放置于固定座2的槽内，由刀架5对垫块1进行限位，防止垫块1移出固定座2外；固定座2与刀架5相配合，并用螺钉固定连接；导向轴座7与剪切刀头4采用螺纹连接，通过剪切螺钉6将导向轴座7与剪切刀头4固定于刀架5内的圆柱状导向槽和扁平状导向槽内，防止导向轴座7与剪切刀头4往复串动；导向轴座7上设置有密封圈II实现与刀架5之间的密封；刀架5上方设置有弹膛9，弹膛9内设置有燃烧药柱8和电点火器10；紧固旋塞13将弹膛9、药柱8和电点火器10封装与刀架5内；刀架5上方设置密封圈II14实现刀架5和固定旋塞13之间的密封；固定旋塞13上方设置有密封接头11实现电点火器10线缆的密封；刀架5的入缆侧(即右方)固定安装有张力感应装置15用来实时监测拖曳缆的张力；刀架5的出缆侧(即左方)固定安装有流线缆翻转架3。
参见附图3，所述的张力感应装置15中，销轴式张力传感器156通过传感器卡板155固定安装于传感器安装座151上，销轴式张力传感器156上设置有轴承153和滚柱154，轴承153内圈通过轴承挡圈152限制以防止轴线运动。复合拖曳缆经过张力感应装置15时，在拖曳力的作用下压紧辊柱154，并通过轴承153传递到销轴式张力传感器156上，结合在拖曳系统中进出缆的夹角，通过控制系统将销轴式张力传感器156上的张力换算为复合流线缆的实际张力，从而可实现实时监测复合拖曳缆的张力值。
参见附图4，所述的剪切刀头4设置有拖曳缆剪切刀刃42，垫块1止动平面41和剪切螺钉6的剪切光孔43。在动作过程中，剪切刀刃42宽度大于复合拖曳缆，因此可将整个复合拖曳缆全部处于剪切刀刃42中实现整缆剪切断裂；在两端设置止动平面41是起到将剪切动作后剪切刀头4和导向轴座7剩余的能力由垫块1吸收，防止剪切刀头4继续向下运动损坏。
参见附图5，所述的导向轴座7上设置有扳手扭转平面71、燃气泄压口72，密封圈I12的安装槽73以及与剪切刀头4相配合的螺纹74。在剪切过程即将结束时，高压燃气由泄压口72释放，以减小剩余的能量，减少剪切刀头4损坏的风险。
参见附图6，所述的刀架5上方设置有密封圈II 14的安装槽51，下方设置有刀架5的固定安装孔53，剪切螺钉6的安装螺纹孔52、流线缆翻转架3和张力感应装置15的的安装孔54，侧面设置固定座2的安全螺纹孔57，此外内部设置有导向轴座7的圆形导向槽56和剪切刀头4的扁平导向槽55。
参见附图7，所述的流线缆翻转架3上设置有与拖曳缆向接触导向尖角31和拖曳缆贯穿孔32。复合拖曳缆回收至绞车卷筒时会出现由毛发缆与流线缆的过度或裸缆与流线缆的过度，因此就即有可能发生流线片在重力等的作用下未按照预先规定的方向进入由刀架5和固定座2组成的矩形贯穿孔内，导致流线片与刀架5或固定座2挤撞造成损坏，在出缆侧设置流线缆翻转架3后，回收拖曳缆时，流线缆首先经过流线缆翻转架3，若未按规定方向进入所述的剪切机构时，流线缆尾部将与导向尖角31首发接触，并沿着锥度过度段逐渐的被矫正方向，最终使流线缆按照预定方向进入所述的剪切机构。
参见附图8，所述的垫块1上设置有V型槽101，设置V型槽101可防止剪切刀头4切断拖曳缆后与垫块接触剪切刀刃42。
本发明在使用时安装在复合拖曳缆收放绞车与探测拖体之间，复合拖曳缆贯穿于其内部的矩形贯穿孔内，在实时例中，可将流线缆翻转架3设置成分体结构以方便复合拖曳缆贯穿本发明的矩形贯穿孔内。
作为自动应急剪切复合拖曳缆时，拖曳探测过程中，当由于探测拖体施挂渔网等导致拖曳缆张力超过拖曳平台承载能力时，张力感应装置15检测的数值经过控制程序计算转换后得到的实际复合拖曳缆的张力也将超过拖曳平台承载能力设定值时，由控制单元给电点火器10发出供电指令，电点火器10通电起爆，引爆弹膛9内的药柱8，药柱8燃烧产生高温高压的燃气作用于导向轴座7，将作业力传递到剪切刀头4，剪切螺钉6在该作用力下被剪断，导向轴座7和剪切刀头4在高温高压的燃气作用下加速沿着刀架5内的圆柱型导向槽56和扁平导向槽55向复合拖曳缆运动，并与复合拖曳缆接触在剪切刀刃42处形成高应力，从而使复合拖曳缆被剪切断裂，当剪切过程即将结束时，高温高压的燃气便从导向轴座7的燃气泄压口72泄露，导向轴座7和剪切刀头4剪切掉复合拖曳缆后继续运动指导与垫块1接触，剪切刀头4的止动平面41撞击垫块1，垫块1便吸收掉导向轴座7和剪切刀头4的剩余能量致使导向轴座7和剪切刀头4运动停止，从而完成整个自动应急剪切复合拖曳缆过程。
本发明也可实现人工主动应急剪切，当拖曳平台故障等需要抛弃探测拖体时，由人工启动电点火器10供电指令实现复合拖曳缆的应急剪切动作。
综上所述，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)

1.一种水下复合拖曳缆应急剪切机构，其特征在于，该剪切机构包括固定座、流线缆翻转架、剪切机构、刀架和张力感应装置；
所述刀架和固定座固定后组成供拖缆通过的矩形贯穿孔，刀架的出缆侧固定安装有张力感应装置用来实时监测拖曳缆的张力；刀架的入缆侧固定安装有流线缆翻转架，流线缆翻转架使拖缆按预定方向进入由刀架和固定座组成贯穿孔内；所述剪切机构安装在刀架上，当张力感应装置感应的张力经换算后得到的实际张力超过拖曳平台承载能力设定值时，剪切机构通过火工品驱动执行机构产生切割运动将拖缆剪断。
2.如权利要求1所述的应急剪切机构，其特征在于，所述张力感应装置包括传感器安装座、轴承挡圈、轴承、滚柱、传感器卡板和销轴式张力传感器；销轴式张力传感器通过传感器卡板固定安装于传感器安装座上，销轴式张力传感器上设置有轴承和滚柱，轴承内圈通过轴承挡圈限制以防止轴线运动；拖缆经过张力感应装置时，在拖曳力的作用下压紧辊柱，并通过轴承传递到销轴式张力传感器上，结合在拖曳系统中进出缆的夹角，通过控制系统将销轴式张力传感器上的张力换算为拖缆的实际张力，从而可实现实时监测复合拖曳缆的张力值。
3.如权利要求1或2所述的应急剪切机构，其特征在于，所述剪切机构包括剪切刀头、导向轴座、弹膛、药柱、电点火器、固定旋塞和密封接头；
所述导向轴座与剪切刀头采用螺纹连接，通过剪切螺钉将导向轴座与剪切刀头固定于刀架内的圆柱状导向槽和扁平状导向槽内，防止导向轴座与剪切刀头往复串动；导向轴座上设置有密封圈实现与刀架之间的密封；刀架上方设置有弹膛，弹膛内设置有燃烧药柱和电点火器；紧固旋塞将弹膛、药柱和电点火器封装与刀架内；刀架上方设置密封圈实现刀架和固定旋塞之间的密封；固定旋塞上方设置有密封接头实现电点火器线缆的密封。
4.如权利要求3所述的应急剪切机构，其特征在于，所述导向轴座上设置有燃气泄压口，在剪切过程即将结束时，高压燃气由泄压口释放。
5.如权利要求4所述的应急剪切机构，其特征在于，所述流线缆翻转架上设置有与拖曳缆向接触的导向尖角和拖曳缆贯穿孔；流线缆尾部将与导向尖角发生接触，并沿着锥度过度段逐渐的被矫正方向，最终使流线缆按照预定方向进入剪切机构。
6.如权利要求5所述的应急剪切机构，其特征在于，所述流线缆翻转架设置成分体结构以方便拖曳缆贯穿矩形贯穿孔内。
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