CN109733572B - 一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，包括同心布置的外圆筒和内圆筒，外圆筒和内圆筒之间分别通过多根安装支架连接，外圆筒的内壁与内圆筒的内壁之间形成带开口的第一腔体，所述内圆筒的内部形成带开口的第二腔体；于外圆筒和内圆筒的底部共同连接开有孔的翻板，翻板的一端与第一铰支座铰接，翻板的另一端与铰接于第三铰支座的吊挂机构连接；在所述翻板还设置用于启闭翻板孔的滑动机构，滑动机构的活动端与动力机构的输出端连接，动力机构设置于翻板的底部。本发明结构简单，使用方便，以直径20mm以内的铅丸作为压载，其可以在市场低价采购，无需加工，且由于铅的密度较大，因此减小了整套装置体积。

Description

一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置
技术领域
本发明涉及潜水器领域，尤其涉及一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置。
背景技术
深海载人潜水器是进行海洋高效勘探、科学考察、开发作业的重要装备，其可以携带海洋科学家进入海洋深处，在海底现场直接观察、分析和评估，还可操作各种作业工具实现高效作业。目前我国有“蛟龙”号和“深海勇士”号两台大深度载人潜水器，工作深度分别是7000米和4500米，其中“蛟龙”号是目前世界上作业深度最深的载人潜水器。
深海载人潜水器为节省能源，一般采用无动力的下潜上浮方式。在下潜过程中，潜水器的重量大于其水下浮力，潜水器依靠在水下的负浮力下潜；当潜水器下潜至接近预定工作深度时，通过压载抛弃装置抛弃一组压载，此时潜水器的水下重量和浮力基本平衡，潜水器可以进行水下作业；当潜水器完成水下作业时，潜水器通过压载抛弃装置抛弃另外一组压载，此时潜水器的水下浮力大于重力，潜水器依靠水下正浮力上浮至水面。
由于载人深潜的特殊性，为安全考虑，通常选在白天进行布放、作业和回收，而由于全海深载人潜水器工作于万米水深，如果下潜和上浮速度不足够快，则上浮和下潜两个过程会占用大量时间，留给其水下作业的时间较少，这对于下潜成本高昂的全海深载人潜水器是不利的，因此使全海深载人潜水器获得尽可能高的上浮下潜速度就极为重要。目前深海载人潜水器的上浮下潜速度主要来自于大重量压载的搭载和抛弃，少许速度来自于垂直推进器运转、优化外形降低阻力等措施，因此对于深海载人潜水器，压载都设计为较大重量，目前用于深海载人潜水器的压载抛弃机构均为重块型压载抛弃机构，其压载大都为长方体结构，通过在长方体结构上设置吊耳实现安装，这类机构例如专利号为201810761883、专利名称为“深海吊挂及抛弃重物的装置”、专利号为201410163451、专利名称为“深海潜水器压载抛弃装置”、专利号为200720037765.8、专利名称为“压载重块用吊挂、释放机构”。
上述长方体结构的压载一般由经过切割的长方形铁/铅板拼叠制成，外表刷有防锈漆。对于全海深载人潜水器，相比于工作深度几千米的深海载人潜水器，其工作深度更深，且海水越深，海水密度越大，潜水器所受浮力越大，则下潜速度损失也越大。为了获得大的上浮下潜速度，全海深载人潜水器的压载被设计为更大重量，那么长方体型压载的加工成本就变得极其高昂，尤其作为消耗品，在每个潜次中压载都会被抛弃于海底，而在一台全海深载人潜水器的全寿命期(数千潜次)，压载的庞大加工费用将为潜水器的日常运行维护带来较大难题。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，本发明具有成本低，压载安装简单方便的优点。
本发明所采用的技术方案如下：
一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，包括同心布置的外圆筒和内圆筒，所述外圆筒和内圆筒之间分别通过多根安装支架连接，所述外圆筒的内壁与内圆筒的内壁之间形成带开口的第一腔体，所述内圆筒的内部形成带开口的第二腔体；于所述外圆筒和内圆筒的底部共同连接开有孔的翻板，所述翻板的一端与第一铰支座铰接，所述翻板的另一端与铰接于第三铰支座的吊挂机构连接；在所述翻板还设置用于启闭翻板孔的滑动机构，所述滑动机构的活动端与动力机构的输出端连接，所述动力机构设置于翻板的底部。
其进一步技术方案在于：
所述外圆筒和内圆筒的顶部互为共面，所述外圆筒和内圆筒的底部互为共面；所述外圆筒和内圆筒的上半部分均为圆筒结构，所述外圆筒和内圆筒的下半部分均为圆锥结构；多根内圆筒上安装支架均布于外圆筒圆筒结构与内圆筒圆筒结构之间，多根内圆筒下安装支架均布于外圆筒圆锥结构与内圆筒圆锥结构之间；
所述内圆筒上安装支架和内圆筒下安装支架均为长条形结构，各相邻内圆筒上安装支架均以所述内圆筒为中心并呈120°均布；各相邻内圆筒下安装支架也以所述内圆筒为中心并呈60°均布；
于所述外圆筒和内圆筒的顶部共同安装盖体，所述盖体为圆形结构；
在所述外圆筒的上半部分和下半部分的外壁自上而下安装多个外圆筒加强环，在所述内圆筒的上半部分和下半部分外壁也自上而下安装多个内圆筒加强环；
所述第一腔体的底部开口形成环形孔，所述第二腔体的底部开口形成第二圆孔；
所述翻板包括圆形板，沿圆形板的外周对称并向外延伸形成长条形板，在其中一根长条形板的端部设置铰接第一铰支座的有铰支孔，在另一根长条形板的端部设置用于连接吊挂机构圆柱形杆，在所述圆形板上开设第一圆孔，所述圆孔构成翻板的孔；
所述滑动机构包括固接于翻板底部的一对轨道，于各轨道的内侧凹陷形成母连接凹口，孔口开闭控制板的一对公连接凸台配合于一对母连接凹口之间，所述孔口开闭控制板构成滑动机构的活动端；
所述翻板距离潜水器底部的距离为所述翻板长度的1.5～2倍。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单，使用方便，以直径20mm以内的铅丸作为压载，其可以在市场低价采购，无需加工，由于铅的密度较大，因此减小了整套装置体积；另外传统的重块型压载抛弃机构，下潜压载是一次性抛弃，如果压载配重不足够准确，则下潜压载抛弃后，还需要启动浮力微调系统微调浮力以保证潜水器以低速接近海底,而本发明的下潜用压载是连续型抛弃，抛弃速度可控,因此其避免了上述缺点,同时选用直径20mm以内铅丸作为压载，与同重量的长方体型压载相比，更加便于安装。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明在A-A方向的剖视结构示意图。
图3为本发明在B-B方向的剖视结构示意图。
图4为本发明中翻板的结构示意图。
图5为本发明中外圆筒和内圆筒之间的安装支架布置图。
图6为本发明抛弃下潜压载工作原理图。
图7为本发明抛弃上浮压载工作原理图。
其中：1、盖体；2、外圆筒；3、外圆筒加强环；4、内圆筒上安装支架；5、安装底座；6、翻板；601、第一圆孔；602、圆柱形杆；603、有铰支孔；604、圆形板；7、第一铰支座；8、内圆筒下安装支架；9、轨道；901、母连接凹口；10、孔口开闭控制板；1001、公连接凸台；11、油缸；12、销轴；13、第二铰支座；14、吊挂机构；15、第三铰支座；16、内圆筒加强环；17、内圆筒；18、第一腔体；181、环形孔；19、第二腔体；191、第二圆孔。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1至图5所示，一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置包括包括同心布置的外圆筒2和内圆筒17，上述外圆筒2和内圆筒17均安装于潜水器的重心处，因此上浮下潜压载的抛弃不会对潜水器的姿态造成较大影响。外圆筒2和内圆筒17之间分别通过多根安装支架连接，外圆筒2的内壁与内圆筒17的内壁之间形成带开口的第一腔体18，内圆筒17的内部形成带开口的第二腔体19；第一腔体18的底部开口形成环形孔181，第二腔体19的底部开口形成第二圆孔191。于外圆筒2和内圆筒17的底部共同连接开有孔的翻板6，翻板6的一端与第一铰支座7铰接，翻板6的另一端与铰接于第三铰支座15的吊挂机构14连接；在翻板6还设置用于启闭翻板6孔的滑动机构，滑动机构的活动端与动力机构的输出端连接，动力机构设置于翻板6的底部。本实施例中动力机构采用采用油缸11，油缸11的尾部通过销轴12与第二铰支座13铰接。
如图1至图3所示，外圆筒2和内圆筒17的顶部互为共面，外圆筒2和内圆筒17的底部互为共面；外圆筒2和内圆筒17的上半部分均为圆筒结构，外圆筒2和内圆筒17的下半部分均为圆锥结构；多根内圆筒上安装支架4均布于外圆筒2圆筒结构与内圆筒17圆筒结构之间，多根内圆筒下安装支架8均布于外圆筒2圆锥结构与内圆筒17圆锥结构之间。如图2、图5所示，内圆筒上安装支架4和内圆筒下安装支架8均为长条形结构，各相邻内圆筒上安装支架4均以内圆筒17为中心并呈120°均布；各相邻内圆筒下安装支架8也以内圆筒17为中心并呈60°均布。如图2所示，还包括安装底座5，安装底座5的一端与外圆筒2的圆锥结构焊接，另一端与潜水器框架螺纹连接。
如图1至图2所示，于外圆筒2和内圆筒17的顶部共同安装盖体1，盖体1为圆形结构，上述盖体1的顶部和潜水器顶部齐平。在外圆筒2的上半部分和下半部分的外壁自上而下安装多个外圆筒加强环3，在内圆筒17的上半部分和下半部分外壁也自上而下安装多个内圆筒加强环16。
如图4所示，翻板6包括圆形板604，沿圆形板604的外周对称并向外延伸形成长条形板，在其中一根长条形板的端部设置铰接第一铰支座7的有铰支孔603，在另一根长条形板的端部设置用于连接吊挂机构14圆柱形杆602，在圆形板604上开设第一圆孔601，第一圆孔601构成翻板6的孔。翻板6距离潜水器底部的距离为翻板6长度的1.5～2倍，在潜水器上翻板6的下方无任何遮挡。
如图3所示，滑动机构包括固接于翻板6底部的一对轨道9，于各轨道9的内侧凹陷形成母连接凹口901，孔口开闭控制板10的一对公连接凸台1001配合于一对母连接凹口901之间，孔口开闭控制板10构成滑动机构的活动端。
本发明通过以下步骤实现铅丸型压载的安装：
1)如图6所示，在市场购买直径20mm以下的袋装铅丸，每袋重量在30kg以内，一个正常成年人即可搬动；2)将吊挂机构14处于吊挂状态，孔口开闭控制板10完全遮住翻板6的第一圆孔601；3)工作人员攀爬至潜水器的顶部，打开盖体1，按计算重量，将袋装铅丸分别倒入第一腔体18和第二腔体19，然后锁紧盖体1。
本发明的下潜用压载抛弃原理：
如图6所示，油缸11的活塞杆缩回，带动孔口开闭控制板10的公连接凸台1001沿轨道9的母连接凹口901移动，逐渐打开第一圆孔601，第二腔体19内的铅丸在重力作用下被释放，控制活塞杆的缩回程度和缩回状态的维持时间，可以实现下潜压载的抛弃速度控制。
本发明的上浮用压载抛弃原理：
如图7所示，将吊挂机构14处于释放状态，在自身重力及铅丸的作用下，翻板6绕第一铰支座7翻转，第一腔体18内的铅丸在重力作用下，一次性全部抛弃，本发明中吊挂机构14的具体结构与专利号为2007200377658、专利名称为《压载重块用吊挂、释放机构》中的吊挂结构相同。
本发明结构简单，使用方便，以直径20mm以内的铅丸作为压载，其可以在市场低价采购，无需加工，由于铅的密度较大，因此减小了整套装置体积，另外其省去了传统重块型压载抛弃机构在下潜压载抛弃后，还需要启动浮力微调系统微调浮力以保证潜水器以低速接近海底的程序，同时选用直径20mm以内铅丸作为压载，与同重量的长方体型压载相比，更加便于维护人员进行压载安装。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：包括同心布置的外圆筒(2)和内圆筒(17)，所述外圆筒(2)和内圆筒(17)之间分别通过多根安装支架连接，所述外圆筒(2)的内壁与内圆筒(17)的内壁之间形成带开口的第一腔体(18)，所述内圆筒(17)的内部形成带开口的第二腔体(19)；于所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的底部共同连接开有孔的翻板(6)，所述翻板(6)的一端与第一铰支座(7)铰接，所述翻板(6)的另一端与铰接于第三铰支座(15)的吊挂机构(14)连接；在所述翻板(6)还设置用于启闭翻板(6)孔的滑动机构，所述滑动机构的活动端与动力机构的输出端连接，所述动力机构设置于翻板(6)的底部；所述翻板(6)包括圆形板(604)，沿圆形板(604)的外周对称并向外延伸形成长条形板，在其中一根长条形板的端部设置铰接第一铰支座(7)的有铰支孔(603)，在另一根长条形板的端部设置用于连接吊挂机构(14)圆柱形杆(602)，在所述圆形板(604)上开设第一圆孔(601)，所述圆孔(601)构成翻板(6)的孔。
2.如权利要求1所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的顶部互为共面，所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的底部互为共面；所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的上半部分均为圆筒结构，所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的下半部分均为圆锥结构；多根内圆筒上安装支架(4)均布于外圆筒(2)圆筒结构与内圆筒(17)圆筒结构之间，多根内圆筒下安装支架(8)均布于外圆筒(2)圆锥结构与内圆筒(17)圆锥结构之间。
3.如权利要求2所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：所述内圆筒上安装支架(4)和内圆筒下安装支架(8)均为长条形结构，各相邻内圆筒上安装支架(4)均以所述内圆筒(17)为中心并呈120°均布；各相邻内圆筒下安装支架(8)也以所述内圆筒(17)为中心并呈60°均布。
4.如权利要求1～3任一权利要求所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：于所述外圆筒(2)和内圆筒(17)的顶部共同安装盖体(1)，所述盖体(1)为圆形结构。
5.如权利要求2所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：在所述外圆筒(2)的上半部分和下半部分的外壁自上而下安装多个外圆筒加强环(3)，在所述内圆筒(17)的上半部分和下半部分外壁也自上而下安装多个内圆筒加强环(16)。
6.如权利要求1所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：所述第一腔体(18)的底部开口形成环形孔(181)，所述第二腔体(19)的底部开口形成第二圆孔(191)。
7.如权利要求1所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：所述滑动机构包括固接于翻板(6)底部的一对轨道(9)，于各轨道(9)的内侧凹陷形成母连接凹口(901)，孔口开闭控制板(10)的一对公连接凸台(1001)配合于一对母连接凹口(901)之间，所述孔口开闭控制板(10)构成滑动机构的活动端。
8.如权利要求7所述的一种全海深载人潜水器用压载抛弃装置，其特征在于：所述翻板(6)距离潜水器底部的距离为所述翻板(6)长度的1.5～2倍。
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