CN109823483B - 一种无动力水下软管自动收纳装置 - Google Patents

Abstract

一种无动力水下软管自动收纳装置，包括储缆绞车，所述储缆绞车上缠绕有软管，所述软管绕至导缆机构中；所述导缆机构的具体结构为：包括固定在底架上的支架，所述支架内支撑安装有导向轮，所示支架一旁还铰接有摆动杆，所述摆动杆的头部固定有压紧轮，所述压紧轮位于导向轮的一旁，且软管的伸出端夹持在压紧轮和导向轮之间；所述压紧轮的中心轴处还安装有连杆，所述连杆头部铰接有曲柄，底架上还固定有铰链座，所述铰链座上安装曲柄，还包括固定安装的油缸，所述油缸的活塞杆头部与曲柄和连杆的连接处固定；所述支架和压紧轮之间还安装有拉伸弹簧。空间尺寸较小、重量轻，无需额外设置动力装置、制动器和位置检测单元，便于在其他装备上集成。

Description

一种无动力水下软管自动收纳装置

技术领域

本发明涉及大深度潜水作业辅助设备技术领域，尤其是一种无动力水下软管自动收纳装置。

背景技术

缆控型作业级水下航行器，如ROV和ADS，主要由航行器本体、中继站(TetherManagement System,TMS)和水面布放回收系统(Launch and Recovery System,LARS)三大系统组成的。

如图1所示，为单人常压潜水系统，主要包括甲板铠装缆收放绞车101和A型架102，甲板铠装缆收放绞车101上的铠装缆103连接中继站104，中继站104通过中性缆105与ADS106连接。当工作母船到达作业区域后，水面布放回收系统通过铠装缆103将中继站104(里面携带航行器本体)布放到水下预定作业深度，中继站104内的收放绞车通过中性缆105对航行器进行布防与回收。因此，航行器实际的活动区域为以中继站104为球心，以中性缆105长度为半径的球形空间。中继站104隔离了水面母船的升沉和摇荡对航行器的影响，提高了航行器的抗流能力。航行器凭借自身携带的推进器动力系统，可以实现灵活操控，从而进入某些特定区域进行水下作业任务。其中，铠装缆103是水面吊放装置和中继站104之间的承重缆，既能承受中继站104、水下航行器的重力，又能将水下航行器的水下工作状态、动作信号传送到水面中央控制室的监控器中进行监控；中性缆105是中继站和水下航行器之间的零浮力连接电缆，向航行器供电，并传输视频信号、声纳信号、控制信号以及潜水员与水面通讯的音频信号。

航行器水下作业时面对现场特殊工况需要执行一系列复杂任务，包括水下切割、钻孔(洞)、挂缆、打磨以及装卸螺钉螺母等。为提高作业效率，各式模块化液压驱动型作业工具集成在航行器中继站104上，便于水下作业时航行器高效地使用和更换工具。

现有技术中，为了满足作业需求，需要采用两套或两套以上的作业系统，方便更换工具的使用，提高工作效率，但是作业系统增加，成本大大增加，整个作业系统复杂化。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种无动力水下软管自动收纳装置，从而通过液压软管的作用，可以方便的完成作业工具的更换与使用，对控制系统要求较低，可靠性高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种无动力水下软管自动收纳装置，包括储缆绞车，所述储缆绞车上缠绕有软管，所述软管绕至导缆机构中；所述导缆机构的具体结构为：包括固定在底架上的支架，所述支架内支撑安装有导向轮，所示支架一旁还铰接有摆动杆，所述摆动杆的头部固定有压紧轮，所述压紧轮位于导向轮的一旁，且软管的伸出端夹持在压紧轮和导向轮之间；所述压紧轮的中心轴处还安装有连杆，所述连杆头部铰接有曲柄，底架上还固定有铰链座，所述铰链座上安装曲柄，还包括固定安装的油缸，所述油缸的活塞杆头部与曲柄和连杆的连接处固定；所述支架和压紧轮之间还安装有拉伸弹簧。

其进一步技术方案在于：

所述储缆绞车的具体结构为：包括支承轴，所述支承轴的外圆周面间隔安装有弹簧侧板，两块弹簧侧板之间安装有发条弹簧，所述支承轴的两端还通过轴承安装有卷筒，所述卷筒上缠绕有软管，所述弹簧侧板的最外圈与卷筒内圈间隔距离，所述发条弹簧的内圈与支承轴固定，发条弹簧的外圈与卷筒固定；所述支承轴两端的截面为一矩形，由端盖限位，端盖和整个卷筒的外部安装有支撑架。

所述支架的截面成“L”型结构。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，空间尺寸较小、重量轻，无需额外设置动力装置、制动器和位置检测单元，便于在其他装备上集成。

本发明操作方便，针对收缆、放缆和锁止等不同工作状态，均能依据工况为软管提供较为精确摩擦阻力，系统仅需开启操作一油缸即可，对控制系统要求较低，可靠性高。

本发明通过在中继站上配备有液压源和能容纳一定长度液压软管(或电缆等需要收放的软缆等，本文暂以液压软管收放为例进行说明)的收纳装置，液压软管一端和液压源相连，另一端通过快速插头和不同型号作业工具相连。作业时，软管收纳装置放出一定长度的液压软管，航行器取下作业工具和快速插头相连，即可开展作业。

航行器在水下作业时，液压软管处于无张力漂浮状态。一般情况下，为了实现无张力软管正常收、放功能，系统会设置储缆绞车和同步输送机构。放缆时，同步输送机构放缆速度略大于储缆绞车放缆速度，以保持软管放缆张力，将软管从储缆绞车卷筒拉拽出去；收缆时，储缆绞车收缆，同步输送机构被动反转提供收缆阻力，以保持软管收缆张力。该方案机构系统较为复杂，整体空间尺寸和重量都较大。系统储缆绞车和同步输送机构均需由马达驱动，且两部件在收、放缆过程中需保持速度同步，对控制精度要求也较高。

同时本发明还具备如下优点：

(1)本发明装置导缆机构除为软管(或电缆、绳索等软缆)提供导向外，还为收缆工况提供软管张力，为锁止工况提供锁止摩擦阻力。

(2)本发明导缆机构处于锁止工况时，油缸处于其最大行程处，四连杆机构工作于死点位置，压紧轮和软管之间的摩擦阻力精确可控，且可防止压紧轮在较大外力作用下脱离导向轮致使锁止状态不可控。

(3)本发明导缆机构处于收缆工况时，油缸活塞处于浮动状态，软管张力完全由拉伸弹簧预张力提供，且拉伸弹簧可依据软管所需张力现场调定弹簧拉伸量，操作方便，可靠性高，精度可控。

(4)本发明装置储缆绞车由发条弹簧提供收缆动力，无需额外设置动力装置。储缆绞车和导缆机构为两独立装置，间距可调，确保软管最大出绳偏角处于合理范围，以保证软管可在无排绳机构作用下整齐排缆。

(5)本发明具有很高的推广应用价值，装置的尺寸、功能易于扩展，可以在许多空间狭小、收放缆状态不便于人工监测和干预的场合得到应用。

(6)本发明可应用于各类饱和潜水作业和缆控型作业级水下航行器，如遥控无人潜水器和单人常压潜水装具，尤其应用于带中继站的水下航行器作业系统。

附图说明

图1为现有技术中单人常压潜水系统的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明储缆绞车的内部结构示意图。

图4为本发明导缆机构的结构示意图(锁止工作状态)。

图5为本发明导缆机构的结构示意图(正常收缆工作状态)。

图6为本发明导缆机构的结构示意图(正常放缆工作状态)。

其中：101、甲板铠装缆收放绞车；102、A型架；103、铠装缆；104、中继站；105、中性缆；106、ADS；1、储缆绞车；2、导缆机构；3、支撑架；4、软管；5、卷筒；6、弹簧侧板；7、发条弹簧；8、支承轴；9、轴承；10、端盖；11、支架；12、导向轮；13、拉伸弹簧；14、压紧轮；15、摆动杆；16、连杆；17、曲柄；18、活塞杆；19、油缸。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图2、图3和图4所示，本实施例的无动力水下软管自动收纳装置，包括储缆绞车1，储缆绞车1上缠绕有软管4，软管4绕至导缆机构2中；导缆机构2的具体结构为：包括固定在底架上的支架11，支架11内支撑安装有导向轮12，所示支架11一旁还铰接有摆动杆15，摆动杆15的头部固定有压紧轮14，压紧轮14位于导向轮12的一旁，且软管4的伸出端夹持在压紧轮14和导向轮12之间；压紧轮14的中心轴处还安装有连杆16，连杆16头部铰接有曲柄17，底架上还固定有铰链座，铰链座上安装曲柄17，还包括固定安装的油缸19，油缸19的活塞杆18头部与曲柄17和连杆16的连接处固定；支架11和压紧轮14之间还安装有拉伸弹簧13。

储缆绞车1的具体结构为：包括支承轴8，支承轴8的外圆周面间隔安装有弹簧侧板6，两块弹簧侧板6之间安装有发条弹簧7，支承轴8的两端还通过轴承9安装有卷筒5，卷筒5上缠绕有软管4，弹簧侧板6的最外圈与卷筒5内圈间隔距离，发条弹簧7的内圈与支承轴8固定，发条弹簧7的外圈与卷筒5固定；支承轴8两端的截面为一矩形，由端盖10限位，端盖10和整个卷筒5的外部安装有支撑架3。

支架11的截面成“L”型结构。

本发明的具体结构为：包括储缆绞车1和导缆机构2两大部分。

如图3所示，储缆绞车1的具体结构为：包括卷筒5、发条弹簧7、支承轴8、弹簧侧板6、轴承9、端盖10，发条弹簧7由两弹簧侧板6限制在侧板内壁空间，发条弹簧7内圈端部和支承轴8固连，外圈端部和卷筒5固连。卷筒5由轴承9支承，轴承9内圈和支承轴8过盈配合，支承轴8两端截面为一矩形，由端盖10限位，端盖10外部安装有支撑架3。

放缆时，软管4在外力作用下带动卷筒5绕支承轴8顺时针旋转，驱动发条弹簧7绕内圈缠绕储存能量。

收缆时，在发条弹簧7作用下，卷筒5逆时针旋转，将软管4储存在绞车卷筒5上。

如图4所示，导缆机构2主要包括导向轮12、压紧轮14、拉伸弹簧13、油缸19、活塞杆18、摆动杆15、曲柄17、连杆16、支架11等零部件，其中导向轮12和压紧轮14槽面沾贴有聚氨酯橡胶，以增加液压软管4和压紧轮14的摩擦系数，且保护液压软管4免遭磨损。压紧轮14安装于摆动杆15一端，且为固定式结构，不可绕压紧轮14中心轴旋转。拉伸弹簧13两端分别固连在支架11和导向轮12上，提供压紧轮14和导向轮12之间的初始预压力。油缸19、活塞杆18、摆动杆15、曲柄17和连杆16构成一四杆机构，油缸19通过活塞伸缩运动，可驱动摆动杆15摆动，进而控制压紧轮14和导向轮12之间的间距，进而调节软管4与压紧轮14之间的摩擦阻力。摆动杆15、支架11、曲柄17和连杆16为一四杆机构，当曲柄17和连杆16共线时，该机构处于一死点位置，软管4正好由压紧轮14和导向轮12锁止，死点位置的设置可精确控制压紧轮14和导向轮12之间的间距，且可防止压紧轮14在外力作用下突然脱离导向轮12，使得制动状态不可控。

实际使用过程中：

储缆绞车1在收缆时导向机构工作状态如图5所示，此时油缸19处于浮动状态，软管4和导向轮12、压紧轮14之间的压力由拉伸弹簧13提供，系统通过软管4和压紧轮14之间的摩擦力为软管4的收缆提供张力。

储缆绞车1放缆时导向机构工作状态如图6所示，油缸19驱动压紧轮14和导向轮12分离，软管4和压紧轮14不接触，软管4沿导向轮12自由放缆。

储缆绞车1锁止时导向机构工作状态如图4所示，油缸19驱动压紧轮14压紧导向轮12，四杆机构处于死点位置，压紧轮14和导向轮12之间的间距被严格控制，且压紧轮14不会在软管4的反作用力下发生摆动现象，软管4和压紧轮14之间的摩擦力精确可控，锁止状态可靠可控。

通过上述三个状态，可以方便的完成对软管4的使用状态的切换工作，本发明在绞车收、放缆全过程中，软管4均处于张紧状态，不会出现因软管4张力不够而造成乱缆等现象。储缆绞车1的卷筒5每层排列多圈软管4，且软管4最大出缆角度被限制在许可范围内，储缆绞车1无需设置排绳器即可保证缆绳排列整齐。绞车收缆时，卷筒5在发条弹簧7和压紧轮14作用下可自动有序排列多圈多层软管4；绞车放缆时，水下航行器仅需克服卷筒5处轴承9阻力和发条弹簧7反作用力，无其他额外阻力，效率较高。

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，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种无动力水下软管自动收纳装置，其特征在于：包括储缆绞车(1)，所述储缆绞车(1)上缠绕有软管(4)，所述软管(4)绕至导缆机构(2)中；所述导缆机构(2)的具体结构为：包括固定在底架上的支架(11)，所述支架(11)内支撑安装有导向轮(12)，所示支架(11)一旁还铰接有摆动杆(15)，所述摆动杆(15)的头部固定有压紧轮(14)，所述压紧轮(14)位于导向轮(12)的一旁，且软管(4)的伸出端夹持在压紧轮(14)和导向轮(12)之间；所述压紧轮(14)的中心轴处还安装有连杆(16)，所述连杆(16)头部铰接有曲柄(17)，底架上还固定有铰链座，所述铰链座上安装曲柄(17)，还包括固定安装的油缸(19)，所述油缸(19)的活塞杆(18)头部与曲柄(17)和连杆(16)的连接处固定；所述支架(11)和压紧轮(14)之间还安装有拉伸弹簧(13)所述储缆绞车(1)的具体结构为：包括支承轴(8)，所述支承轴(8)的外圆周面间隔安装有弹簧侧板(6)，两块弹簧侧板(6)之间安装有发条弹簧(7)，所述支承轴(8)的两端还通过轴承(9)安装有卷筒(5)，所述卷筒(5)上缠绕有软管(4)，所述弹簧侧板(6)的最外圈与卷筒(5)内圈间隔距离，所述发条弹簧(7)的内圈与支承轴(8)固定，发条弹簧(7)的外圈与卷筒(5)固定；所述支承轴(8)两端的截面为一矩形，由端盖(10)限位，端盖(10)和整个卷筒(5)的外部安装有支撑架(3)；所述支架(11)的截面成“L”型结构。

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