CN112572692B - 一种浮标抛载释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮标抛载释放装置，可在水下锚泊平台处于任意姿态下，将浮标弹射出水下锚泊平台外。该浮标抛载释放装置包括壳体、转接盒、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ、轴推簧、作动器、活塞杆、楔形块以及连接器。该装置安装在水下锚泊平台壳体的孔座中，采用密封圈保证浮标抛载释放装置与壳体之间的密封。当作动器启动动作后，卫星示位浮标在弹簧力作用下弹射出锚泊平台壳体外，卫星示位浮标在自身正浮力作用下浮出水面，发送当前位置信息。本发明通过小型作动器进行触发，动作迅速；释放轴采用双密封结构，可确保装置动作前后的密封，从而确保水下锚泊平台内部始终处于密封状态；采用双弹簧设计，在锚泊平台任意姿态下可将卫星示位浮标抛载释放出来。

Description

一种浮标抛载释放装置

技术领域

本发明涉及一种释放装置，具体涉及一种浮标抛载释放装置，属于机械设计技术领域。

背景技术

水下锚泊平台在完成任务上浮至水面时，需要发送当前位置信息(即示位)，指引母船前来回收平台。目前国内外示位方式主要通过GPS或北斗等卫星信号，获取当前位置信息，然后通过数据链传递给母船。传统示位装置是固定安装在水下锚泊平台上，为避免海水带来电离、屏蔽等负面影响，大部分示位装置的天线需要伸出平台外部一定高度，伸出平台外部的示位装置会对锚泊平台流体外形产生不利影响。

同时对于出水姿态会发生偏转的某类圆筒形回转体平台而言，出水后卫星示位浮标的天线位置面临朝向天空或者埋入水下的可能，从而导致示位浮标无法浮出水面，进而无法将当前位置信息发送给母船。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种浮标抛载释放装置，能够在水下锚泊平台处于任意姿态下，将卫星示位浮标弹射出水下锚泊平台外，卫星示位浮标在自身正浮力作用下浮出水面，发送当前位置信息。

所述的浮标抛载释放装置包括：壳体、转接盒、楔形释放机构、弹簧Ⅰ、弹簧Ⅱ和底盖；所述楔形释放机构包括：挡板、两个楔形块、活塞杆、轴推簧和作动器；

所述底盖密封对接在所述壳体的底部开口处；

所述楔形释放机构通过连接器与卫星示位浮标相连，其中所述活塞杆安装在所述底盖的中心孔内，能够在所述底盖的中心孔内沿其中轴向滑动；

所述连接器一端与卫星示位浮标固接，另一端通过楔形面与两个所述楔形块接触，两个所述楔形块对称放置在连接器的两相对侧；所述活塞杆顶部设置有凹槽，所述连接器楔形面所在端及两个楔形块位于所述活塞杆顶部的凹槽内，通过所述凹槽对楔形块进行径向限位；所述底盖的上端面固定有挡板，所述挡板与所述楔形块上端面接触，用于对所述对楔形块进行轴向限位；

所述活塞杆的底部伸出底盖与接头固接，呈压缩状态的轴推簧套装在所述活塞杆伸出底盖的部分上，所述轴推簧的一端与接头抵触，另一端与底盖抵触；

所述作动器用于限制活塞杆的轴向运动；当所述作动器启动后，解除对所述活塞杆轴向位移的限制；

所述壳体内部设置有转接盒，转接盒位于底盖上；卫星示位浮标的一端位于转接盒的中心孔内；所述转接盒为筒形结构，所述弹簧Ⅰ呈压缩状态套装在转接盒的外部，一端与转接盒顶部的外法兰抵触，另一端与底盖抵触；所述弹簧Ⅱ呈压缩状态套装在转接盒的内部，一端与卫星示位浮标底部接触，另一端与转接盒底部内法兰连接。

优选的：所述转接盒上安装有磁钢，所述卫星示位浮标上安装有磁感应开关；

当所述磁感应开关位于所述磁钢的磁感应区内时，所述卫星示位浮标为休眠状态；当所述卫星示位浮标被弹射出壳体后，所述磁感应开关脱离转接盒上磁钢的磁感应区，所述磁感应开关接通，卫星示位浮标上电工作。

优选的：所述底盖上安装有压力传感器，用于实时监测该浮标抛载释放装置当前所处深度信息。

优选的：所述活塞杆外圆周面上安装有一道以上密封圈Ⅱ，所述密封圈Ⅱ跟随活塞杆在底盖中心孔沿轴向滑动，确保该浮标抛载释放装置动作前后的密封性。

优选的：在所述底盖与壳体的对接面上设置有密封圈Ⅰ，所述密封圈Ⅰ通过与所述壳体固接的底环压紧。

优选的：在所述活塞杆伸出底盖部分的外部罩有护罩。

优选的：所述浮标抛载释放装置安装在水下锚泊平台对应的孔座内，不凸出所述水下锚泊平台。

优选的：通过与水下锚泊平台固接的压环将所述浮标抛载释放装置压紧固定在所述水下锚泊平台的孔座内，同时所述压环阻挡所述转接盒从壳体中脱离；

所述浮标抛载释放装置与水下锚泊平台通过对接处设置有密封圈III保证密封。

优选的：所述卫星示位浮标与转接盒之间安装有垫板；所述弹簧Ⅱ通过垫板与所述卫星示位浮标抵触。

优选的：所述作动器为电作动器，所述电作动器的活动轴插入活塞杆的径向通孔内，以限制活塞杆的轴向运动；所述电作动器接受水下锚泊平台提供的启动信号后启动，使其活动轴回缩，解除对活塞杆轴向位移的限制。

有益效果：

(1)采用该浮标抛载释放装置可在水下锚泊平台处于任意姿态下，将浮标弹射出水下锚泊平台外。

(2)该抛载释放装置采用楔形释放机构，通过对称设置的两个楔形块安装在连接器处，从而实现了连接器和活塞杆之间的连接；由于楔形面的作用，将楔形块上的作用力进行分解，大部分由挡板承担，小部分传递至活塞杆，活塞杆向下运动时仅需克服楔形块外侧的作用分力产生的摩擦力，因此在活塞杆可施加很小的作用力即可触发机构的动作。

(3)该浮标抛载释放装置中采用两个弹簧对卫星示位浮标施加作用力，其中弹簧Ⅰ可确保将转接盒和弹簧Ⅱ推送至壳体口部，弹簧Ⅱ可确保将卫星示位浮标推送至转接盒外。在弹射装置口部向上或向下等任意姿态条件下，都可确保将卫星示位浮标弹出壳体外部。

(4)活塞杆中间有密封圈保证密封，可跟随活塞杆在底盖内孔中沿轴向滑动，密封圈始终存在一定压缩量，在抛载释放装置动作前后，可确保装置的密封，从而确保水下锚泊平台的密封要求。

(5)该浮标抛载释放装置结构独立，平时可以单独贮存，与设备的接口仅限孔座的结构尺寸，使用时只需要与设备进行简单的连接，即可实现预定功能，具有良好的互换性和通用性。

(6)该浮标抛载释放装置采用内嵌入锚泊平台壳体的设计，可以与锚泊平台很好的进行匹配，不影响水下潜器的流体外形。

(7)该浮标抛载释放装置通过小型作动器进行触发，动作迅速。

附图说明

图1为本发明的浮标抛载释放装置的结构示意图；

图2为图1的右侧投影视图；

图3为浮标抛载释放装置安装在水下锚泊平台上的结构示意图；

图4为转接盒的结构示意图；

图5为活塞杆的结构示意图。

其中：1-壳体、2-转接盒、3-弹簧Ⅰ、4-弹簧Ⅱ、5-挡板、6-底盖、7-密封圈Ⅰ、8-底环、9-轴推簧、10-护罩、11-接头、12-电作动器、13-密封圈Ⅱ、14-活塞杆、15-楔形块、16-垫板、17-连接器、18-卫星示位浮标、19-螺钉、20-压力传感器。

101-水下锚泊平台、102-压环、103-密封圈III、104-浮标抛载释放装置。

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。

本实施例提供一种浮标抛载释放装置，该装置可在水下锚泊平台处于任意姿态下，将卫星示位浮标弹射出水下锚泊平台外。

如图1-图3所示，该浮标抛载释放装置安装在水下锚泊平台101密封舱体内，不突出密封舱体，不影响水下锚泊平台101的流体外形。

具体的，该浮标抛载释放装置包括：壳体1、转接盒2、楔形释放机构、弹簧Ⅰ3、弹簧Ⅱ4、底盖6、护罩10、接头11、垫板16、连接器17和压力传感器20；其中楔形释放机构包括：挡板5、两个楔形块15、活塞杆14、轴推簧9和电作动器12；

其中壳体1为两端开口的中空结构，底环8和底盖6通过螺钉紧固在壳体1的底部，具体的：底盖6为具有阶梯中心孔的盖体，固定在壳体1的底部开口内部(即底盖6内塞于壳体1的底部开口，底盖6的下端面不凸出于壳体1的底部端面)；底盖6与壳体1的定位方式为：壳体1底部内圆周面具有向内延伸的环形凸台，该环形凸台与底盖6端部的轴肩对接配合，实现底盖6的轴向定位；且在底盖6与壳体1的对接面上设置密封圈Ⅰ7保证密封。底环8设置在壳体1的底部开口处的外部，即底环8的上端面与壳体1的底部端面对接，底盖6上设置有螺纹孔，底环8上对应位置设置有光孔，初始时底环8与壳体1底部端面贴紧，底盖6下端面与底环8上端面之间存在间隙，预紧螺纹时底盖6与底环8之间间隙减小，同时密封圈Ⅰ7被压缩。

楔形释放机构安装在壳体1内部，通过连接器17与卫星示位浮标18相连，具体的：

活塞杆14同轴安装在底盖6的中心孔内，且与底盖6的中心孔滑动配合，能够在底盖6内孔中沿轴向滑动。活塞杆14外圆周面上安装有两道密封圈Ⅱ13保证密封，密封圈Ⅱ13跟随活塞杆14在底盖6中心孔沿轴向滑动，密封圈Ⅱ13始终存在一定压缩量，确保装置动作前后的密封，由此保证在抛载释放装置动作前后的密封性，从而确保水下锚泊平台的密封要求。

活塞杆14的底部伸出底盖6与接头11采用螺纹连接，轴推簧9呈压缩状态安装在活塞杆14伸出底盖6的部分上，即轴推簧9的一端与接头11抵触，另一端与底盖6下端面抵触，通过呈压缩状态的轴推簧9使活塞杆14具有向下的运动趋势。

电作动器12固定在底盖6上，活塞杆14圆周面上结构有径向通孔，电作动器12的活动轴插入活塞杆14的径向通孔内，限制活塞杆14的轴向运动。当电作动器12接受锚泊平台内部其他设备提供的启动信号后动作使其活动轴回缩，从而解除对活塞杆14的轴向位移的限制。

连接器17一端(如图1所示顶部)与卫星示位浮标18采用螺纹连接，另一端(如图1所示底部)通过楔形面与两个楔形块15接触，两个楔形块15对称放置在连接器17的两相对侧。如图5所示，活塞杆14顶部设置有凹槽，连接器17底部及两个楔形块15位于活塞杆14顶部凹槽内，即楔形块15位于在活塞杆14和连接器17之间，实现对楔形块15的径向限位；底盖6的上端面固定有挡板5，挡板5为“凸”字形，且外凸位置与活塞杆14顶部凹槽位置对应，楔形块15上端面与挡板5接触，实现对楔形块15的轴向限位，由此楔形块15与挡板5、连接器17和活塞杆14三者相接触，通过活塞杆14顶部凹槽以及挡板5保证连接器17楔形面与两个楔形块15的可靠接触。楔形块15连同连接器17能够在活塞杆14顶部凹槽内转动。采用该种连接方式，使得作用在卫星示位浮标18的力通过连接器17传递至两个楔形块15；而楔形块15与连接器17之间采用楔形面接触，连接器17作用在楔形块15的力可分解为向上和外侧的作用分力。楔形块15向上的作用分力传递至挡板5，挡板5固定在底盖6上；楔形块15向外侧的作用分力传递至活塞杆14。

壳体1内部同轴设置有转接盒2，转接盒2位于底盖6上；卫星示位浮标18的一端位于转接盒2的中心孔内。如图4所示，转接盒2为筒形结构，其顶部设置有外法兰(即具有向外延伸的环形凸台)，底部设置有内法兰(即具有向内延伸的环形凸台)；弹簧Ⅰ3呈压缩状态安装在转接盒的外法兰和底盖6之间；弹簧Ⅱ4呈压缩状态安装在转接盒的内法兰和卫星示位浮标18之间，具体的：弹簧Ⅰ3呈压缩状态套装在转接盒2的外部，一端与转接盒2顶部的外法兰接触，另一端与底盖6抵触连接；弹簧Ⅱ4呈压缩状态套装在转接盒2的内部，一端与卫星示位浮标18底部接触，另一端与转接盒2底部内法兰连接。其中弹簧Ⅰ3的压缩力通过转接盒2传递给弹簧Ⅱ4，弹簧Ⅱ4的压缩力传递给卫星示位浮标18，使卫星示位浮标18具有向上的运动趋势。采用弹簧Ⅰ3和弹簧Ⅱ4综合作用，弹簧Ⅰ3可将转接盒2连同弹簧Ⅱ4和卫星示位浮标18向壳体1外推送；弹簧Ⅱ4可确保将卫星示位浮标18推送至转接盒2外；由此采用双弹簧设计，能够确保在弹射装置口部向上或向下等任意姿态下，均可确保将卫星示位浮标18弹出壳体1外部。

为保证能够将卫星示位浮标18顺利推出，在转接盒2上沿其周向间隔分布有多个与其轴向平行的条形槽；外部海水能够通过该条形槽进入转接盒内部。

卫星示位浮标18为独立结构，自带电池组且为密封体；在卫星示位浮标18与弹簧Ⅱ4之间安装有垫板16；卫星示位浮标18释放后，垫板16和连接器17作为配重结构与卫星示位浮标18固连，卫星示位浮标18与垫板16和连接器17一起在海水中为正浮力，可自由浮出水面。

转接盒2上安装有磁钢，卫星示位浮标18安装有磁感应开关，两者装配完好后，磁钢位置近邻磁感应开关，卫星示位浮标18为休眠状态；当卫星示位浮标18被弹射出壳体1后，脱离转接盒2上磁钢的磁感应区，卫星示位浮标18的磁感应开关接通，卫星示位浮标18上电工作。

护罩10罩在整个装置的底部，将活塞杆14伸出底盖6的部分罩在内部，护罩10不影响活塞杆14向下的移动。护罩10通过螺钉连接在底环8上。

在护罩10内部，底盖6上安装有两个压力传感器20(一主一备)，压力传感器20用于为壳体内其他设备提供当前所处深度信息，该深度信息能够为浮标抛载释放装置点火动作时机提供依据。

如图3所示，该浮标抛载释放装置104安装在水下锚泊平台101对应的孔座内，浮标抛载释放装置104与水下锚泊平台101通过对接处的密封圈III103保证密封，与水下锚泊平台101固接的压环102将壳体1压紧固定，从而将浮标抛载释放装置104固定在水下锚泊平台101密封舱内部；同时压环102能够阻挡转接盒2从壳体1中脱离。

该浮标抛载释放装置104的装配过程为：

1)将活塞杆14装上密封圈Ⅱ13后装入底盖6中，套上轴推簧9并旋紧接头11；

2)将两个楔形块15放置在连接器17两侧的楔形面处，一并放入活塞杆14的顶部凹槽内，固定挡板5至底盖6上；

3)将电作动器12的活动轴插入活塞杆14中，并固定电作动器12至底盖6上；

4)依次放置弹簧Ⅰ3、转接盒2、弹簧Ⅱ4、垫板16；按下垫板16使弹簧Ⅰ3、弹簧Ⅱ4压缩。在压力传感器20的安装孔内装入螺钉19，并旋紧螺钉19(螺钉19为安装工艺工装，在安装完毕卫星示位浮标18后，安装压力传感器20前取出)。

5)在转接盒内放入卫星示位浮标18，并将卫星示位浮标18的磁感应开关与转接盒2上的磁钢接近；

6)取下螺钉19，安装压力传感器20。

7)在底盖6上安装密封圈Ⅰ7后装入壳体1中，并旋紧底环8上的螺钉；

8)安装护罩10。

该浮标抛载释放装置104的工作原理为：

当水下锚泊平台101所处深度达到设定值(通过压力传感器20检测)，需要抛载释放装置104时，向电作动器12发送启动信号；电作动器12收到启动信号后点火解除对活塞杆14的轴向位移限制；此时轴推簧9推动向下推动头11带动活塞杆14下移，活塞杆14下移后解除对楔形块15圆周方向的限制，楔形块15向外侧移动，与连接器17上的楔形面脱离，解除对连接器17的限制；连接器17连同卫星示位浮标18一起在弹簧Ⅰ3和弹簧Ⅱ4的推力作用下向壳体1外运动，最终被弹簧Ⅰ3和弹簧Ⅱ4推出壳体1外；此后卫星示位浮标18在自身正浮力作用下浮出水面，开始工作。

综上，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 (9)

1.一种浮标抛载释放装置，其特征在于：包括：壳体(1)、转接盒(2)、楔形释放机构、弹簧Ⅰ(3)、弹簧Ⅱ(4)和底盖(6)；所述楔形释放机构包括：挡板(5)、两个楔形块(15)、活塞杆(14)、轴推簧(9)和作动器；

所述底盖(6)密封对接在所述壳体(1)的底部开口处；

所述楔形释放机构通过连接器(17)与卫星示位浮标(18)相连，其中所述活塞杆(14)安装在所述底盖(6)的中心孔内，能够在所述底盖(6)的中心孔内沿其中轴向滑动；

所述连接器(17)一端与卫星示位浮标(18)固接，另一端通过楔形面与两个所述楔形块(15)接触，两个所述楔形块(15)对称放置在连接器(17)的两相对侧；所述活塞杆(14)顶部设置有凹槽，所述连接器(17)楔形面所在端及两个楔形块(15)位于所述活塞杆(14)顶部的凹槽内，通过所述凹槽对楔形块(15)进行径向限位；所述底盖(6)的上端面固定有挡板(5)，所述挡板(5)与所述楔形块(15)上端面接触，用于对所述对楔形块(15)进行轴向限位；

所述活塞杆(14)的底部伸出底盖(6)与接头(11)固接，呈压缩状态的轴推簧(9)套装在所述活塞杆(14)伸出底盖(6)的部分上，所述轴推簧(9)的一端与接头(11)抵触，另一端与底盖(6)抵触；

所述作动器用于限制活塞杆(14)的轴向运动；当所述作动器启动后，解除对所述活塞杆(14)轴向位移的限制；所述作动器为电作动器(12)，所述电作动器(12)的活动轴插入活塞杆(14)的径向通孔内，以限制活塞杆(14)的轴向运动；所述电作动器(12)接受水下锚泊平台(101)提供的启动信号后启动，使其活动轴回缩，解除对活塞杆(14)轴向位移的限制；

所述壳体(1)内部设置有转接盒(2)，转接盒(2)位于底盖(6)上；卫星示位浮标(18)的一端位于转接盒(2)的中心孔内；所述转接盒(2)为筒形结构，所述弹簧Ⅰ(3)呈压缩状态套装在转接盒(2)的外部，一端与转接盒(2)顶部的外法兰抵触，另一端与底盖(6)抵触；所述弹簧Ⅱ(4)呈压缩状态套装在转接盒(2)的内部，一端与卫星示位浮标(18)底部接触，另一端与转接盒(2)底部内法兰连接。

2.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：所述转接盒(2)上安装有磁钢，所述卫星示位浮标(18)上安装有磁感应开关；

当所述磁感应开关位于所述磁钢的磁感应区内时，所述卫星示位浮标(18)为休眠状态；当所述卫星示位浮标(18)被弹射出壳体(1)后，所述磁感应开关脱离转接盒(2)上磁钢的磁感应区，所述磁感应开关接通，卫星示位浮标(18)上电工作。

3.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：所述底盖(6)上安装有压力传感器(20)，用于实时监测该浮标抛载释放装置当前所处深度信息。

4.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：所述活塞杆(14)外圆周面上安装有一道以上密封圈Ⅱ(13)，所述密封圈Ⅱ(13)跟随活塞杆(14)在底盖(6)中心孔沿轴向滑动，确保该浮标抛载释放装置动作前后的密封性。

5.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：在所述底盖(6)与壳体(1)的对接面上设置有密封圈Ⅰ(7)，所述密封圈Ⅰ(7)通过与所述壳体(1)固接的底环(8)压紧。

6.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：在所述活塞杆(14)伸出底盖(6)部分的外部罩有护罩(10)。

7.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：所述浮标抛载释放装置(104)安装在水下锚泊平台(101)对应的孔座内，不凸出所述水下锚泊平台(101)。

8.如权利要求7所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：通过与水下锚泊平台(101)固接的压环(102)将所述浮标抛载释放装置(104)压紧固定在所述水下锚泊平台(101)的孔座内，同时所述压环(102)阻挡所述转接盒(2)从壳体(1)中脱离；

所述浮标抛载释放装置(104)与水下锚泊平台(101)通过对接处设置有密封圈III(103)保证密封。

9.如权利要求1所述的浮标抛载释放装置，其特征在于：所述卫星示位浮标(18)与转接盒(2)之间安装有垫板(16)；所述弹簧Ⅱ(4)通过垫板(16)与所述卫星示位浮标(18)抵触。

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