CN112937818A - 一种深海双驱动抛载装置及其抛载方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海双驱动抛载装置及其抛载方法，一种深海双驱动抛载装置，包括限位导向机构，所述限位导向机构的内部安装有压载块，所述压载块的中部伸出有吊耳，所述吊耳的顶面配合安装有支撑板，所述支撑板的上表面安装有水压缸，所述水压缸上安装有电动阀，所述水压缸的输出端连接伸缩档杆，伸缩档杆的输出端连接有杠杆执行机构，采用两种驱动方式互为备份提高抛载可靠性；水压缸以高压海水为动力源摆脱了对传统液压源的依赖，且结构简单、性能可靠；执行机构为一套三级杠杆省力机构，压载块重量经过三次杠杆作用后，使得杠杆末端约束力和驱动力有效减少，起到省力节能的作用。

Description

一种深海双驱动抛载装置及其抛载方法

技术领域

本发明涉及抛载装置技术领域，尤其是一种深海双驱动抛载装置及其抛载方法。

背景技术

深海抛载装置是实现深海潜器应急上浮的重要设施，可通过快速抛弃固体压载，使潜器获得一定正浮力以达到快速上浮的目的。

抛载装置一般包括驱动机构、执行机构、压载块等组成部分，驱动机构的驱动方式有多种，包括手动、液压驱动、电磁驱动等；执行机构的结构形式也多种多样，有销轴式、环扣式、嵌入式以及电磁吸附式等；压载块一般选用铅、铸铁等密度高、便于成型的材料，根据潜器排水量不同，压载块重量从几公斤到几吨不等。

目前大部分抛载装置均存在驱动方式单一、存在机械或管路穿舱、驱动力较大等问题，一般仅适用于在浅水中抛弃重量不大的压载。

现有抛载装置具有以下特点：

(1)驱动方式比较单一，可靠性较低；

(2)液压驱动摆脱不了对传统液压源的依赖；

(3)执行机构的结构形式普通，在驱动力方面没有优化、省力设计，不适合抛弃大重量压载。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海双驱动抛载装置及其抛载方法，从而采用水压缸和爆炸螺栓并联双驱动省力形式，使其可靠性强、结构简单、省力节能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海双驱动抛载装置，包括限位导向机构，所述限位导向机构的内部安装有压载块，所述压载块的中部伸出有吊耳，所述吊耳的顶面配合安装有支撑板，所述支撑板的上表面安装有水压缸，所述水压缸上安装有电动阀，所述水压缸的输出端连接伸缩档杆，伸缩档杆的输出端连接有杠杆执行机构，

所述杠杆执行机构的安装结构为：包括支撑板，所述支撑板上开有方形孔，所述方形孔内穿过有一级杠杆，所述一级杠杆的左端与吊耳抵接，一级杠杆的右端与二级杠杆抵接，一级杠杆的中部铰接在支撑板的下方，二级杠杆的头部上方设置有三级杠杆，所述三级杠杆的一端受伸缩档杆按压约束，三级杠杆的另一端与三级杠杆铰接头连接，三级杠杆铰接头固定在支撑板的中部外侧，三级杠杆铰接头上还安装有爆炸螺栓，爆炸螺栓可解除对三级杠杆的约束。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述支撑板的上表面从左往右依次安装有水压缸支座、伸缩档杆支座、三级杠杆限位支座、安全销支座和二级杠杆支座，所述支撑板的下表面安装有吊耳限位导向支座和一级杠杆支座；所述安全销支座上安装有安全销，安装销约束二级杠杆；所述支撑板的外侧安装三级杠杆固定支座。

所述水压缸的结构为：包括水压缸筒，所述水压缸筒的内部安装有活塞本体，所述活塞本体的左右两端分别安装有左活塞杆和右活塞杆，所述左活塞杆和右活塞杆的端头均穿出水压缸筒，所述右活塞杆的头部设置有铰链头，并与伸缩档杆连接。

所述压载块和限位导向机构均为圆锥柱状结构。

所述吊耳的顶部横梁为半柱面结构。

所述一级杠杆的截面成折弯结构，折弯部安装铰链轴，一端为方头，另一端为的截面由大到小依次递减。

一种深海双驱动抛载装置的抛载方法，包括如下工作过程：

一、人为开启电动阀：

高压海水进入水压缸右腔，高压海水推动活塞本体及活塞杆并带动伸缩档杆向左做收缩运动，从而解除伸缩档杆对三级杠杆的约束作用，三级杠杆在二级杠杆接触力作用下绕其铰接头处转动，进而解除其对二级杠杆约束作用，进而解除对一级杠杆的约束作用，压载块在自重作用下解脱掉落；

二、人为引爆爆炸螺栓，解除对三级杠杆铰接头的约束，三级杠杆连带三级杠杆铰接头绕另一端支点转动，进而解除其对二级杠杆的约束作用，进而解除对一级杠杆的约束作用，同样使得压载块在自重作用下解脱掉落。

在工作前，拆除安全销。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过水压缸、爆炸螺栓、杠杆执行机构等部件的配合工作下可以方便的完成抛载工作，工作可靠性好，动作灵敏，使用灵活，节能又省力。

同时，本发明还具备如下优点：

(1)驱动方式采用水压缸与爆炸螺栓并联的双驱动方式，二者互为备份，提高了抛载可靠性。

(2)以高压海水为动力源的水压缸摆脱了对传统液压源的依赖，且结构简单、性能可靠。

(3)执行机构采用三级杠杆省力机构，省力节能，可适用于大重量压载块的抛载。

附图说明

图1为本发明抛载装置的结构示意图示意图。

图2为本发明驱动与执行机构的结构示意图。

图3为本发明水压缸注水前的结构示意图。

图4为本发明水压缸注水后的结构示意图。

图5为本发明三级杠杆执行机构的结构示意图。

图6为本发明水压缸驱动时的抛载示意图。

图7为本发明爆炸螺栓驱动时的抛载示意图。

其中：1、水压缸；2、电动阀；3、杠杆执行机构；4、爆炸螺栓；5、支撑板；6、吊耳；7、压载块；8、限位导向机构；9、伸缩档杆；10、三级杠杆铰接头；11、安全销；

101、水压缸筒；102、左活塞杆；103、活塞本体；104、右活塞杆；

301、一级杠杆；302、二级杠杆；303、三级杠杆；

501、水压缸支座；502、伸缩档杆支座；503、吊耳限位导向支座；504、三级杠杆限位支座；505、三级杠杆固定支座；506、一级杠杆支座；507、安全销支座；508、二级杠杆支座。

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1-图7所示，本实施例的深海双驱动抛载装置，包括限位导向机构8，限位导向机构8的内部安装有压载块7，压载块7的中部伸出有吊耳6，吊耳6的顶面配合安装有支撑板5，支撑板5的上表面安装有水压缸1，水压缸1上安装有电动阀2，水压缸1的输出端连接伸缩档杆9，伸缩档杆9的输出端连接有杠杆执行机构3，

杠杆执行机构3的安装结构为：包括支撑板5，支撑板5上开有方形孔，方形孔内穿过有一级杠杆301，一级杠杆301的左端与吊耳6抵接，一级杠杆301的右端与二级杠杆302抵接，一级杠杆301的中部铰接在支撑板5的下方，二级杠杆302的头部上方设置有三级杠杆303，三级杠杆303的一端受伸缩档杆9按压约束，三级杠杆303的另一端与三级杠杆铰接头10连接，三级杠杆铰接头10固定在支撑板5的中部外侧，三级杠杆铰接头10上还安装有爆炸螺栓4，爆炸螺栓4可解除对三级杠杆303的约束。

支撑板5的上表面从左往右依次安装有水压缸支座501、伸缩档杆支座502、三级杠杆限位支座504、安全销支座507和二级杠杆支座508，支撑板5的下表面安装有吊耳限位导向支座503和一级杠杆支座506；安全销支座507上安装有安全销11，安装销11约束二级杠杆302；支撑板5的外侧安装三级杠杆固定支座505。

水压缸1的结构为：包括水压缸筒101，水压缸筒101的内部安装有活塞本体103，活塞本体103的左右两端分别安装有左活塞杆102和右活塞杆104，左活塞杆102和右活塞杆104的端头均穿出水压缸筒101，右活塞杆104的头部设置有铰链头，并与伸缩档杆9连接。

压载块7和限位导向机构8均为圆锥柱状结构。

吊耳6的顶部横梁为半柱面结构。

一级杠杆301的截面成折弯结构，折弯部安装铰链轴，一端为方头，另一端为的截面由大到小依次递减。

本实施例的深海双驱动抛载装置的抛载方法，包括如下工作过程：

一、人为开启电动阀2：

高压海水进入水压缸1右腔，高压海水推动活塞本体103及活塞杆并带动伸缩档杆9向左做收缩运动，从而解除伸缩档杆9对三级杠杆303的约束作用，三级杠杆303在二级杠杆302接触力作用下绕其铰接头处转动，进而解除其对二级杠杆302约束作用，进而解除对一级杠杆301的约束作用，压载块7在自重作用下解脱掉落；

二、人为引爆爆炸螺栓4，解除对三级杠杆铰接头10的约束，三级杠杆303连带三级杠杆铰接头10绕另一端支点转动，进而解除其对二级杠杆302的约束作用，进而解除对一级杠杆301的约束作用，同样使得压载块7在自重作用下解脱掉落。

在工作前，拆除安全销11。

本发明的具体结构和功能如下：

主要包括水压缸1、电动阀2、杠杆执行机构3、爆炸螺栓4、支撑板5、吊耳6、压载块7、限位导向机构8、伸缩档杆9、三级杠杆铰接头10、安全销11、水压缸筒101、左活塞杆102、活塞本体103、右活塞杆104、一级杠杆301、二级杠杆302、三级杠杆303、水压缸支座501、伸缩档杆支座502、吊耳限位导向支座503、三级杠杆限位支座504、三级杠杆固定支座505、一级杠杆支座506、安全销支座507、二级杠杆支座508。

其中，驱动机构主要包括水压缸1和爆炸螺栓4并联，两者互为备份提高抛载可靠性；

执行机构为杠杆机构，一级杠杆301左端吊挂吊耳6承受压载块7重量，一级杠杆301右端受二级杠杆302按压约束，二级杠杆302末端受三级杠杆303按压约束，三级杠杆303一端受伸缩档杆9按压约束，另一端与三级杠杆铰接头10连接，伸缩档杆9与右活塞杆104铰接可随活塞杆伸缩而作伸缩活动，三级杠杆铰接头10与三级杠杆固定支座505通过爆炸螺栓4连接，活塞杆收缩或引爆爆炸螺栓4均可解除对三级杠杆303的约束，在陆上检修阶段安装安全销11，以防压载块7意外坠落，下潜前需拔下安全销11；压载块7重量最终由支撑板5承担，所有构件支座均焊接在支撑板5上；压载块7与限位导向机构8均为圆锥柱状结构，便于压载块7的安装和解脱，吊耳6顶部横梁为半柱面结构，吊耳限位导向支座503为与吊耳横梁共形的半柱面凹槽结构，便于压载块7的安装和限位。

水压缸1进水口的启闭由电动阀2控制，电动阀2常闭，水压缸1主要由水压缸筒101、左活塞杆102、活塞本体103、右活塞杆104组成(图3和图4所示)，左活塞杆102和右活塞杆104的直径相同且均伸出水压缸筒101外部，使得在海水压力环境下左活塞杆102和右活塞杆104轴向受力均衡，从而在电动阀2关闭工况下活塞杆不发生位移且没有位移趋势。陆上安装时，水压缸1的活塞两端空腔均为常压空气，水下需应急抛载时开启电动阀2，外界海水通过水压缸1进水口进入水压缸右腔，推动活塞及活塞杆向左做收缩运动，从而带动伸缩档杆9做收缩运动直至解除对三级杠杆303的约束，达到抛载目的。

爆炸螺栓4作为水压缸1的备用驱动装置，引爆后可解除其对三级杠杆铰接头10的约束，进而解除其对三级杠杆303的约束，同样达到抛载目的。

执行机构为一套三级级杠杆省力机构，吊挂在一级杠杆301左端的压载块7经过三次杠杆省力作用，使得三级杠杆303两端的约束力大大减小，因此水压缸1驱动力以及爆炸螺栓4轴向拉力均有效减小，起到省力节能的作用。

正常情况下，该装置所有部件按图1的形式安装，压载块7吊挂在一级杠杆301右端，一级杠杆301右端受二级杠杆302约束，二级杠杆302末端受三级杠杆303约束，三级杠杆两端分别受伸缩档杆9和三级杠杆铰接头10约束，伸缩档杆9由水压缸1驱动实现伸缩运动，三级杠杆铰接头10通过爆炸螺栓4固定在三级杠杆固定支座505上，使得压载块7在正常工况下稳固可靠，不易脱落；陆上检修时，插装安全销11约束二级杠杆302，以防压载块7意外坠落，下潜前需拔卸安全销11。

需应急抛载时，其一，人为开启电动阀2，高压海水进入水压缸1右腔，高压海水推动活塞及活塞杆并带动伸缩档杆9向左做收缩运动，从而解除伸缩档杆9对三级杠杆303的约束作用，三级杠杆303在二级杠杆302接触力作用下绕其铰接头处转动，进而解除其对二级杠杆302的约束作用，进而解除对一级杠杆301的约束作用，压载块7在在其自重作用下解脱掉落(如图6)；其二，人为引爆爆炸螺栓4，解除对三级杠杆铰接头10的约束，三级杠杆303连带三级杠杆铰接头10绕另一端支点转动，进而解除其对二级杠杆302的约束作用，进而解除对一级杠杆301的约束作用，同样使得压载块7在在其自重作用下解脱掉落(如图7所述)，两种驱动方式互为备份，提高解脱可靠性。

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 (8)

1.一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：包括限位导向机构(8)，所述限位导向机构(8)的内部安装有压载块(7)，所述压载块(7)的中部伸出有吊耳(6)，所述吊耳(6)的顶面配合安装有支撑板(5)，所述支撑板(5)的上表面安装有水压缸(1)，所述水压缸(1)上安装有电动阀(2)，所述水压缸(1)的输出端连接伸缩档杆(9)，伸缩档杆(9)的输出端连接有杠杆执行机构(3)，

所述杠杆执行机构(3)的安装结构为：包括支撑板(5)，所述支撑板(5)上开有方形孔，所述方形孔内穿过有一级杠杆(301)，所述一级杠杆(301)的左端与吊耳(6)抵接，一级杠杆(301)的右端与二级杠杆(302)抵接，一级杠杆(301)的中部铰接在支撑板(5)的下方，二级杠杆(302)的头部上方设置有三级杠杆(303)，所述三级杠杆(303)的一端受伸缩档杆(9)按压约束，三级杠杆(303)的另一端与三级杠杆铰接头(10)连接，三级杠杆铰接头(10)固定在支撑板(5)的中部外侧，三级杠杆铰接头(10)上还安装有爆炸螺栓(4)，爆炸螺栓(4)可解除对三级杠杆(303)的约束。

2.如权利要求1所述的一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：所述支撑板(5)的上表面从左往右依次安装有水压缸支座(501)、伸缩档杆支座(502)、三级杠杆限位支座(504)、安全销支座(507)和二级杠杆支座(508)，所述支撑板(5)的下表面安装有吊耳限位导向支座(503)和一级杠杆支座(506)；所述安全销支座(507)上安装有安全销(11)，安装销(11)约束二级杠杆(302)；所述支撑板(5)的外侧安装三级杠杆固定支座(505)。

3.如权利要求1所述的一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：所述水压缸(1)的结构为：包括水压缸筒(101)，所述水压缸筒(101)的内部安装有活塞本体(103)，所述活塞本体(103)的左右两端分别安装有左活塞杆(102)和右活塞杆(104)，所述左活塞杆(102)和右活塞杆(104)的端头均穿出水压缸筒(101)，所述右活塞杆(104)的头部设置有铰链头，并与伸缩档杆(9)连接。

4.如权利要求1所述的一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：所述压载块(7)和限位导向机构(8)均为圆锥柱状结构。

5.如权利要求1所述的一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：所述吊耳(6)的顶部横梁为半柱面结构。

6.如权利要求1所述的一种深海双驱动抛载装置，其特征在于：所述一级杠杆(301)的截面成折弯结构，折弯部安装铰链轴，一端为方头，另一端为的截面由大到小依次递减。

7.一种利用权利要求1所述的深海双驱动抛载装置的抛载方法，其特征在于：包括如下工作过程：

一、人为开启电动阀(2)：

高压海水进入水压缸(1)右腔，高压海水推动活塞本体(103)及活塞杆并带动伸缩档杆(9)向左做收缩运动，从而解除伸缩档杆(9)对三级杠杆(303)的约束作用，三级杠杆(303)在二级杠杆(302)接触力作用下绕其铰接头处转动，进而解除其对二级杠杆(302)约束作用，进而解除对一级杠杆(301)的约束作用，压载块(7)在自重作用下解脱掉落；

二、人为引爆爆炸螺栓(4)，解除对三级杠杆铰接头(10)的约束，三级杠杆(303)连带三级杠杆铰接头(10)绕另一端支点转动，进而解除其对二级杠杆(302)的约束作用，进而解除对一级杠杆(301)的约束作用，同样使得压载块(7)在自重作用下解脱掉落。

8.如权利要求7所述的深海双驱动抛载装置的抛载方法，其特征在于：在工作前，拆除安全销(11)。

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