CN113212715A - 一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法，包括压载块，压载块的上表面中心位置安装有腰形吊耳，腰形吊耳的圆柱段通过轴承装置支撑，腰形吊耳上配合安装有吊耳连接头，吊耳连接头的上表面安装有旋转支撑杆，位于旋转支撑杆两端头的压载块上分别固定安装有弹簧挡板，弹簧挡板与旋转支撑杆的侧面之间安装限位弹簧；位于旋转支撑杆一端的压载块上方设置有电磁铁，电磁铁的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆的外侧面对应；位于旋转支撑杆另一端的压载块上方设置有水压缸，水压缸的输出端与旋转支撑杆的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座，抛载装置不工作时，旋转支撑杆的两端挂在L型吊挂支座，工作灵活可靠。

Description

一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法
技术领域
本发明涉及水下装备技术领域，尤其是一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法。
背景技术
水下抛载装置是实现潜器快速上浮的重要设施，根据使用工况不同，潜器依靠抛载装置实现快速上浮可分为正常上浮和应急上浮两种，应急上浮中有一种由于海中断崖而引起的潜器掉深的工况，断崖掉深极为突然和迅速，操作人员没有判断和决策的时间，需要抛载响应越快越好。而现有技术中的抛载装置基本靠人为决策并操控驱动，其抛载响应速度与突然发生的断崖掉深速度难以匹配，故目前缺乏一种自感应式主动抛载方式。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法，从而使其具备自感应式主动抛载和人为决策被动抛载两种方式，以应对潜器正常和应急上浮的多种工况，大大提高了工作可靠性，使用灵活性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种水下主被动式双驱动抛载装置，包括压载块，所述压载块的上表面中心位置安装有腰形吊耳，所述腰形吊耳的圆柱段通过轴承装置支撑，所述腰形吊耳上配合安装有吊耳连接头，所述吊耳连接头的上表面安装有旋转支撑杆，位于旋转支撑杆两端头的压载块上分别固定安装有弹簧挡板，所述弹簧挡板与旋转支撑杆的侧面之间安装限位弹簧；位于旋转支撑杆一端的压载块上方设置有电磁铁，所述电磁铁的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆的外侧面对应；位于旋转支撑杆另一端的压载块上方设置有水压缸，所述水压缸的输出端与旋转支撑杆的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座，抛载装置不工作时，旋转支撑杆的两端挂在L型吊挂支座。
其进一步技术方案在于：
所述电磁铁与水压缸相对安装。
所述电磁铁正常工况下为断电状态。
所述水压缸的结构为：包括缸筒、充气孔、活塞杆、活塞、通孔，所述缸筒内通过密封装置安装活塞，所述活塞连接活塞杆，活塞杆伸出至缸筒外部，活塞杆的与旋转支撑杆对应，所述缸筒上还设置有充气孔，使缸筒内部有杆腔内充入高压气体，无杆腔处的缸筒上设置有通孔，直接与外部连通。
通孔的孔径大小介于活塞杆和活塞直径之间。
吊耳连接头的外壁面安装有加强筋。
电磁铁、水压缸和L型吊挂支座均固定在潜器上。
一种水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，包括如下操作步骤：
(一)正常工况下：
电磁铁、水压缸、L型吊挂支座固定在潜器上，电磁铁处于断电状态，水压缸有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁和水压缸的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆与旋转支撑杆接触，压载块通过腰形吊耳吊挂在旋转支撑杆上，旋转支撑杆挂放在L型吊挂支座上，旋转支撑杆两端侧面分别受限位弹簧的约束，压载块固定牢靠；
(二)当潜器遭遇断崖掉深时：
海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸的活塞向左运动，活塞杆推动旋转支撑杆绕腰形吊耳中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆两端同步脱离L型吊挂支座的接触约束，旋转支撑杆、限位弹簧、压载块、弹簧挡板、腰形吊耳在其重力作用下脱落，实现抛载；
(三)其余需要抛载工况时：
人为操作给电磁铁通电，在磁力作用下电磁铁的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆，使旋转支撑杆绕腰形吊耳中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆两端同步脱离L型吊挂支座的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。
本发明的有益效果如下：
(1)该装置具备自感应式主动抛载和人为操控被动抛载两种并联、独立的抛载方式，主动抛载响应迅速，不需要人为干预，适用于潜器因断崖引起的突然掉深事件；被动抛载由人为决策与控制，可应对其余需要上浮的工况。
(2)自感应式水压缸不需要附加驱动源，仅依靠外界海水可快速同步执行主动抛载动作，具备主动性和快速性；且可依据潜器极限潜深灵活设定其腔内气体压力，适用于任意深度的主动抛载，具备通用性和推广性。
(3)本发明结构紧凑、操作方便、工作可靠性好，使用灵活型好，可以满足多种工况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的爆炸图(省略电磁铁和水压缸)。
图3为本发明吊耳连接头的结构示意图。
图4为本发明水压缸待工作状态的结构示意图。
图5为本发明水压缸作动状态的结构示意图。
图6为本发明在工作状态时的结构示意图(电磁铁驱动抛载)。
图7为本发明在工作状态时的结构示意图(水压缸驱动抛载)。
图8为本发明压载块解脱状态示意图。
其中：1、电磁铁；2、水压缸；3、旋转支撑杆；4、限位弹簧；5、压载块；6、弹簧挡板；7、L型吊挂支座；8、腰形吊耳；
201、缸筒；202、充气孔；203、活塞杆；204、活塞；205、通孔；
301、吊耳连接头；302、加强筋。
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，本实施例的水下主被动式双驱动抛载装置，包括压载块5，压载块5的上表面中心位置安装有腰形吊耳8，腰形吊耳8的圆柱段通过轴承装置支撑，腰形吊耳8上配合安装有吊耳连接头301，吊耳连接头301的上表面安装有旋转支撑杆3，位于旋转支撑杆3两端头的压载块5上分别固定安装有弹簧挡板6，弹簧挡板6与旋转支撑杆3的侧面之间安装限位弹簧4；位于旋转支撑杆3一端的压载块5上方设置有电磁铁1，电磁铁1的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆3的外侧面对应；位于旋转支撑杆3另一端的压载块5上方设置有水压缸2，水压缸2的输出端与旋转支撑杆3的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座7，抛载装置不工作时，旋转支撑杆3的两端挂在L型吊挂支座7。
电磁铁1与水压缸2相对安装。
电磁铁1正常工况下为断电状态。
水压缸2的结构为：包括缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205，缸筒201内通过密封装置安装活塞204，活塞204连接活塞杆203，活塞杆203伸出至缸筒201外部，活塞杆203的与旋转支撑杆3对应，缸筒201上还设置有充气孔202，使缸筒201内部有杆腔内充入高压气体，无杆腔处的缸筒201上设置有通孔205，直接与外部连通。
通孔205的孔径大小介于活塞杆203和活塞204直径之间。
吊耳连接头301的外壁面安装有加强筋302。
电磁铁1、水压缸2和L型吊挂支座7均固定在潜器上。
本实施例的水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，包括如下操作步骤：
(一)正常工况下：
电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器上，电磁铁1处于断电状态，水压缸2有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁1和水压缸2的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆203与旋转支撑杆3接触，压载块5通过腰形吊耳8吊挂在旋转支撑杆3上，旋转支撑杆3挂放在L型吊挂支座7上，旋转支撑杆3两端侧面分别受限位弹簧4的约束，压载块5固定牢靠；
(二)当潜器遭遇断崖掉深时：
海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸2的活塞204向左运动，活塞杆203推动旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束，旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、腰形吊耳8在其重力作用下脱落，实现抛载；
(三)其余需要抛载工况时：
人为操作给电磁铁1通电，在磁力作用下电磁铁1的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆3，使旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括电磁铁1、水压缸2、旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、L型吊挂支座7、腰形吊耳8、缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205、吊耳连接头301等，其中电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器强结构上。
本发明所述的抛载装置的驱动部分由电磁铁1(人为操控被动驱动)和自感应式水压缸2(主动驱动)并联组成，两者互不干涉均可单独驱动旋转支撑杆3实现抛载。
电磁铁1正常工况下为断电状态，需要抛载时通电，电磁铁1的铁芯外伸顶推旋转支撑杆3发生旋转，直至实现抛载；
水压缸2主要由缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205等部分组成，安装时通过充气孔202向水压缸2有杆腔充高压气，腔内气体压力依据潜器极限潜深灵活设定，缸筒201右端开有通孔205，使水压缸2的无杆腔直接与外部连通，通孔205的孔径大小介于活塞杆203直径和活塞204直径之间，其目的是为活塞204提供右端限位且使外界海水对活塞204初始作用面积大于活塞杆203径向截面积，因此当外界海水压力大于水压缸2腔内气体压力时，活塞204在压力差作用下带动活塞杆203向左运动(如图4和图5)，活塞杆203外伸顶推旋转支撑杆3旋转，直至实现抛载。
该装置执行机构为旋转支撑杆3，旋转支撑杆3下设吊耳连接头301，吊耳连接头301开有腰形孔，腰形吊耳8可穿过该腰形孔，且旋转支撑杆3可绕腰形吊耳8圆柱段结构轴心旋转，旋转90°即为旋转支撑杆3安装状态位置，旋转支撑杆3两端分别挂放在L型吊挂支座7上，旋转支撑杆3逆时针旋转一定较小角度便可脱离L型吊挂支座7的约束，旋转支撑杆3两端侧面分别装有限位弹簧4，以防旋转支撑杆3误旋转而引起误抛载，限位弹簧4另一端受弹簧挡板6固定，弹簧挡板6焊接在压载块5上(如图1所示)，电磁铁1与水压缸2驱动后均可单独克服弹簧弹力及旋转摩擦力，推动旋转支撑杆3逆时针旋转设定角度实现抛载，抛载时旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、腰形吊耳8五部分一起抛弃。
实际工作过程中：
正常情况下，该装置所有部件按图1的形式安装，电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器强结构上，电磁铁1处于断电状态，水压缸2有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁1和水压缸2的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆203与旋转支撑杆3接触，压载块5通过腰形吊耳8吊挂在旋转支撑杆3上，旋转支撑杆3挂放在L型吊挂支座7上，旋转支撑杆3两端侧面分别受限位弹簧4约束，压载块5固定牢靠。
潜器遭遇断崖掉深时，当海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸2的活塞204向左运动(如图4)，活塞杆203推动旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束(如图6)，旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、腰形吊耳8在其重力作用下脱落(如图8)，实现抛载；
其余需要抛载的工况下，人为操作给电磁铁1通电，在磁力作用下电磁铁1的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆3另一端，使旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束(如图7)，同样使被抛弃部分脱落(如图8)，实现抛载。
操作简便，使用灵活、安全、可靠，给水下抛载带来了极大的便利，满足多种工况的使用要求。
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)

1.一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：包括压载块(5)，所述压载块(5)的上表面中心位置安装有腰形吊耳(8)，所述腰形吊耳(8)的圆柱段通过轴承装置支撑，所述腰形吊耳(8)上配合安装有吊耳连接头(301)，所述吊耳连接头(301)的上表面安装有旋转支撑杆(3)，位于旋转支撑杆(3)两端头的压载块(5)上分别固定安装有弹簧挡板(6)，所述弹簧挡板(6)与旋转支撑杆(3)的侧面之间安装限位弹簧(4)；位于旋转支撑杆(3)一端的压载块(5)上方设置有电磁铁(1)，所述电磁铁(1)的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆(3)的外侧面对应；位于旋转支撑杆(3)另一端的压载块(5)上方设置有水压缸(2)，所述水压缸(2)的输出端与旋转支撑杆(3)的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座(7)，抛载装置不工作时，旋转支撑杆(3)的两端挂在L型吊挂支座(7)。
2.如权利要求1所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：所述电磁铁(1)与水压缸(2)相对安装。
3.如权利要求1所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：所述电磁铁(1)正常工况下为断电状态。
4.如权利要求1所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：所述水压缸(2)的结构为：包括缸筒(201)、充气孔(202)、活塞杆(203)、活塞(204)、通孔(205)，所述缸筒(201)内通过密封装置安装活塞(204)，所述活塞(204)连接活塞杆(203)，活塞杆(203)伸出至缸筒(201)外部，活塞杆(203)的与旋转支撑杆(3)对应，所述缸筒(201)上还设置有充气孔(202)，使缸筒(201)内部有杆腔内充入高压气体，无杆腔处的缸筒(201)上设置有通孔(205)，直接与外部连通。
5.如权利要求4所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：通孔(205)的孔径大小介于活塞杆(203)和活塞(204)直径之间。
6.如权利要求1所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：吊耳连接头(301)的外壁面安装有加强筋(302)。
7.如权利要求1所述的一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：电磁铁(1)、水压缸(2)和L型吊挂支座(7)均固定在潜器上。
8.一种利用权利要求1所述的水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
(一)正常工况下：
电磁铁(1)、水压缸(2)、L型吊挂支座(7)固定在潜器上，电磁铁(1)处于断电状态，水压缸(2)有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁(1)和水压缸(2)的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆(203)与旋转支撑杆(3)接触，压载块(5)通过腰形吊耳(8)吊挂在旋转支撑杆(3)上，旋转支撑杆(3)挂放在L型吊挂支座(7)上，旋转支撑杆(3)两端侧面分别受限位弹簧(4)的约束，压载块(5)固定牢靠；
(二)当潜器遭遇断崖掉深时：
海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸(2)的活塞(204)向左运动，活塞杆(203)推动旋转支撑杆(3)绕腰形吊耳(8)中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆(3)两端同步脱离L型吊挂支座(7)的接触约束，旋转支撑杆(3)、限位弹簧(4)、压载块(5)、弹簧挡板(6)、腰形吊耳(8)在其重力作用下脱落，实现抛载；
(三)其余需要抛载工况时：
人为操作给电磁铁(1)通电，在磁力作用下电磁铁(1)的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆(3)，使旋转支撑杆(3)绕腰形吊耳(8)中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆(3)两端同步脱离L型吊挂支座(7)的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。
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