CN113247188A - 水上水下两用型声电遥控释放钩 - Google Patents

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Abstract

水上水下两用型声电遥控释放钩，包括第一壳体和圆柱型框架；圆柱型框架与第一壳体之间可分离式固接，圆柱型框架内部固定设有水下换能器，水下换能器远程配对有水上换能器，水上换能器连接有控制开关；第一壳体的内部设有声学命令接收控制模块，声学命令接收控制与电源连接；声学命令接收控制模块通过电缆及水密接插件连接水下换能器，声学命令接收控制模块连接直流电动机。在其用于水上操作时，与传统的电子遥控式释放钩相同，而在需要进行水下释放操作时，只需要将换能器部分加装组合，配合水上换能器，即可变为可在水下通过声学命令快速开启的水下声学遥控释放钩，实现真正意义上的一物多用，极大减少了操作成本，同时提高了操作安全性。

Description

水上水下两用型声电遥控释放钩
技术领域
本发明属于海洋观测技术领域，具体地说涉及一种同时可在水上和水下使用的，通过电子遥控器和声学换能器进行远程操作的释放钩设备。
背景技术
在海洋调查和观察实施的过程中，要用到多种仪器或设备，因仪器或设备较重如重力錨通常在 2 吨以上，有些甚至重达 3 吨，投放时需要根据地点和环境要求，一般采用绞车将仪器或设备起吊摆出船舷，并通过机械或电动式释放器控制定点投放。
现有的机械式释放器包括释放钩和机械锁定装置，其中目前在现场工作中普遍使用的释放钩均为人工拉线式或电子遥控式（发明专利号：ZL20151 1026278.7），电子遥控式释放钩在很大程度上提高了释放过程中的安全性
这种释放钩功能较为单一，只能实现在水面上的释放操作，无法在海水中正常工作。而在实际工作中，经常涉及到需要在水下进行释放的操作，如在进行海床基观测系统布放时，为确保其到达海底时的姿态正确，必须使用绞车将其下放至海底后再进行释放，目前普遍使用的方法是利用声学释放器完成释放操作，这种方式需要单独配置一台声学释放器和释放器甲板单元，极大增高了操作成本。同时，应为释放器过于庞大笨重，在高海况实际操作中易发生危险。
发明内容
本发明提供一种水上水下两用型声电遥控释放钩，用以解决现有技术中的缺陷。针对现有的只能在水面上操作的释放钩，本释放钩保留了其所有功能，并提供了可加装组合的声学换能器，在其用于水上操作时，与传统的电子遥控式释放钩相同，而在需要进行水下释放操作时，只需要将换能器部分加装组合，配合水上换能器，即可变为可在水下通过声学命令快速开启的水下声学遥控释放钩，实现真正意义上的一物多用，极大减少了操作成本，同时提高了操作安全性。
为了实现本发明的目的，采用以下技术方案：
水上水下两用型声电遥控释放钩，包括第一壳体；所述第一壳体的下部安装释放钩组件，其内部安装直流电动机、控制器、接收器和电源， 所述电源分别与直流电动机和控制器的供电端连接，控制器的信号输入端连接接收器，控制器的信号输出端连接直流电动机的驱动器，所述直流电动机的电机轴向下伸出第一壳体；所述释放钩组件包括侧板、钩体和活动块，侧板上部与第一壳体固定，其上部一侧与活动块铰接，侧板下部与钩体一端铰接，所述活动块靠近与侧板铰接点的端部设有与钩体自由端配合的卡合结构，活动块的另一端与电机轴之间设置释放动作机构，所述释放动作机构可控制活动块与钩体自由端分离；所述水上水下两用型声电遥控释放钩还包括圆柱型框架；所述圆柱型框架与所述第一壳体 之间可分离式固接，所述圆柱型框架内部可分离式固定设有水下换能器，所述水下换能器远程配对有水上换能器，所述水上换能器通过电缆连接有控制开关；所述第一壳体 的内部设有声学命令接收控制模块，所述声学命令接收控制模块的供电端与电源连接；所述声学命令接收控制模块的信号输入端通过电缆及水密接插件连接所述水下换能器，所述声学命令接收控制模块的信号输出端连接所述直流电动机的驱动器。
为了进一步实现本发明的目的，还可以采用以下技术方案：
进一步地，所述释放动作机构包括设置在电机轴下端的外螺纹，活动块的端部设置有与外螺纹配合的螺孔，电机轴动作时可推动活动块端部绕另一端的铰接点向下移动。
进一步地，所述释放动作机构包括安装在电机轴下端的固定器，固定器下方的活动块上开有凹槽，所述固定器向下伸入凹槽内；所述凹槽内设置横向的连杆，连杆两端与活动块固定；所述固定器包括对称设置的卡齿，卡齿上部开设弧形透槽，两个卡齿上的弧形透槽相对并形成容置连杆的通道，所述电机轴动作时可将连杆从卡齿内脱落或者将连杆与卡齿固定。
进一步地，所述圆柱型框架的上方安装吊环。
进一步地，所述侧板平行设置有两块，两块侧板之间形成空腔，所述活动块和钩体的铰接端设置在空腔内。
进一步地，所述连杆固定设于所述活动块的端部，且所述连杆与所述释放动作机构之间相配合。
进一步地，所述释放动作机构的底端固定有螺母块，所述螺母块能够随着所述释放动作机构同步旋转，所述螺母块螺合设有丝杆轴的一端，所述丝杆轴的另一端固定设有第一齿条的一端，所述第一齿条固定设有第二齿条；
所述侧板与所述钩体之间的转接轴侧部固定有轴齿轮，所述轴齿轮与所述第二齿条相啮合，且所述轴齿轮能够带动所述钩体旋转；所述侧板的侧壁还滑动设有第三齿条，所述第三齿条与所述第一齿条之间设有并同时啮合有同步齿轮，在所述第一齿条向下位移时，所述第三齿条受啮合传动作用向上位移；
所述活动块的一侧还固定有启动板，所述第三齿条的顶端固定有顶起结构，所述顶起结构能够顶起所述启动板。
进一步地，所述第一齿条的另一端固定设有传动连杆，所述传动连杆固定设有所述第二齿条；
所述第二齿条能够依次随着所述传动连杆、所述第一齿条以及所述丝杆轴的上下往复运动而同步位移。
进一步地，所述顶起结构为延迟伸缩杆；
所述第三齿条的顶端固定有所述延迟伸缩杆的一端，所述延迟伸缩杆的另一端与所述启动板相固定。
进一步地，所述直流电动机为 12 V、 24 V 或 36V 电压驱动的直流减速电机。
本发明的有益效果：
1、本发明采用遥控方式和声学命令相结合能够分别实现在水上水下控制活动块与钩体打开，使用时，只需按动遥控器上的按钮即可完成钩体和活动块的开启动作。与现有的海洋调查领域使用的拉线式释放器相比，其释放的动作及时间准确，不受外界干扰，并可有效保证操作人员与起吊设备的安全作业要求；在其用于水上操作时，与传统的电子遥控式释放钩相同，而在需要进行水下释放操作时，只需要将换能器部分加装组合，配合水上换能器，即可变为可在水下通过声学命令快速开启的水下声学遥控释放钩，实现真正意义上的一物多用，极大减少了操作成本，同时提高了操作安全性。
2、本发明控制系统由直流电动机、控制器、接收器、电源以及遥控器构成， 其中，直流电动机采用 12V 或 24V 的直流减速电机，控制器采用与直流减速电机配套的集成控制模块，便于组装和使用，能够大大的降低设备成本费用，有较大的推广应用价值；控制系统所有部件均安装于密封防水的第一壳体中，以延长控制系统在野外潮湿环境下的使用寿命。
3、释放动作机构具有多种结构和形式，利用杠杆原理可大幅提高承受的待释放物重量，均能较稳定的实现电机轴带动活动块动作，保证钩体不会出现失误，同时，释放动作机构无磨损面，降低活动块工作时的磨损，具有更好的安全性能。通过连杆与固定器实现的释放动作机构，可完全依靠直流电动机的正转或者反转，来实现活动块与钩体的闭合或打开，尤其适合在海洋调查船等较颠簸的环境条件下使用。
4、在吊环与第一壳体之间设置有旋转机构，旋转机构包括由横板、外壳与圆环端盖构成的第二壳体，第二壳体内安装连接轴，连接轴的中部开有径向的弧形凹槽，弧形凹槽内安装弹性部件，弹性部件的外端安装制动块。在正常情况下即仪器或设备的晃动或旋转幅度较小时，制动块在弹性部件的作用下收在弧形凹槽内，连接轴带动第一壳体可正常正反转；当晃动或旋转幅度增大时， 在连接轴旋转的离心力作用下，制动块可向外弹出和外壳内壁接触，以增加连接轴与外壳的摩擦力，起到阻止其动作传递给钢缆的作用，并保持待释放物逐步恢复稳定的状态。为了进一步提高制动块与外壳的配合作用，还在外壳内壁开设与制动块对应的制动槽，或者在制动块上设置内腔，通过内腔中填充液体， 来增大连接轴旋转时对制动块的离心力作用。
附图说明
图 1 是本发明第一种实施方式的结构示意图。
图 2 是图 1 的另一种状态参考图（即所述钩体打开时的结构示意图）。
图 3 是图 1 中所述固定器的放大结构示意图。
图 4 是图 1 中所述固定器的立体图。
图 5 是图 1 中所述活动块的放大结构示意图。
图 6 是图 5 的立体图。
图 7 是本发明第二种实施方式的结构示意图。
附图标记：1-第一壳体，2-直流电动机，3-控制器，4-接收器，5-电源，6-电机轴，7-侧板，8-活动块，9-钩体，10-卡合结构，11-固定器，12-凹槽，13-连杆， 14-通道，16-卡齿，17-弧形透槽，18-吊环，19-空腔，29-释放动作机构，31-圆柱型框架，32-连接卡扣，33-水下换能器，34-水密接插件，35-声学命令接收控制模块，36-水上换能器，37-螺母块，38-丝杆轴，39-第一齿条，40-传动连杆，41-第二齿条，42-轴齿轮，43-同步齿轮，44-第三齿条，45-延迟伸缩杆，46-启动板。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图 1-6所示，本发明提供了一种水上水下两用型声电遥控释放钩，包括第一壳体 1和圆柱型框架31， 所述第一壳体 1 的下部安装释放钩组件，其内部安装直流电动机2、控制器 3、接收器 4 和电源 5，所述电源 5 分别与直流电动机 2 和控制器 3 的供电端连接， 用于提供工作电源，控制器 3 的信号输入端连接接收器 4，控制器 3 的信号输出端连接直流电动机 2 的驱动器，所述直流电动机 2 的电机轴 6 向下伸出第一壳体 1，所述接收器 4通过信号连接有一个控制器；所述释放钩组件包括侧板 7、钩体 9 和活动块8，侧板 7 上部与第一壳体1 固定，其上部一侧与活动块 8 铰接，侧板 7 下部与钩体 9一端铰接，所述活动块 8 靠近与侧板 7 铰接点的端部设有与钩体 9 自由端配合的卡合结构 10，活动块 8 的另一端与电机轴 6 之间设置释放动作机构 29，所述释放动作机构29 可控制活动块 8 与钩体 9 自由端分离，通过释放动作机构 29 使活动块 8 与钩体 9形成杠杆动作结构；所述圆柱型框架31与所述第一壳体 1 之间可分离式固接，所述圆柱型框架31内部固定设有水下换能器33，所述水下换能器33远程配对有水上换能器36，所述水上换能器36通过电缆连接有控制开关；所述第一壳体 1的内部还固定有声学命令接收控制模块35，所述声学命令接收控制模块35的供电端与电源 5 连接，用于提供声学命令接收控制模块35的工作电源，所述声学命令接收控制模块35的信号输入端通过电缆及水密接插件34连接水下换能器33，所述声学命令接收控制模块35的信号输出端连接直流电动机 2 的驱动器，以此实现通过声学传递完成水下开钩动作；水密接插件34能够实现信号传输，同时具有供电功能。
具体而言，本发明在水上工作时采用遥控方式可实现远程操作，通过释放动作机构 29 控制活动块 8 与钩体 9 打开，活动块 8 对钩体 9 形成杠杆动作结构，进而可大幅提高所能承受的待释放物重量。只需远程按动遥控器上的按钮即可完成钩体 9和活动块8的开启动作，其释放的动作及时间准确，不受外界干扰，并可有效保证操作人员与起吊设备的安全作业要求。本释放器使用时，先将吊环 18 与起吊绞车连接，接着使用遥控器通过控制器 3 启动直流电动机 2 打开释放动作机构 29，将待投放的仪器或设备稳固连接于钩体后，使用遥控器锁定释放动作机构 29；待起吊绞车将其吊起至指定释放位置后，远程按动遥控器启动直流电动机 2 驱动释放动作机构 29 动作完成仪器或设备的投放。工作结束后，使用起吊绞车回收该释放器，并对其部件进行清洁、电源 5 用的聚合物电池充电等维护。
为了保证在海洋潮湿和腐蚀等环境下的使用，第一壳体 1 采用密封防水结构，电机轴 6 与第一壳体 1 之间安装有密封圈。同时，为了遥控信号的接收，接收器安装在第一壳体的侧面并突出于第一壳体侧壁。为确保其在水下的水密性，将第一壳体 1设为与圆柱型框架31能够稳定密封的圆柱形壳体。
本发明在水下工作时采用声学命令完成水下开钩动作时，只需要将水密接插件34的信号传输端连接水下换能器33，并将圆柱型框架31借助设于圆柱型框架31的连接卡扣32与第一壳体 1 加装组合，配合经电缆延伸至水面下的水上换能器36，即可变为可在水下通过声学命令快速开启的水下声学遥控释放钩，实现真正意义上的一物多用，极大减少了操作成本，同时提高了操作安全性。
声学遥控释放钩使用前，先将设于圆柱型框架31的吊环18与起吊绞车连接，接着使用遥控器操作释放钩打开，将待释放的仪器设备稳固连接于释放钩后，锁定释放钩。待第一壳体 1 、圆柱型框架31及其附带结构下放到水下指定深度或海底时，将水上换能器36放入水面下，使用已经放入水中的水上换能器36的电缆末端控制开关发送声学命令，经水中声能传递，水下换能器33接收到声学命令信号，并通过电缆进一步传递至安装在第一壳体1 中的声学命令接收控制模块35，声学命令接收控制模块35接收到声学命令后，启动第一壳体 1内部直流电动机2，通过直流电动机2带动释放动作机构29旋转，直至释放钩松开并释放设备。工作结束后，使用绞车回收释放钩，并按需进行释放钩组件清洁、聚合物锂电池充电等维护操作。当释放器缺电时，可使用专用电缆，通过连接水下换能器33的水密接插件34进行充电。
更为具体地，请继续参考图 1-6 ，本实施例中的释放动作机构 29 包括设置在电机轴 6 下端的固定器 11，活动块 8 的端部设置凹槽 12，所述固定器 11 伸入凹槽 12内；所述凹槽 12 内设置横向的连杆 13，连杆 13 两端与活动块固定；所述固定器 11 包括对称设置的卡齿 16，卡齿 16 上部开设弧形透槽 17，两个卡齿 16 上的弧形透槽17 相对并形成容置连杆的通道 14，所述电机轴 6 动作时可将连杆 13 从卡齿 16内脱落或者将连杆 13 与卡齿 16 固定。
另外释放动作机构 29 也可采用如下结构：包括设置在电机轴 6 下端的外螺纹，活动块 8 的端部设置有与外螺纹配合的螺孔，电机轴 6 动作时可推动活动块 8 端部绕另一端向下移动。相对于第一种方式中的释放动作机构 29，第二种方式中，采用电机轴 6下端的外螺纹与外螺纹配合的螺孔，存在电机轴 6 在动作时易与螺孔发生摩擦的问题，但便于活动块 8 与钩体 9 的卡合操作，效率较高；而第一种方式中，弧形透槽 17 加工工艺较为复杂，会增加加工的难度和成本，但可通过直流电动机 6 的正反转控制连杆 13 与固定器 11 的卡合或分离，从而将活动块 8 与钩体 9 闭合或开启实现释放物的投放或者固定，且动作的过程磨损小。两种方式均能较稳定的实现电机轴 6 带动活动块 8 动作，保证钩体 9不会出现误动作，同时释放动作机构 29 无磨损面，降低了活动块 8 工作时的磨损，具有更好的安全性能。
其中，本实施例中直流电动机 2 采用 12V 电压供电的直流减速电机，电源5 为配套的 12V 电压的聚合物可充电电池。
进一步的，如图 3 所示，本实施例中所述侧板 7 平行设置有两块，两块侧板 7之间形成空腔 19，所述活动块 8 和钩体设置在空腔 19 内。设置 2 块侧板 7， 便于活动块 8、钩体分别与侧板 7 铰接，提高两个部件旋转动作时的稳定性。
实施例2
在实施例2中，对于与实施例1中相同的结构，给予相同的符号，省略相同的说明，实施例2在实施例1的基础上做出了改进，如图7所示，所述连杆 13直接固定设于所述活动块 8 的端部，且所述连杆 13与所述释放动作机构 29 之间相配合；所述释放动作机构 29的底端固定有螺母块37，螺母块37能够随着释放动作机构 29同步旋转，螺母块37螺合设有丝杆轴38的一端，丝杆轴38的另一端固定设有第一齿条39的一端，第一齿条39的另一端固定设有传动连杆40，传动连杆40固定设有一条第二齿条41，第二齿条41能够依次随着传动连杆40、第一齿条39以及丝杆轴38的上下往复运动而同步位移；侧板7与钩体9之间的转接轴侧部固定有轴齿轮42，轴齿轮42与第二齿条41相啮合，且轴齿轮42能够带动钩体9旋转；侧板7的侧壁还滑动设有第三齿条44，第三齿条44与第一齿条39之间设有并同时啮合有同步齿轮43，在第一齿条39向下位移时，第三齿条44受啮合传动作用向上位移；活动块 8的一侧还固定有启动板46，第三齿条44的顶端固定有延迟伸缩杆45的一端，延迟伸缩杆45的另一端与启动板46相固定，用以通过延迟伸缩杆45延缓顶起启动板46的时间，使钩体9先转回，而后活动块 8再旋转限位。
使用时，释放动作机构 29 旋转带动连杆 13向下运动，此时活动块 8在杠杆作用下张开，使得钩体9落下，同时螺母块37随释放动作机构 29 同步旋转，丝杆轴38受丝杠作用上升，第一齿条39和第二齿条41同步上升，第三齿条44下降，保证活动块 8在杠杆作用下张开，使得钩体9落下顺利完成。在需要重新收起钩体9时，控制直流电动机 2 带动释放动作机构 29 反向旋转，此时丝杆轴38下降，并进一步带动第一齿条39和第二齿条41同步下降，第二齿条41经啮合作用带动轴齿轮42反向旋转，钩体9回收，同时在同步齿轮43作用下，第三齿条44同步上升，受到延迟伸缩杆45的伸缩作用，延缓顶起启动板46，直至钩体9即将回收至初始位置，延迟伸缩杆45开始顶起顶起启动板46，在杠杆作用下，钩体9回收至原位时，活动块 8同步旋转至初始位置，即可。
本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (10)

1.水上水下两用型声电遥控释放钩，包括第一壳体；所述第一壳体的下部安装释放钩组件，其内部安装直流电动机、控制器、接收器和电源，所述电源分别与直流电动机和控制器的供电端连接，控制器的信号输入端连接接收器，控制器的信号输出端连接直流电动机的驱动器，所述直流电动机的电机轴向下伸出第一壳体；所述释放钩组件包括侧板、钩体和活动块，侧板上部与第一壳体固定，其上部一侧与活动块铰接，侧板下部与钩体一端铰接，所述活动块靠近与侧板铰接点的端部设有与钩体自由端配合的卡合结构，活动块的另一端与电机轴之间设置释放动作机构，所述释放动作机构可控制活动块与钩体自由端分离；其特征在于，所述水上水下两用型声电遥控释放钩还包括圆柱型框架；所述圆柱型框架与所述第一壳体之间可分离式固接，所述圆柱型框架内部可分离式固定设有水下换能器，所述水下换能器远程配对有水上换能器，所述水上换能器通过电缆连接有控制开关；所述第一壳体的内部设有声学命令接收控制模块，所述声学命令接收控制模块的供电端与电源连接；所述声学命令接收控制模块的信号输入端通过电缆及水密接插件连接所述水下换能器，所述声学命令接收控制模块的信号输出端连接所述直流电动机的驱动器。
2.根据权利要求 1 所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述释放动作机构包括设置在电机轴下端的外螺纹，活动块的端部设置有与外螺纹配合的螺孔，电机轴动作时可推动活动块端部绕另一端的铰接点向下移动。
3.根据权利要求 1 所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述释放动作机构包括安装在电机轴下端的固定器，固定器下方的活动块上开有凹槽，所述固定器向下伸入凹槽内；所述凹槽内设置横向的连杆，连杆两端与活动块固定；所述固定器包括对称设置的卡齿，卡齿上部开设弧形透槽，两个卡齿上的弧形透槽相对并形成容置连杆的通道，所述电机轴动作时可将连杆从卡齿内脱落或者将连杆与卡齿固定。
4.根据权利要求 1-3 任一所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述圆柱型框架的上方安装吊环。
5.根据权利要求 3 所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述侧板平行设置有两块，两块侧板之间形成空腔，所述活动块和钩体的铰接端设置在空腔内。
6.根据权利要求 5所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述连杆固定设于所述活动块的端部，且所述连杆与所述释放动作机构之间相配合。
7.根据权利要求6所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述释放动作机构的底端固定有螺母块，所述螺母块能够随着所述释放动作机构同步旋转，所述螺母块螺合设有丝杆轴的一端，所述丝杆轴的另一端固定设有第一齿条的一端，所述第一齿条固定设有第二齿条；
所述侧板与所述钩体之间的转接轴侧部固定有轴齿轮，所述轴齿轮与所述第二齿条相啮合，且所述轴齿轮能够带动所述钩体旋转；所述侧板的侧壁还滑动设有第三齿条，所述第三齿条与所述第一齿条之间设有并同时啮合有同步齿轮，在所述第一齿条向下位移时，所述第三齿条受啮合传动作用向上位移；
所述活动块的一侧还固定有启动板，所述第三齿条的顶端固定有顶起结构，所述顶起结构能够顶起所述启动板。
8.根据权利要求7所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述第一齿条的另一端固定设有传动连杆，所述传动连杆固定设有所述第二齿条；
所述第二齿条能够依次随着所述传动连杆、所述第一齿条以及所述丝杆轴的上下往复运动而同步位移。
9.根据权利要求8所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述顶起结构为延迟伸缩杆；
所述第三齿条的顶端固定有所述延迟伸缩杆的一端，所述延迟伸缩杆的另一端与所述启动板相固定。
10.根据权利要求1所述的水上水下两用型声电遥控释放钩，其特征在于，所述直流电动机为 12 V、24 V或36V 电压驱动的直流减速电机。
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