CN113895598A - 一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置及操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置及操作方法，包括预埋桩，预埋桩的内部底面位置焊接有限位凸台，位于限位凸台上方位置配合插入有坐底支杆，坐底支杆分为下半部分和上半部分，下半部分为空心薄壁结构，上半部分为实心结构，坐底支杆外壁面上套有高强度增强软管，高强度增强软管的上方通过上紧固环与上半部分处连接，高强度增强软管的下方通过下紧固环与下半部分处连接，位于高强度增强软管的外部并在上紧固环和下紧固环之间焊接有多根钢索；坐底支杆的上半部分的底部形成有隔板，隔板的底面中心位置焊接有连接杆，连接杆的圆周方向设置有多个刺针支杆，与刺针支杆对应位置的坐底支杆的外壁面上设置有多个流水孔，工作方便可靠。

Description

一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置及操作方法
技术领域
本发明涉及载人潜水器辅助设备技术领域，尤其是一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置及操作方法。
背景技术
当深海潜器长期坐底时，为了避免海流扰动出现的水下漂移，可以采用海底预埋桩，潜器伸出限位支杆插入预埋桩来实现。但是，大型潜器操纵响应较慢，坐底工况水动力性能复杂，导致控制精度较低，给支杆精确插入预埋桩孔带来了较大困难。因此，圆柱预埋桩的直径会稍大于支杆直径，导致下潜过程中支杆受到的水动力阻力较小。所以，整个插入预埋桩的过程中，完全靠艇体自身运动控制，艇体的水平位置和下潜速度都难以精确控制。目前，采用的中空圆柱管作为坐底支杆的方案具有以下问题：
潜器水平位置控制不精确，会导致支杆偏斜，轻则产生侧壁摩擦，重则出现支杆折断。当潜器排水量较大时，较小的速度触底也会导致支杆受到极大的冲击，给结构安全带来严重隐患。当支杆插入预埋桩后，泥沙容易堆积在预埋桩底部，增大离底的吸附力，导致上浮拔出支杆困难。因此，迫切需求一种既能解决以上问题，又能实现成本低廉、结构简单、安全可靠的新装置。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置及操作方法，从而利用下潜产生的水动力推动坐底支杆四周高强度增强软管膨胀，增加与壁面的的摩擦力，避免过快下潜，减小支杆触底时的冲击，提高了结构的安全性。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，包括预埋桩，所述预埋桩为顶部是敞口的中空圆柱体结构，所述预埋桩的底部封闭，预埋桩的内部底面位置焊接有限位凸台，位于限位凸台上方位置配合插入有坐底支杆，所述坐底支杆分为下半部分和上半部分，下半部分为空心薄壁结构，上半部分为实心结构，所述坐底支杆外壁面上套有高强度增强软管，所述高强度增强软管的上方通过上紧固环与上半部分处连接，所述高强度增强软管的下方通过下紧固环与下半部分处连接，位于高强度增强软管的外部并在上紧固环和下紧固环之间焊接有多根钢索；坐底支杆的上半部分的底部形成有隔板，所述隔板的底面中心位置焊接有连接杆，所述连接杆的圆周方向设置有多个刺针支杆，与刺针支杆对应位置的坐底支杆的外壁面上设置有多个流水孔。
其进一步技术方案在于：
所述限位凸台为实心的圆柱体结构。
所述限位凸台与预埋桩同轴设置。
所述上紧固环和下紧固环的结构相同，均成环状抱紧在高强度增强软管的外部。
所述上紧固环的接口处通过上螺栓锁紧，所述下紧固环的接口处通过下螺栓锁紧。
所述刺针支杆的底部为圆柱体结构，头部为尖头。
一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置的操作方法，包括如下操作步骤：
(一)下潜坐底状态：
当潜器伸出坐底支杆后，在还没有插入预埋桩之前，由于下潜速度较小，坐底支杆周围水域开阔，坐底支杆内部的水压增加较小，不足以推动高强度增强软管鼓起，钢索水下呈负浮力，处于自由悬垂状态，压在高强度增强软管上，此时高强度增强软管和钢索自由悬垂；
在下潜过程中，坐底支杆一旦部分插入到预埋桩内后，会挤压预埋桩内的水外流，也会导致坐底支杆内部的水压升高，坐底支杆内部的水通过多个流水孔进入高强度增强软管与坐底支杆之间的间隙，推动高强度增强软管鼓起，高强度增强软管填充了坐底支杆与预埋桩之间的间隙，当潜器晃动时，坐底支杆也同样晃动，高强度增强软管具有压力，起到了缓冲的作用，高强度增强软管完全包裹坐底支杆，坐底支杆插入到限位凸台上；
(二)离底状态：
当深潜器离底时，坐底支杆拔出时，预埋桩底部如果有泥沙沉积，会阻碍水流流入坐底支杆内部，导致坐底支杆内部会形成负压，增加吸附力，一旦形成负压，坐底支杆上方的高强度增强软管内的水会被收入坐底支杆内部，减小内外压差，极端情况下，内部负压过大，高强度增强软管会通过流水孔凹陷进入坐底支杆内部，与内部的刺针支杆接触，此时，高强度增强软管会刺破，水流可流入坐底支杆内部，完全消除内外压差，内外压差减小，离底吸附力也大幅减小，上浮。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，利用下潜产生的水动力推动坐底支杆四周高强度增强软管膨胀，增加与壁面的的摩擦力，避免过快下潜，减小支杆触底时的冲击，提高了结构的安全性。
此外，鼓起的高强度增强软管还可以保持内部支杆与外部预埋圆柱桩同轴，实现触底时与限位凸台对中。离底时，高强度增强软管内凹减小了内部负压，极端情况下，凹陷程度较大会被内部的针刺破，实现内外水流通，消除负压，从而减小离底时的吸附力。
同时，本发明还具备如下优势：
(1)该装置结构简单、成本低廉、安装方便，为深海潜器坐离底提供了新的方法和装置。
(2)可以避免潜器坐底时下潜速度过快，减小坐底支杆与预埋桩之间的冲击力。
(3)坐底时，可以保持坐底支杆与预埋桩圆柱筒、筒内限位凸台对中，减小坐底支杆偏斜引发的摩擦与结构破坏，方便插入限位凸台上。
(4)离底时，自动减小或者消除坐底支杆内外压差，减小离底吸附力。
(5)成本低廉、结构简单，便于批量生产。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中A部的局部放大图。
图3为图1中A部的局部放大图(坐底支杆局部半剖)。
图4为本发明坐底支杆的安装示意图。
图5为本发明坐底支杆的内部结构示意图。
其中：1、预埋桩；2、限位凸台；3、坐底支杆；4、下螺栓；5、上螺栓；6、上紧固环；7、下紧固环；8、钢索；9、高强度增强软管；10、刺针支杆；11、流水孔；12、隔板；13、连接杆。
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5所示，本实施例的用于深海潜水器的坐离底支杆装置，包括预埋桩1，预埋桩1为顶部是敞口的中空圆柱体结构，预埋桩1的底部封闭，预埋桩1的内部底面位置焊接有限位凸台2，位于限位凸台2上方位置配合插入有坐底支杆3，坐底支杆3分为下半部分和上半部分，下半部分为空心薄壁结构，上半部分为实心结构，坐底支杆3外壁面上套有高强度增强软管9，高强度增强软管9的上方通过上紧固环6与上半部分处连接，高强度增强软管9的下方通过下紧固环7与下半部分处连接，位于高强度增强软管9的外部并在上紧固环6和下紧固环7之间焊接有多根钢索8；坐底支杆3的上半部分的底部形成有隔板12，隔板12的底面中心位置焊接有连接杆13，连接杆13的圆周方向设置有多个刺针支杆10，与刺针支杆10对应位置的坐底支杆3的外壁面上设置有多个流水孔11。
限位凸台2为实心的圆柱体结构。
限位凸台2与预埋桩1同轴设置。
上紧固环6和下紧固环7的结构相同，均成环状抱紧在高强度增强软管9的外部。
上紧固环6的接口处通过上螺栓5锁紧，下紧固环7的接口处通过下螺栓4锁紧。
刺针支杆10的底部为圆柱体结构，头部为尖头。
本实施例的用于深海潜水器的坐离底支杆装置的操作方法，包括如下操作步骤：
(一)下潜坐底状态：
当潜器伸出坐底支杆3后，在还没有插入预埋桩1之前，由于下潜速度较小，坐底支杆3周围水域开阔，坐底支杆3内部的水压增加较小，不足以推动高强度增强软管9鼓起，钢索8水下呈负浮力，处于自由悬垂状态，压在高强度增强软管9上，此时高强度增强软管9和钢索8自由悬垂；
在下潜过程中，坐底支杆3一旦部分插入到预埋桩1内后，会挤压预埋桩1内的水外流，也会导致坐底支杆3内部的水压升高，坐底支杆3内部的水通过多个流水孔11进入高强度增强软管9与坐底支杆3之间的间隙，推动高强度增强软管9鼓起，高强度增强软管9填充了坐底支杆3与预埋桩1之间的间隙，当潜器晃动时，坐底支杆3也同样晃动，高强度增强软管9具有压力，起到了缓冲的作用，高强度增强软管9完全包裹坐底支杆3，坐底支杆3插入到限位凸台2上；
(二)离底状态：
当深潜器离底时，坐底支杆3拔出时，预埋桩1底部如果有泥沙沉积，会阻碍水流流入坐底支杆3内部，导致坐底支杆3内部会形成负压，增加吸附力，一旦形成负压，坐底支杆3上方的高强度增强软管9内的水会被收入坐底支杆3内部，减小内外压差，极端情况下，内部负压过大，高强度增强软管9会通过流水孔11凹陷进入坐底支杆3内部，与内部的刺针支杆10接触，此时，高强度增强软管9会刺破，水流可流入坐底支杆3内部，完全消除内外压差，内外压差减小，离底吸附力也大幅减小，上浮。
本发明所述的用于深海潜水器的坐离底支杆装置的具体结构和功能如下：
主要包括预埋桩1、限位凸台2、坐底支杆3、下螺栓4、上螺栓5、下紧固环6、上紧固环7、钢索8、高强度增强软管9、刺针支杆10、流水孔11、隔板12。
其中，预埋桩1为中空圆柱筒，下方封闭，内部底面焊接圆柱形限位凸台2，限位凸台2与预埋桩1圆柱筒同轴。
高强度增强软管9通过上下两个紧固圆环固定在坐底支杆3上，多根钢索8均匀的焊接到上下两个紧固环上。
坐底支杆3上开有多个流水孔11，流水孔11均位于高强度增强软管9的覆盖之下。
坐底支杆3为中空圆柱筒，在流水孔11上方一段距离处有隔板12焊接封闭，刺针支杆10焊接于隔板12上。
实际工作过程中：
(a)下潜坐底状态：
当潜器伸出坐底支杆3后，在还没有插入预埋桩1之前，由于下潜速度较小，坐底支杆3周围水域开阔，坐底支杆3内部的水压增加较小，不足以推动高强度增强软管9鼓起。钢索8水下呈负浮力，处于自由悬垂状态，压在高强度增强软管9上，此时高强度增强软管9和钢索8自由悬垂。
在下潜过程中，坐底支杆3一旦部分插入到预埋桩1的圆柱筒内后，会挤压预埋桩1圆筒内的水外流，也会导致坐底支杆3圆筒内部的水压升高。坐底支杆3圆筒内部的水通过多个流水孔11进入高强度增强软管9与坐底支杆3之间的间隙，推动高强度增强软管9鼓起。下潜速度越大，水流的压力越大，高强度增强软管9鼓起程度越大。高强度增强软管9鼓起程度越大，高强度增强软管9与预埋桩1内壁形成间隙越小，预埋桩1内的水往外流出不畅，会导致水压继续增加，也会进一步促进高强度增强软管9鼓起。最终会导致高强度增强软管9完全填充坐底支杆3与预埋桩1之间的间隙。高强度增强软管9鼓起时，钢索8自然裸露在高强度增强软管9外面。钢索8处于高强度增强软管9与预埋桩1筒壁间，导致水流仍能从钢索8形成的缝隙流出，此时，潜器则缓慢下潜。下潜速度越大，水压越高，高强度增强软管9与预埋桩1内壁的压力越大，摩擦力也越大，起到了减缓下潜速度的作用。高强度增强软管9填充了支杆与预埋桩1的间隙，当潜器晃动时，坐底支杆3也同样晃动，高强度增强软管9具有一定的压力，起到了缓冲的作用，避免了坐底支杆3与预埋桩1之间碰撞干涉，也避免了支杆严重偏斜，出现折断。高强度增强软管9完全包裹坐底支杆3，在水压的作用下四周均匀分布，具有维持坐底支杆3与预埋桩1圆柱筒和底部的限位凸台2同轴，便于坐底支杆3插入到限位凸台2。
(b)离底状态
当深潜器离底时，该装置可以减小或者消除坐底支杆3内部的负压，因而可以减小吸附力，便于上浮。具体实施如下，当深潜器坐底支杆3往拔出时，预埋桩1底部如果有泥沙沉积，会阻碍水流流入坐底支杆3内部，导致坐底支杆3内部会形成负压，增加吸附力。而在本装置中，一旦形成负压，坐底支杆3上方的高强度增强软管9内的水会被收进坐底支杆3内部，减小内外压差。极端情况下，内部负压过大，高强度增强软管9会通过流水孔11凹陷进入坐底支杆3内部，与内部的刺针支杆10接触，此时，高强度增强软管9会刺破，水流可流入坐底支杆3内部，完全消除内外压差。内外压差减小，离底吸附力也大幅减小，便于上浮。
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 (7)

1.一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：包括预埋桩(1)，所述预埋桩(1)为顶部是敞口的中空圆柱体结构，所述预埋桩(1)的底部封闭，预埋桩(1)的内部底面位置焊接有限位凸台(2)，位于限位凸台(2)上方位置配合插入有坐底支杆(3)，所述坐底支杆(3)分为下半部分和上半部分，下半部分为空心薄壁结构，上半部分为实心结构，所述坐底支杆(3)外壁面上套有高强度增强软管(9)，所述高强度增强软管(9)的上方通过上紧固环(6)与上半部分处连接，所述高强度增强软管(9)的下方通过下紧固环(7)与下半部分处连接，位于高强度增强软管(9)的外部并在上紧固环(6)和下紧固环(7)之间焊接有多根钢索(8)；坐底支杆(3)的上半部分的底部形成有隔板(12)，所述隔板(12)的底面中心位置焊接有连接杆(13)，所述连接杆(13)的圆周方向设置有多个刺针支杆(10)，与刺针支杆(10)对应位置的坐底支杆(3)的外壁面上设置有多个流水孔(11)。
2.如权利要求1所述的一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：所述限位凸台(2)为实心的圆柱体结构。
3.如权利要求1所述的一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：所述限位凸台(2)与预埋桩(1)同轴设置。
4.如权利要求1所述的一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：所述上紧固环(6)和下紧固环(7)的结构相同，均成环状抱紧在高强度增强软管(9)的外部。
5.如权利要求1所述的一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：所述上紧固环(6)的接口处通过上螺栓(5)锁紧，所述下紧固环(7)的接口处通过下螺栓(4)锁紧。
6.如权利要求1所述的一种用于深海潜水器的坐离底支杆装置，其特征在于：所述刺针支杆(10)的底部为圆柱体结构，头部为尖头。
7.一种利用权利要求1所述的用于深海潜水器的坐离底支杆装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：
(一)下潜坐底状态：
当潜器伸出坐底支杆(3)后，在还没有插入预埋桩(1)之前，由于下潜速度较小，坐底支杆(3)周围水域开阔，坐底支杆(3)内部的水压增加较小，不足以推动高强度增强软管(9)鼓起，钢索(8)水下呈负浮力，处于自由悬垂状态，压在高强度增强软管(9)上，此时高强度增强软管(9)和钢索(8)自由悬垂；
在下潜过程中，坐底支杆(3)一旦部分插入到预埋桩(1)内后，会挤压预埋桩(1)内的水外流，也会导致坐底支杆(3)内部的水压升高，坐底支杆(3)内部的水通过多个流水孔(11)进入高强度增强软管(9)与坐底支杆(3)之间的间隙，推动高强度增强软管(9)鼓起，高强度增强软管(9)填充了坐底支杆(3)与预埋桩(1)之间的间隙，当潜器晃动时，坐底支杆(3)也同样晃动，高强度增强软管(9)具有压力，起到了缓冲的作用，高强度增强软管(9)完全包裹坐底支杆(3)，坐底支杆(3)插入到限位凸台(2)上；
(二)离底状态：
当深潜器离底时，坐底支杆(3)拔出时，预埋桩(1)底部如果有泥沙沉积，会阻碍水流流入坐底支杆(3)内部，导致坐底支杆(3)内部会形成负压，增加吸附力，一旦形成负压，坐底支杆(3)上方的高强度增强软管(9)内的水会被收入坐底支杆(3)内部，减小内外压差，极端情况下，内部负压过大，高强度增强软管(9)会通过流水孔(11)凹陷进入坐底支杆(3)内部，与内部的刺针支杆(10)接触，此时，高强度增强软管(9)会刺破，水流可流入坐底支杆(3)内部，完全消除内外压差，内外压差减小，离底吸附力也大幅减小，上浮。
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