CN113968327B - 一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置。包括上伸缩软管、浮包、下伸缩软管及光纤；浮包的上端通过上连接件与上伸缩软管可分离连接；浮包的下端通过下连接件与下伸缩软管固定连接；光纤依次穿过上伸缩软管、浮包及下伸缩软管。本发明通过在危险环境下将光纤放置在装置内而达到保护的目的，提高了光纤的安全性，减少了因光纤问题而影响潜次的次数，提高了水下机器人布放的成功率。

Description

一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置

技术领域

本发明属于水下机器人技术领域，特别涉及一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置。

背景技术

ARV(Autonomous and Remotely-operated Vehicle)是一种新型水下机器人，它自带电池和光纤，可以采用自主模式或遥控模式进行工作。光纤具有损耗低、重量轻、抗干扰能力强等优点，因此光纤是现阶段实现水下机器人与水面母船实时通信的重要渠道。但与此同时，光纤质地脆，机械强度较差，并且完全半径不能过小，这样的特性导致了光纤极易受外力影响断开。而在水下机器人的工作环境中，存在大风、浪涌、洋流及其他恶劣的环境因素，这样的工作环境对光纤极不友好，经常折断从而影响数据的传输甚至影响到整个潜次。因此对光纤在海洋工作环境中的保护至关重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，该装置对光纤起到保护作用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，包括上伸缩软管、浮包、下伸缩软管及光纤；

所述浮包的上端通过上连接件与所述上伸缩软管连接，所述上连接件受到超过设定值的拉力后会分离；

所述浮包的下端通过下连接件与所述下伸缩软管固定连接；

所述光纤依次穿过上伸缩软管、浮包及下伸缩软管。

所述光纤的两端分别与压坠器和水下机器人连接；

所述上伸缩软管与所述压坠器连接；

所述下伸缩软管与所述水下机器人连接。

所述上连接件包括弹性胶圈Ⅰ、压坠对接件及浮包对接件；

所述压坠对接件与所述上伸缩软管的下端通过喉箍连接；所述浮包对接件与所述浮包的上端固定连接；

所述压坠对接件和所述浮包对接件通过弹性胶圈Ⅰ连接。

所述压坠对接件和所述浮包对接件上相对应的均设有两个通孔，所述弹性胶圈Ⅰ穿过两个通孔环绕系紧后成环状，将所述压坠对接件和所述浮包对接件连接在一起。

所述水下机器人背部设有金属凸环；

所述压坠对接件和所述浮包对接件上相对应设有穿线孔；

所述浮包通过穿过所述压坠对接件和所述浮包对接件上的穿线孔的弹性胶圈Ⅱ与所述金属凸环连接。

当所述压坠器与所述水下机器人分离后，依靠重力所述上伸缩软管被完全拉开后，所述弹性胶圈Ⅱ开始受力并被拉断；

当所述下伸缩软管被完全拉直后，所述弹性胶圈Ⅰ开始受力并被拉断。

所述下连接件包括转接件，所述转接件的一端与所述浮包的下端固定连接，另一端通过喉箍与所述下伸缩软管连接。

所述浮包包括浮力体；

所述浮力体为橄榄球形结构，且沿轴向设有用于所述光纤穿过的中心孔；

所述浮力体的两端端面均设有用于与所述上连接件和所述下连接件连接的多个螺套。

所述浮力体的两端端面均设有凸台；

所述螺套设置于所述凸台的外侧。

所述浮力体的两端均设有四个所述螺套。

本发明的优点与积极效果为：

本发明保障了光纤的稳定性。在压坠对接件和浮包分离之前，光纤被保护在伸缩软管和浮包之中，极大程度上避免了水流对光纤的直接影响，光纤在水流的作用下极易与压坠器和水下机器人发生缠绕，进而使光纤受力拉断，影响通信。当上伸缩软管和下伸缩软管拉长后，保证了光纤的出纤端远离压坠器与水下机器人，避免了光纤在水流的影响下发生缠绕，从而保证水下机器人布放的成功率。

本发明具有良好的通用性。对于使用光纤的水下机器人，当利用压坠器或类似设备时，均可直接采用本发明，无需更改。

本发明精简了作业人员。使用压坠器后，光纤可以稳定的在水下释放，无需人员在水面进行监控。

本发明节约光纤。使用压坠器在水中进行分离，会减少水下机器人独立下潜的深度，进而减少光纤的使用。

5、本发明便于维护。本发明结构简单，无复杂结构，对于日后维护极为便利。

附图说明

图1为本发明一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置的外部结构示意图；

图2为本发明一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置的剖视图；

图3为本发明准备阶段示意图；

图4为本发明第一分离阶段示意图；

图5为本发明第二分离阶段示意图；

其中：1为上伸缩软管，2为喉箍，3为弹性胶圈Ⅰ，4为压坠对接件，5为浮包对接件，6为浮力体，7为转接件，8为下伸缩软管，9为光纤，10为螺套，11为压坠器，12为水下机器人。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，包括上伸缩软管1、浮包、下伸缩软管8及光纤9，其中浮包的上端通过上连接件与上伸缩软管1连接，上连接件受到超过设定值的拉力后会分离；浮包的下端通过下连接件与下伸缩软管8固定连接；光纤9依次穿过上伸缩软管1、浮包及下伸缩软管8。

如图3所示，本发明的实施例中，光纤9的两端分别与压坠器11和水下机器人12连接，上伸缩软管1与压坠器11连接，下伸缩软管8与水下机器人12连接。

如图2所示，本发明的实施例中，浮包包括浮力体6；浮力体6为橄榄球形结构，且沿轴向设有用于光纤9穿过的中心孔；浮力体6的两端端面均设有用于与上连接件和下连接件连接的多个螺套10。

进一步地，浮力体6的两端端面均设有凸台，螺套10设置于凸台的外侧。

本实施例中，浮力体6的两端均设有四个螺套10，

如图2-3所示，本发明的实施例中，上连接件包括弹性胶圈Ⅰ3、压坠对接件4及浮包对接件5，其中压坠对接件4与上伸缩软管1的下端通过喉箍2连接，浮包对接件5与浮包的上端固定连接；压坠对接件4和浮包对接件5通过弹性胶圈Ⅰ3连接。

具体地，压坠对接件4和浮包对接件5上相对应的均设有两个通孔，弹性胶圈Ⅰ3穿过两个通孔环绕系紧后成环状，将压坠对接件4和浮包对接件5连接在一起。

进一步地，水下机器人背部设有金属凸环；压坠对接件4和浮包对接件5上相对应设有穿线孔；浮包通过穿过压坠对接件4和浮包对接件5上的穿线孔的弹性胶圈Ⅱ与金属凸环连接。

如图2-3所示，本发明的实施例中，下连接件包括转接件7，转接件7的一端与浮包的下端固定连接，另一端通过喉箍2与下伸缩软管8连接。

具体地，上伸缩软管1由塑料和金属制成，主体部分为塑料，有金属丝螺旋缠绕，具有伸缩性。上伸缩软管1的两端通过喉箍2分别与压坠器11和压坠对接件4连接。压坠对接件4为锥体，压坠对接件4用于喉箍固定处设计有凹槽，喉箍2嵌设于凹槽内，便于喉箍2固定卡住，完成拉伸动作。压坠对接件4的下端面与浮包对接件5接触。浮包对接件5为环形，套设于浮力体6上端的凸台上，且通过螺栓与浮力体6上端的四个螺套10连接。

具体地，转接件7整体成薄壁锥形结构，转接件7用于喉箍固定处设计有凹槽，便于喉箍固定卡住，完成拉伸动作。转接件7通过螺栓与浮力体6下端的四个螺套10连接，转接件7与下伸缩软管8通过喉箍2连接。弹性胶圈Ⅰ3和弹性胶圈Ⅱ均采用乳胶圈。

下伸缩软管8材料与上伸缩软管1相同，一端通过喉箍与转接件7连接，另一端通过喉箍与水下机器人12连接。光纤9上端由压坠器11引出，依次穿过上伸缩软管1、压坠对接件4、浮包对接件5、浮力体6、转接件7及下伸缩软管8后进入水下机器人11。所有零件均进行了通过性设计，方便光纤9穿过。

本发明提供的一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置的工作原理为：

如图1、图3所示，此时为准备阶段，水下机器人12放置于甲板上，压坠器11起吊至水下机器人12背部。上伸缩软管1通过喉箍2一端固定在压坠器11上，另一端固定在压坠对接件4上。下伸缩软管2通过喉箍2一端固定在浮包上，另一端固定在水下机器人12上。所选用伸缩软管的伸缩率为2.5：1，此时软管处于压缩状态，放置于水下机器人12的背部。由于伸缩软管拉伸需要一定的拉力，因此伸缩软管会保持压缩状态。压坠器11和水下机器人12均匀光纤，首先将两端光纤熔接，之后将压坠对接件4和浮包对接件7平面贴紧，保持同轴。弹性胶圈Ⅰ3穿过压坠对接件4和浮包对接件7的两个通孔，环绕系紧后成环状，将二者固定为一个整体。水下机器人12的背部有金属凸环，弹性胶圈Ⅱ穿过压坠对接件4和浮包对接件7单侧的穿线孔以及水下机器人背部的金属凸环，环绕系紧后成环状。此时，整体被固定在水下机器人12的背部。

压坠器11和水下机器人12一同起吊缓慢入水，此时压坠对接件4和浮包均被固定在水下机器人12的背部，海浪的力不足以将皮筋拉断，因此整个系统可以稳定的入水，光纤9被保护在内部，不受海面海浪和海风影响。

当压坠器11和水下机器人12在水下一同下放时，光纤9同样被保护在伸缩软管中，不受浅层生物及洋流等恶劣环境因素的影响。

待下放到指定深度后，压坠器11会和水下机器人12进行分离。

如图4所示，当压坠器11与水下机器人12分离后，依靠重力，上伸缩软管1被拉开，此时，两条弹性胶圈Ⅰ3均完好。当上伸缩软管1被完全拉开后，连接浮包和水下机器人12的弹性胶圈Ⅱ开始受力并被拉断。此时，压坠连接件4和浮包之间的弹性胶圈Ⅰ3扔完好。之后，下伸缩软管8也被拉开。

如图5所示，当下伸缩软管8被完全拉直，压坠连接件4和浮包之间的弹性胶圈Ⅰ3开始受力并被拉断。压坠连接件4和浮包彻底分离，光纤9暴露在海水中。此时深度已足够避开浅层水流，避免了浅层水流的影响。上伸缩软管1与下伸缩软管8彻底拉伸后足够长，可避免压坠对接件4与压坠器11的缠绕、浮包与水下机器人12的缠绕，从而对光纤9进行保护。

综上所述，本发明提供的一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，主要应用于水下光纤布放，通过在危险环境下将光纤放置在装置内而达到保护的目的。对光纤的入水、下潜、分离及作业等阶段均进行了保护，提高了光纤的安全性，减少了因光纤问题而影响潜次的次数，提高了水下机器人布放的成功率。同时本发明结构简单可靠，便于维护，并且可以在提高稳定性的情况下精简作业人员数量。

以上所述仅为本发明的实施方式，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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，包括上伸缩软管（1）、浮包、下伸缩软管（8）及光纤（9）；

所述浮包的上端通过上连接件与所述上伸缩软管（1）连接，所述上连接件受到超过设定值的拉力后会分离；

所述浮包的下端通过下连接件与所述下伸缩软管（8）固定连接；

所述光纤（9）依次穿过上伸缩软管（1）、浮包及下伸缩软管（8）；

所述光纤（9）的两端分别与压坠器（11）和水下机器人（12）连接；

所述上伸缩软管（1）与所述压坠器（11）连接；

所述下伸缩软管（8）与所述水下机器人（12）连接；

所述上连接件包括弹性胶圈Ⅰ（3）、压坠对接件（4）及浮包对接件（5）；

所述压坠对接件（4）与所述上伸缩软管（1）的下端通过喉箍（2）连接；所述浮包对接件（5）与所述浮包的上端固定连接；

所述压坠对接件（4）和所述浮包对接件（5）通过弹性胶圈Ⅰ（3）连接。

2.根据权利要求1所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述压坠对接件（4）和所述浮包对接件（5）上相对应的均设有两个通孔，所述弹性胶圈Ⅰ（3）穿过两个通孔环绕系紧后成环状，将所述压坠对接件（4）和所述浮包对接件（5）连接在一起。

3.根据权利要求2所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述水下机器人背部设有金属凸环；

所述压坠对接件（4）和所述浮包对接件（5）上相对应设有穿线孔；

所述浮包通过穿过所述压坠对接件（4）和所述浮包对接件（5）上的穿线孔的弹性胶圈Ⅱ与所述金属凸环连接。

4.根据权利要求3所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，当所述压坠器（11）与所述水下机器人（12）分离后，依靠重力所述上伸缩软管（1）被完全拉开后，所述弹性胶圈Ⅱ开始受力并被拉断；

当所述下伸缩软管（8）被完全拉直后，所述弹性胶圈Ⅰ（3）开始受力并被拉断。

5.根据权利要求1所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述下连接件包括转接件（7），所述转接件（7）的一端与所述浮包的下端固定连接，另一端通过喉箍（2）与所述下伸缩软管（8）连接。

6.根据权利要求1所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述浮包包括浮力体（6）；

所述浮力体（6）为橄榄球形结构，且沿轴向设有用于所述光纤（9）穿过的中心孔；

所述浮力体（6）的两端端面均设有用于与所述上连接件和所述下连接件连接的多个螺套（10）。

7.根据权利要求6所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述浮力体（6）的两端端面均设有凸台；

所述螺套（10）设置于所述凸台的外侧。

8.根据权利要求6所述的水下机器人用伸缩光纤浮包对接装置，其特征在于，所述浮力体（6）的两端均设有四个所述螺套（10）。

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