CN113978676B - 一种适用于无人潜器的水下自锁机构 - Google Patents

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本发明涉及自锁机构，具体地说是一种适用于无人潜器的水下自锁机构，对接筒内部顶端设有对接弹簧，对接弹簧的下方设有固接于对接筒内壁上的封闭环套，封闭环套沿圆周方向均匀设有多组密封套，对接杆外表面的尾端沿圆周方向均匀设有与密封套数量相等、一一对应的锁紧销；每组密封套上均开设有滑道，滑道的起始端位于密封套的尾端，滑道的终止端与起始端之间在密封套的径向上具有间距，且滑道终止端朝向密封套尾端连通有锁紧槽，锁紧槽与滑道的终止端相连通。本发明可以有效锁紧对接的筒杆机构，利用弹簧和锁紧销进行自锁，仅需要前进的推力就可完成锁紧，具有方便快捷、稳定性强的优点。

Description

一种适用于无人潜器的水下自锁机构
技术领域
本发明涉及自锁机构，具体地说是一种适用于无人潜器的水下自锁机构。
背景技术
海洋占据了地球的70％的面积,随着人类科技的迅速发展,人们迫切需要探索海洋中的各种资源,海洋成为了人们必须探索的领域。但是海下恶劣的环境存在各种各样的潜在威胁,为了节省大量的人力和财力成本,合理的水下作业装备器械就成了海洋探索的最佳选择。然而，水下的探索存在一个最大的问题,就是频繁的水下连接问题,这个问题广泛存在无人潜器等水下作业装置中,而水下连接的一个关键问题就是需要将对接杆和对接筒锁紧。
现阶段,大多数水下锁紧机构都是参考其他同类的靠电力控制或液压控制的复杂控制结构,很少有企业会花费人力物力去对其进行研发工作；这导致水下锁紧技术的研发力量相较薄弱，并缺乏大量专业型技术人才,严重束缚了水下锁紧机构的使用寿命以及整体性能的提升。如今,随着水下锁紧技术的发展,国内外各大水下仪器制造厂正不断追求更具可靠性、经济性及简便性的水下锁紧机构,这对水下连接装置以及锁紧机构的稳定性能和使用寿命有了更高的要求。传统的依靠电力控制或液压控制的锁紧机构不在具有明显的竞争力,原有的产品市场和技术优势受到严重的威胁。因此，将水下锁紧机构的控制方式改为自锁形式来提升水下锁紧装置的稳定性,对水下装置制造和海洋资源探索的发展起着至关重要的作用。
目前，市场上应用最广的是利用电力或液压控制装置锁紧的锁紧机构,而大多数的工程技术人员在设计水下锁紧机构的结构都是一成不变的,这将导致生产出的锁紧机构很难满足未来水下连接装置所需要的稳定性能,依靠额外的控制系统会使控制系统不可控因素增多，且容易出现连接意外失效的情况。在整个水下锁紧机构中,利用机械结构进行自锁可以有效地避开额外的控制系统,因此研究水下锁紧机构的内部自锁结构能起到重要的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于无人潜器的水下自锁机构。该水下自锁机构经久耐用、稳定性强、且不需要复杂的电力或液压操作系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括对接弹簧、锁紧销、封闭环套、对接杆及对接筒，其中对接筒内部顶端设有对接弹簧，所述对接弹簧的下方设有固接于对接筒内壁上的封闭环套，所述封闭环套沿圆周方向均匀设有多组密封套，所述对接杆外表面的尾端沿圆周方向均匀设有与密封套数量相等、一一对应的锁紧销；每组所述密封套上均开设有滑道，所述滑道的起始端位于密封套的尾端，所述滑道的终止端与起始端之间在密封套的径向上具有间距，且所述滑道终止端朝向密封套尾端连通有锁紧槽，所述锁紧槽与滑道的终止端相连通，所述对接杆在与对接筒对接过程中，所述对接杆在滑道的约束下具有同时向对接弹簧前进及同时转动的自由度，所述锁紧销由所对应的滑道起始端移动至滑道终止端，所述对接杆与对接弹簧抵接，所述锁紧销在对接弹簧的作用下弹至锁紧槽内，实现自锁。
其中：所述滑道包括相互连通的空间A及空间B，所述空间A为滑道的起始端，所述空间B为滑道的终止端；所述空间A的一侧为单倾斜锥台A、另一侧为柱边B，所述空间B的一侧为单倾斜锥台B、另一侧为柱边C，所述单倾斜锥台A与单倾斜锥台B之间通过柱边A连接，所述柱边A与柱边B之间留有供锁紧销通过的间距，且所述柱边B的前端与柱边A部分重叠；所述锁紧槽位于空间B朝向密封套尾端的下方，且与所述空间B相连通。
所述锁紧槽一侧边为柱边C向密封套尾端延伸形成。
所述锁紧销为等腰三角形，所述等腰三角形底边的长度方向与密封套轴向同向，所述等腰三角形位于前端的一个腰在进入空间A后始终与所述单倾斜锥台A抵接，并在进入所述空间B后始终与所述单倾斜锥台B抵接。
所述间距大于或等于等腰三角形的高。
所述密封套的厚度小于对接筒的壁厚。
所述对接杆及对接筒均为中空结构，所述对接杆为前端倒角的圆柱状结构，所述对接筒的前端为锥台状、后端为圆柱状。
本发明的优点与积极效果为：
本发明可以有效锁紧对接的筒杆机构，进而有效保证装置稳定的连接。同时，本发明利用对接弹簧和锁紧销进行自锁，仅需要前进的推力就可完成锁紧，不需要液压及其电子信号的控制，可以避免自锁机构因复杂的液压系统和电路系统故障引起的故障，具有方便快捷、稳定性强的优点。
附图说明
图1为本发明的外部结构示意图；
图2为图1的结构仰视图；
图3为图2的A—A剖视图；
图4为本发明封闭环套的结构示意图；
图5为本发明应用于水下对接装置进行对接的工作状态图；
其中：1为对接弹簧，2为锁紧销，3为封闭环套，4为对接杆，5为对接筒，6为水下对接装置的综合对接筒，7为水下对接装置的综合对接杆，8为柱边A，9为锁紧槽，10为单倾斜锥台A，11为空间A，12为柱边B，13为空间B，14为单倾斜锥台B，15为柱边C。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括对接弹簧1、锁紧销2、封闭环套3、对接杆4及对接筒5，其中对接筒5内部顶端设有对接弹簧1，对接弹簧1的下方设有固接于对接筒5内壁上的封闭环套3，封闭环套3沿圆周方向均匀设有多组密封套，密封套的厚度小于对接筒5的壁厚，对接杆4外表面的尾端沿圆周方向均匀设有与密封套数量相等、一一对应的锁紧销2；每组密封套上均开设有滑道，滑道的起始端位于密封套的尾端，滑道的终止端与起始端之间在密封套的径向上具有间距，且滑道终止端朝向密封套尾端连通有锁紧槽9，锁紧槽9与滑道的终止端相连通，对接杆4在与对接筒5对接过程中，对接杆4在滑道的约束下具有同时向对接弹簧1前进及同时转动的自由度，锁紧销2由所对应的滑道起始端移动至滑道终止端，对接杆4与对接弹簧1抵接，锁紧销2在对接弹簧1的作用下弹至锁紧槽9内，实现自锁。
本实施例的滑道包括相互连通的空间A11及空间B13，空间A11为滑道的起始端，空间B13为滑道的终止端；空间A11的一侧为单倾斜锥台A10、另一侧为柱边B12，空间B13的一侧为单倾斜锥台B14、另一侧为柱边C15，单倾斜锥台A10与单倾斜锥台B14之间通过柱边A8连接，柱边A8与柱边B12之间留有供锁紧销2通过的间距，且柱边B12的前端与柱边A8部分重叠；锁紧槽9位于空间B13朝向密封套尾端的下方，且与空间B9相连通，锁紧槽9一侧边为柱边C15向密封套尾端延伸形成。
本实施例的锁紧销2为等腰三角形，等腰三角形底边的长度方向与密封套轴向同向，等腰三角形位于前端的一个腰在进入空间A11后始终与单倾斜锥台A10抵接，并在进入空间B13后始终与单倾斜锥台B14抵接。本实施例柱边A8与柱边B12之间留有的间距大于或等于等腰三角形的高，以保证锁紧销2能够通过，并由柱边B12控制自由度的数量，保证锁紧销2只能按规定的自由度方向移动。本实施例的对接杆4外表面的尾端沿圆周方向均匀设置了四个锁紧销2，相应地，封闭环套3上设置了四组密封套。
本实施例的对接杆4及对接筒5均为中空结构，对接杆4为前端倒角的圆柱状结构，对接筒5的前端为锥台状、后端为圆柱状。
本发明的工作原理为：
如图1～5所示，对接筒5安装于水下对接装置的综合对接筒6上，对接杆4安装于水下对接装置的综合对接杆7上。
锁紧销2不论在哪个角度都会由封闭环套3进行定位，位于对接杆4上的锁紧销2根据无人潜器提供的向前的力，由空间A11进入滑道，受单倾斜锥台A的约束导向，将无人潜器提供的向前的力转化为向前的力和转动的力。对接筒5的内部可安装传感器，传感器用于检测对接杆4是否到达对接筒5内顶端或检测对接弹簧1的压缩度，经过传感器或根据实践经验检测到达顶端后，无人潜器停止施加向前的力，锁紧销2将被封闭环套3内的对接弹簧1弹到下方，并经过柱边C15最终弹到锁紧槽9内，此时无人潜器与导向罩已经进行了初步锁紧。在锁紧销2需要弹出时，无人潜器可以先向上施力，然后进行向左施力，达到顶点位置后，停止施加力即可被弹出。

Claims (3)

1.一种适用于无人潜器的水下自锁机构，其特征在于：包括对接弹簧(1)、锁紧销(2)、封闭环套(3)、对接杆(4)及对接筒(5)，其中对接筒(5)内部顶端设有对接弹簧(1)，所述对接弹簧(1)的下方设有固接于对接筒(5)内壁上的封闭环套(3)，所述封闭环套(3)沿圆周方向均匀设有多组密封套，所述对接杆(4)外表面的尾端沿圆周方向均匀设有与密封套数量相等、一一对应的锁紧销(2)；每组所述密封套上均开设有滑道，所述滑道的起始端位于密封套的尾端，所述滑道的终止端与起始端之间在密封套的径向上具有间距，且所述滑道终止端朝向密封套尾端连通有锁紧槽(9)，所述锁紧槽(9)与滑道的终止端相连通，所述对接杆(4)在与对接筒(5)对接过程中，所述对接杆(4)在滑道的约束下具有同时向对接弹簧(1)前进及同时转动的自由度，所述锁紧销(2)由所对应的滑道起始端移动至滑道终止端，所述对接杆(4)与对接弹簧(1)抵接，所述锁紧销(2)在对接弹簧(1)的作用下弹至锁紧槽(9)内，实现自锁；
所述滑道包括相互连通的空间A(11)及空间B(13)，所述空间A(11)为滑道的起始端，所述空间B(13)为滑道的终止端；所述空间A(11)的一侧为单倾斜锥台A(10)、另一侧为柱边B(12)，所述空间B(13)的一侧为单倾斜锥台B(14)、另一侧为柱边C(15)，所述单倾斜锥台A(10)与单倾斜锥台B(14)之间通过柱边A(8)连接，所述柱边A(8)与柱边B(12)之间留有供锁紧销(2)通过的间距，且所述柱边B(12)的前端与柱边A(8)部分重叠；
所述锁紧槽(9)位于空间B(13)朝向密封套尾端的下方，且与所述空间B(13 )相连通；所述锁紧槽(9)一侧边为柱边C(15)向密封套尾端延伸形成；
所述锁紧销(2)为等腰三角形，所述等腰三角形底边的长度方向与密封套轴向同向，所述等腰三角形位于前端的一个腰在进入空间A(11)后始终与所述单倾斜锥台A(10)抵接，并在进入所述空间B(13)后始终与所述单倾斜锥台B(14)抵接；所述间距大于或等于等腰三角形的高。
2.根据权利要求1所述适用于无人潜器的水下自锁机构，其特征在于：所述密封套的厚度小于对接筒(5)的壁厚。
3.根据权利要求1所述适用于无人潜器的水下自锁机构，其特征在于：所述对接杆(4)及对接筒(5)均为中空结构，所述对接杆(4)为前端倒角的圆柱状结构，所述对接筒(5)的前端为锥台状、后端为圆柱状。
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