CN114135540A - 一种利用水压作用力的低能耗作动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于水下紧急抛载技术领域，具体涉及一种利用水压作用力的低能耗作动器。本发明包括承压缸体模块、熔断释放模块、水压驱动模块组成；所承压缸体模块包括双头螺柱、螺母、垫片、缸筒、上端盖、下端盖、O形环；熔断释放模块包括卡环、微处理器、超级电容；水压驱动模块包括活塞杆、活塞、O形环。当水下机器人需要紧急抛载时，电阻丝加热，大力马线熔断，卡环松开，活塞杆挣脱束缚，水压形成的压力差推动活塞杆带动活塞向右移动，待大量海水从右侧充入后，在活塞上形成极大的推力，活塞杆两端压力差与产生的位移可用于水下机器人的切割缆线和抛载。本发明结构简单实用、安装操作方便、无污染、作动力大，有利于在水下作业领域进行推广应用。

Description

一种利用水压作用力的低能耗作动器

技术领域

本发明属于水下紧急抛载技术领域，具体涉及一种利用水压作用力的低能耗作动器。

背景技术

海洋占地球总面积的三分之二，其蕴含着丰富的资源。海洋开发变得越来越重要，但是由于工作环境复杂，探测海洋的水下机器人在水下会遇到各种问题而导致水下机器人无法正常工作，为保证水下机器人能够正常回收，需要通过抛载装置，将水下机器人所携带的电池仓等重物舍弃，使得水下机器人能够通过自身浮力升至海面上。目前常见水下设备的水下抛载方式有如下几种。

电化学腐蚀式抛载，利用海水作为电解质溶液，熔断丝材料与海水接触，通电产生电子反应使得材料迅速腐蚀实现抛载。但其对海洋污染较大，且不能在淡水使用。

电磁驱动式抛载，通过通电磁铁与重物接触，利用磁力吸住重物，断电磁力消失实现抛载。但其装置需一直保持通电状态导致功耗大，并且产生作用力小、装置体积大、不适用于小型水下机器人。

爆炸螺栓式抛载，通过内部装有炸药和点火器连接重物，分离时，炸药被引爆，螺栓断开实现抛载。其危险性高，反复性差、成本高不适用于小型水下机器人。

发明内容

本发明的目的在于一种利用水压作用力的低能耗作动器，该作动器利用水下两接触面之间的压力差推动活塞割缆及水下抛载。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种利用水压作用力的低能耗作动器包括承压缸体模块、水压驱动模块、熔断释放模块；

承压缸体模块包括下端盖、双头螺柱、套筒、上端盖、上端盖O形环、套筒O形环，上端盖下部分为凸形台结构，上端盖和下端盖四周分别钻有四个通孔，上端盖和下端盖之间通过套筒连接，实现上端盖和下端盖之间的轴向固定，四个双头螺柱分别穿过上端盖和下端盖的四个通孔并用螺母好和垫片固定，实现上下端盖之间的周向固定，上端盖内部带有凹槽，上端盖O形环安装在凹槽内，套筒两端内部带有凹槽，套筒O形环安装在凹槽内；

水压驱动模块包括活塞杆、活塞、活塞环、活塞杆O形环、活塞柱O形环，活塞安装在下端盖上方，并位于两个套筒之间，活塞杆依次与在上端盖、活塞和下端盖连接，活塞于套筒连接的一侧安装有活塞环，活塞杆上安装活塞杆O形环，活塞杆与活塞连接处安装活塞柱O形环；

熔断释放模块包括卡环、导线、微处理器、超级电容，卡环卡紧在活塞杆的卡槽内，卡环内部装有滚珠，外侧缠紧导线，卡环外部的凹槽内装所加热电阻丝，微处理器和超级电容通过导线连接，并位于上端盖下方，同时位于套筒与凸台之间，微处理器和超级电容与卡环内的加热电阻丝通过导线连接。

进一步地，所述活塞杆上下部分直径不同，使其在水下会形成上下压力差。

本发明的有益效果在于：

1、本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器具有结构简单紧凑实用、成本低、便于携带以及操作简单的优点，使用领域广泛，有利于在水下抛载领域进行推广应用。

2、本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器所用的抛载方式简便，其切割缆线的方式不会对海水产生任何污染。

3、本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器在未工作时，一直处于低能耗状态，能够有效降低能源的损耗。

4、目前所用的作动器主要通过内部装有炸药和点火器连接重物，分离时，炸药被引爆，螺栓断开实现抛载，很容易对水下机器人造成损伤，而本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器采用精确的局部切割，不会伤及到水下机器人，降低水下抛载的危险性，减少损失。

本发明针对目前水下设备抛载中的抛载方式存在的问题，提出一种利用水压作用力的低能耗作动器。该装置显著特点在于其属于纯机械结构且利用水压作用力抛载方式减少对海水的污染；且本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器在非应急状态下一直处于低能耗状态，减少了能源的损耗；此外本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器采用精确的局部割缆，减少对水下机器人的破坏；总的来说，本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器具有结构简单紧凑实用、成本低、便于携带、操作简单、无污染以及低能耗的优点，有利于在水下抛载领域进行推广应用。

附图说明

图1一种利用水压作用力的低能耗作动器结构示意图；

图2一种利用水压作用力的低能耗作动器工作状态图；

图3一种利用水压作用力的低能耗作动器整体结构图；

图4一种利用水压作用力的低能耗作动器卡环结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

根据图1，一种利用水压作用力的低能耗作动器包括：承压缸体模块、水压驱动模块、熔断释放模块；承压缸体模块包括下端盖2、双头螺柱3、套筒5、上端盖14、上端盖O形环8、套筒O形环12；水压驱动模块包括活塞杆1、活塞4、活塞环11、活塞杆O形环9、活塞柱O形环10；熔断释放模块包括卡环6、导线、微处理器7、超级电容。

所述上端盖14和下端盖2四周分别钻有四个通孔，所述上端盖14和下端盖2之间用所述的套筒5连接实现上下端盖之间的轴向固定，四个所述的长双头螺柱3分别穿过所述的上端盖14和下端盖2上的四个通孔并用螺母、垫片固定实现上下端盖之间的周向固定。

所述上端盖14内部带有凹槽，上端盖O形环8安装在凹槽内，套筒5两端内部带有凹槽，套筒O形环12安装在凹槽内。

所述上端盖14下部分为凸形台。

所述的活塞杆1上下部分直径不同，导致其在水下会形成上下压力差。

所述的卡环6内部装有滚珠，外侧被所述的大力马线缠紧大力马线具有弹性强、熔点低等优点，使得所述的卡环6卡紧在所述的活塞杆1的卡槽内，并且所述的卡环6外部凹槽内装有所述的加热电阻丝。

所述的微处理器7，所述超级电容通过导线连接并放置在上端盖14、套筒5与上端盖14的凸台之间位置，并与所述卡环6内的电阻丝通过导线相连。

具体来说，本发明的工作过程为：

根据图2至图4，通过本发明提出的一种利用水压作用力的低能耗作动器在正常情况下，与水下机器人一同被吊放入水中，此时，所述的水压驱动模块活塞4与活塞杆1处于卡紧位置，所述的熔断释放模块的卡环6卡在所述的水压驱动模块活塞杆1的卡槽内，并紧靠所述的承压缸体模块上端盖14的凸台上，所述的大力马线收紧所述的卡环6，同时由于活塞杆1两端横截面积不同，在水压的作用下，会有向上空腔移动的趋势。水下机器人有定时抛载和紧急抛载两种方式，当水下机器人下潜时间达到指定时间时或遇到紧急情况需要水下机器人上浮时，都会使微处理器7下达指令使得所属的超级电容放电，所述的卡环6内的电阻丝加热，当温度升高到一定程度时，所述的大力马线熔断，所述的卡环6松开并脱离所述的活塞杆1的卡槽，使得所述的活塞4挣脱束缚向上空腔移动，同时，大量海水从所述的下端盖2孔内涌入下空腔，加快所述的活塞4的移动，连接在所述的活塞杆1的切断装置割掉连接电池仓的缆线。使得水下机器人与重物脱离，在浮力的作用下上浮，实现抛载。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种利用水压作用力的低能耗作动器，其特征在于：包括承压缸体模块、水压驱动模块、熔断释放模块；

承压缸体模块包括下端盖(2)、双头螺柱(3)、套筒(5)、上端盖(14)、上端盖O形环(8)、套筒O形环(12)，上端盖(14)下部分为凸形台结构，上端盖(14)和下端盖(2)四周分别钻有四个通孔，上端盖(14)和下端盖(2)之间通过套筒(5)连接，实现上端盖(14)和下端盖(2)之间的轴向固定，四个双头螺柱(3)分别穿过上端盖(14)和下端盖(2)的四个通孔并用螺母好和垫片固定，实现上下端盖之间的周向固定，上端盖(14)内部带有凹槽，上端盖O形环(8)安装在凹槽内，套筒(5)两端内部带有凹槽，套筒O形环(12)安装在凹槽内；

水压驱动模块包括活塞杆(1)、活塞(4)、活塞环(11)、活塞杆O形环(9)、活塞柱O形环(10)，活塞(4)安装在下端盖(2)上方，并位于两个套筒(5)之间，活塞杆(1)依次与在上端盖(14)、活塞(4)和下端盖(2)连接，活塞(4)于套筒(5)连接的一侧安装有活塞环(11)，活塞杆(1)上安装活塞杆O形环(9)，活塞杆(1)与活塞(4)连接处安装活塞柱O形环(10)；

熔断释放模块包括卡环(6)、导线、微处理器(7)、超级电容，卡环(6)卡紧在活塞杆(1)的卡槽内，卡环(6)内部装有滚珠，外侧缠紧导线，卡环(6)外部的凹槽内装所加热电阻丝，微处理器(7)和超级电容通过导线连接，并位于上端盖(14)下方，同时位于套筒(5)与凸台之间，微处理器(7)和超级电容与卡环(6)内的加热电阻丝通过导线连接。

2.根据权利要求1所述的一种利用水压作用力的低能耗作动器，其特征在于：所述活塞杆(1)上下部分直径不同，使其在水下会形成上下压力差。

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