CN115071916A - 一种用于救生无人艇的救生圈自动救生释放装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于救生无人艇的救生圈自动救生释放装置，包括：收放壳体，其固定在无人艇的外壳上位于水平面上方的位置，收放壳体内设有救生设备容纳腔；其一端为开口端，在该开口端的上端通过铰接件连接有活动门板；在活动门板内侧靠近上端的两边位置与收放壳体的两侧内部之间各安装有一组使活动门板顶起的弹性顶压结构；门板开启机构，用于控制活动门板的开启；救生圈推出机构，用于实现将救生圈从收放壳体的开口端推出；回收绞车机构，用于将推出的救生圈回收至收放壳体的救生设备容纳腔中；PLC控制模块，用于接收无人艇控制系统发出的控制信号，并下发指令，以驱动门板开启机构、救生圈推出机构和回收绞车机构。本发明实现了救生圈释放的无人化操作。
Description
技术领域
本发明属于无人船舶海上救生应用领域，具体涉及一种用于救生无人艇的救生圈自动救生释放装置。
背景技术
海上落水人员的快速救助一直是困扰海事系统救生的痛点和难点，为了满足沉船落水人员、夜间落水人员和恶劣天气落水人员的救助需求，相关行业人员研发了救生无人艇、智能救生充气阀、智能救生圈等救助设备。
智能救生圈或者智能救生充气阀筏市场上比较成熟，都是人工介入将其投掷入水中，再使用其遥控装置进行救生工作。但是随着无人化平台(如救生无人艇)的发展，智能救生圈和智能救生充气阀需要人工介入的缺点很难同无人化平台配合应用。
发明内容
本发明的目的是在于克服现有技术的不足之处，提供一种能够实现无人化救生操作的用于救生无人艇的救生圈自动救生释放装置。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种用于救生无人艇的自动救生释放装置，包括：
收放壳体，所示收放壳体固定在无人艇的外壳上位于水平面上方的位置，所述收放壳体内设置有救生设备容纳腔；所述收放壳体的一端为开口端，在该开口端的上端通过铰接件连接有活动门板；在活动门板内侧靠近上端的两边位置与收放壳体的两侧内部之间各安装有一组使活动门板顶起的弹性顶压结构；
门板开启机构，用于控制壳体活动门的开启；
救生圈推出机构，用于实现将救生圈从收放壳体的开口端推出；
回收绞车机构，用于将推出的救生圈回收至收放壳体的救生设备容纳腔中；
PLC控制模块，用于接收无人艇控制系统发出的控制信号，并下发指令，以驱动门板开启机构、救生圈推出机构和回收绞车机构。
进一步的：所述门板开启机构包括位置伺服舵机、凸轮、导杆、锁舌与锁扣；所述位置伺服舵机安装在收放壳体内的底板上，所述位置伺服舵机的输出轴穿过收放壳体内的底板与设置于收放壳体下方的凸轮驱动连接，所述导杆通过连接于导杆中部的转轴可摆动式安装在收放壳体的下方，在导杆的两侧各接触有一复位弹簧；导杆远离收放壳体的开口端的一端外侧与凸轮接触，导杆靠近收放壳体的开口端一端内侧设置有锁钩；所述锁舌通过扭簧可转动式安装在收放壳体的下端，所述锁舌具有两个呈夹角设置的锁钩；所述锁扣固定安装在活动门内侧靠近下端的位置；
在导杆与凸轮的低点位接触时，导杆的锁钩与锁舌的一锁钩勾连连配合，锁舌的另一锁钩与锁扣勾连配合，使活动门板处于关闭状态；在导杆与凸轮的高点位接触时，导杆的锁钩与锁舌的一锁钩脱落接触，锁舌在扭簧的作用下，转动至与活动门的锁扣脱落的位置，使活动门板在弹性顶压结构的作用下，呈开启状。
进一步的：救生圈推出机构整体安装于收放壳体的救生设备容纳腔，包括推动滑板、滚珠丝杠和推出驱动电机；所述推动滑板的上端设置有救生圈放置面；所述滚珠丝杠与推动滑板驱动连接，所述推出驱动电机与滚珠丝杠驱动连接。
进一步的：所述回收绞车机构整体安装于收放壳体的救生设备容纳腔，并位于远离开口端的一端，包括收缆驱动电机、微型电磁离合器、储缆轮毂、排缆器及套装在救生圈上的绑带；所述收缆驱动电机通过微型电磁离合器与储缆轮毂驱动连接，所述绑带与缆绳外端连接。
进一步的：所述弹性顶压结构采用扭簧。
本发明具有的优点和积极效果为：
1、本发明能够实现收放壳体开关门以及智能救生圈释放的无人化操作，实现无人化释放。
2、同类机构可能利用智能救生圈重力释放或者弹簧弹力射出，在颠簸的海上适应性较差同时可靠性也较差。而本发明采用滚珠丝杠和推动滑板机构，电机驱动平稳推出后能自动复位，更加适合救生无人艇海上颠簸环境并且稳定可靠。
3、同类的智能救生圈在恶劣海况环境下可能存在丢失问题以及风浪过大很难回收问题。而本发明通过回收绞车机构的相关机构，实现了缆绳自由延伸、挂套固定、电动绞车回收等功能，能够实现防丢失和自动回收。
4、本发明支持外部RS422数字串口输入和高电平有源触点输入，安装形式简单，能够同各类救生无人艇适配。收放壳体外观可以进行适应性改进，能够同各类智能救生圈适配。
5、本发明还针对缆绳可能存在的混乱问题配置了排缆器；回收时出现异常情况时损坏电机的问题配置了电流监控。提升了整体的可靠性。
附图说明
图1是本发明在活动门板处于关闭状态的整体结构示意图；
图2是本发明在活动门板处于开启状态的整体结构示意图(未示意图出回收绞车机构)；
图3是本发明在门板处于关闭状态下门板开启机构的状态图；
图4是本发明在门板处于开启状态下门板开启机构的平面状态图；
图5是本发明在门板处于开启状态下门板开启机构的立体状态图；
图6是本发明绑带、挂套及救生圈的连接示意图。
具体实施方式
以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。
一种用于救生无人艇的自动救生释放装置，请参见图1-6，包括收放壳体1、门板开启机构、救生圈推出机构3、回收绞车机构2等组成。本发明的实际使用需要救生无人艇和智能救生圈5的配合，下文会涉及该部分内容，但并不属于本发明的重点讨论范围。
自动救生释放装置具有门板自动开启、救生圈自动释放、安全回收以及防丢失等功能。自动救生释放机构内部包含一套PLC控制模块，能够接收无人艇发送来的数字信号并驱动自身相应执行机构。采用常规通用的触发信号并支持控制协议更改，能够满足不同无人艇的控制需要。
门板自动开启功能的实现依赖于门板开启机构6，该机构用于控制通过铰链连接于收放壳体开孔端的门板4的自动开启，其主要由位置伺服舵机6.5、凸轮6.4、导杆6.3、锁舌6.2 和锁扣6.1。位置伺服舵机转动范围不超过180度，适用于需要不断变化并可以保持的驱动器。锁舌底部安装扭簧，扭簧处于释放状态，锁舌舌口向上同时导杆处于竖直状态。当需要关闭门板时，固定在活动门板上的锁扣压锁舌，锁舌受力挤压导杆，导杆后转。当锁扣达到最终点时，导杆将锁舌完全挂住，同时导杆在两侧弹簧的作用下恢复竖直状态，保证锁扣不因外力作用从锁舌脱出，见图3所示。
需要打开门板释放时，舵机接受信号并带动舵盘转动，舵盘转动到一定位置，凸轮挤压导杆同时锁舌失去导杆控制，在底部扭簧作用下恢复舌口向上状态，舵机运行导杆不受凸轮挤压作用即恢复竖直状态。外壳内侧安装的弹性顶压结构(优选采用扭簧7)保证门板锁扣弹开后，门板能完全打开无需借助外力，方便救生圈推出。(见图4和5)
救生圈推出机构包括推出驱动电机3.1、滚珠丝杠3.2、推动滑板3.3等。自动救生释放装置收到释放命令时，通过推出驱动电机带动滚珠丝杠，滚珠丝杠的上方嵌装推动滑板，而智能救生圈放置在推动滑板上，最终将旋转运动转化为直线运动，实现各种情况下智能救生圈的推出操作。同时在滚珠丝杠的最外端设计一套接近开关，当推动滑板抵达最外端接近开关时触发滚珠丝杠反向运动，确保救生圈推出机构可以归位至收放壳体内部初始位置，见图 2所示。
回收绞车机构包含微型电磁离合器、回收驱动电机2.1(采用直流减速电机)、直流电机保护模块、储缆轮毂2.2等部分组成。直径0.4mm、长度50米的缆绳穿过收发壳体中的导管 2.3，这样具有导引的效果并减少缠绕的风险。救生圈前端固定有绑带2.4，绑带前部留有挂套2.5，缆绳通过挂套与智能救生圈固定，见图6所示。缆绳采用超高分子量聚乙烯纤维，强度大的同时密度小于水，可以浮于水面。绞车带有排缆器，收放过程中能够自动整齐得将缆绳排列到绞车储缆滚筒上，防止缆绳在储缆滚筒上排列混乱。
回收驱动电机与储缆轮毂之间带有电磁离合器。在智能救生器处于存储、释放、救助过程中时，绞车是处于断电状态。当智能救生器被推射出去后，绞车系统断电且离合器处于脱离状态，智能救生器会拖拽缆绳远离无人艇，缆绳会拉动处于自由状态的储缆滚筒进行放缆转动。由于智能救生圈自带动力，落水人员可以借助救生圈上的简易操纵按钮实现自救。若环境恶劣仅依靠救生圈自身动力无法返回时，自动救生释放装置可以接收外部回收指令，此时回收绞车机构的电磁离合器吸合，储缆滚筒通过离合器与减速电机连接，同时回收驱动电机得电并带动储缆轮毂转动，储缆轮毂开始回收缆绳，将智能救生圈拖回到无人艇身边，见图1所示。为防止智能救生圈被水流带走，电磁离合器将一直处于吸合状态，通过蜗轮蜗杆进行自锁。在整个回收过程中，电动机驱动保护电路会实时的监控电流值，超出额定值的1.5 倍后，保护电路动作，电机停止转动。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (5)
1.一种用于救生无人艇的自动救生释放装置，包括：
收放壳体，所示收放壳体固定在无人艇的外壳上位于水平面上方的位置，所述收放壳体内设置有救生设备容纳腔；所述收放壳体的一端为开口端，在该开口端的上端通过铰接件连接有活动门板；在活动门板内侧靠近上端的两边位置与收放壳体的两侧内部之间各安装有一组使活动门板顶起的弹性顶压结构；
门板开启机构，用于控制活动门板的开启；
救生圈推出机构，用于实现将救生圈从收放壳体的开口端推出；
回收绞车机构，用于将推出的救生圈回收至收放壳体的救生设备容纳腔中；
PLC控制模块，用于接收无人艇控制系统发出的控制信号，并下发指令，以驱动门板开启机构、救生圈推出机构和回收绞车机构。
2.根据权利要求1所述的用于救生无人艇的自动救生释放装置，其特征在于：所述门板开启机构包括位置伺服舵机、凸轮、导杆、锁舌与锁扣；所述位置伺服舵机安装在收放壳体内的底板上，所述位置伺服舵机的输出轴穿过收放壳体内的底板与设置于收放壳体下方的凸轮驱动连接，所述导杆通过连接于导杆中部的转轴可摆动式安装在收放壳体的下方，在导杆的两侧各接触有一复位弹簧；导杆远离收放壳体的开口端的一端外侧与凸轮接触，导杆靠近收放壳体的开口端一端内侧设置有锁钩；所述锁舌通过扭簧可转动式安装在收放壳体的下端，所述锁舌具有两个呈夹角设置的锁钩；所述锁扣固定安装在活动门内侧靠近下端的位置；
在导杆与凸轮的低点位接触时，导杆的锁钩与锁舌的一锁钩勾连连配合，锁舌的另一锁钩与锁扣勾连配合，使活动门板处于关闭状态；在导杆与凸轮的高点位接触时，导杆的锁钩与锁舌的一锁钩脱落接触，锁舌在扭簧的作用下，转动至与活动门的锁扣脱落的位置，使活动门板在弹性顶压结构的作用下，呈开启状。
3.根据权利要求1所述的用于救生无人艇的自动救生释放装置，其特征在于：救生圈推出机构整体安装于收放壳体的救生设备容纳腔，包括推动滑板、滚珠丝杠和推出驱动电机；所述推动滑板的上端设置有救生圈放置面；所述滚珠丝杠与推动滑板驱动连接，所述推出驱动电机与滚珠丝杠驱动连接。
4.根据权利要求1所述的用于救生无人艇的自动救生释放装置，其特征在于：所述回收绞车机构整体安装于收放壳体的救生设备容纳腔，并位于远离开口端的一端，包括收缆驱动电机、微型电磁离合器、储缆轮毂、排缆器及套装在救生圈上的绑带；所述收缆驱动电机通过微型电磁离合器与储缆轮毂驱动连接，所述绑带与缆绳外端连接。
5.根据权利要求1所述的用于救生无人艇的自动救生释放装置，其特征在于：所述弹性顶压结构采用扭簧。
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