CN115583325B - 一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法，包括推进器和潜水器本体，所述推进器与潜水器本体之间通过连接法兰相连，所述连接法兰处还安装有周向分布的电爆螺栓，电爆螺栓上连接电爆螺栓电缆；推进器的外部通过支架安装有油缸抛弃组件，油缸抛弃组件上连接有液压油管；位于潜水器本体的下部安装有手动管线切割组件，所述电爆螺栓电缆与液压油管同时穿入手动管线切割组件中。通过在推进器和潜水器本体之间设置电爆螺栓、油缸抛弃组件和手动管线切割组件，从安全角度出发，提双重冗余的推进器抛载方案，可以根据实际的应用场合情况下灵活操作。

Description

一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法

技术领域

本发明涉及水下工程技术领域，尤其是一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法。

背景技术

载人潜水器是具有水下观察和作业能力的潜水装置，是当前海洋勘探研究主要工具之一，用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务。推进器是载人潜水器重要推进驱动部件，载人潜水器在水下作业时，推进器遇到渔网或绳索等异物缠绕不能脱困、或者必须立即抛载上浮的紧急情况，为了解决这个问题，要求推进器必须具有抛弃功能。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法，从而驾驶员都可以充分发挥主观能动性，启动电爆螺栓抛载或者液压驱动抛弃，以应对紧急情况的需要，安全系数高。

本发明所采用的技术方案如下：

一种载人潜水器专用推进器抛弃装置，包括推进器和潜水器本体，所述推进器与潜水器本体之间通过连接法兰相连，所述连接法兰处还安装有周向分布的电爆螺栓，电爆螺栓上连接电爆螺栓电缆；推进器的外部通过支架安装有油缸抛弃组件，油缸抛弃组件上连接有液压油管；位于潜水器本体的下部安装有手动管线切割组件，所述电爆螺栓电缆与液压油管同时穿入手动管线切割组件中。

其进一步技术方案在于：

所述电爆螺栓在周向均匀间隔分布有四个。

所述手动管线切割组件的结构为：潜水器本体上开有通孔，所述通孔内配合安装主刀轴，主刀轴的一端伸入潜水器本体的内部并通过锁紧螺母安装手柄，所述主刀轴另一端依次套有挡板和副刀，所述潜水器本体、挡板和副刀通过连接螺丝锁紧在一起，所述主刀轴的后部与副刀之间形成切割区域，切割区域内穿过电缆油管组件。

所述主刀轴与潜水器本体之间安装有密封圈和导向环。

所述主刀轴的结构为：包括主刀轴本体，所述主刀轴本体上开有多个凹坑，所述凹坑内安装密封圈和导向环，所述主刀轴本体的后端设置有U形结构，U形结构上设置有刃口。

所述副刀的结构为：包括与主刀轴配合抵接的盖板，所述盖板的两端设置有对称的弧形支板，所述支板上设置有连接端板，两个连接端板对称设置，并在连接端板上开有与挡板连接的锁紧孔，连接端板的内侧设置有内凹圆弧。

所述潜水器本体的内侧通过螺钉安装有限位块，限位块挡住手柄。

所述油缸抛弃组件的安装结构为：推进器侧面设置有伸出轴，伸出轴通过小压缩弹簧与连接轴连接，伸出轴和连接轴连接后形成有方形孔；所述连接轴通过大压缩弹簧与潜水器本体连接，连接轴的外侧壁上向外延伸有支架，所述支架头部通过锁紧螺钉安装油缸缸体，所述油缸缸体的输出端为活塞杆，所述活塞杆插入方形孔中，所述活塞杆的中心线与连接轴的中心线垂直。

所述活塞杆设置有圆柱段和方形段，圆柱段满足油缸滑动配合，方形段起到楔形销作用实现推进器与连接轴的轴向锁紧。

一种载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法，包括如下操作步骤：

(一)电爆螺栓和手动管线切割组件组合抛弃时：

首先，电爆螺栓通电后与连接轴脱开，在压缩弹簧作用下实现推进器与潜水器本体的分离；

然后，启动手动管线切割组件，舱内人员手动脱开螺钉，取下限位块，然后顺时针或逆时针旋转手柄，控制主刀轴发生转动，刃口切割电缆，实现潜水器本体和推进器的外部线管切割，最终完成整个推进器的抛弃工作；

(二)液压驱动和手动管线切割组件组合抛弃时：

首先，油缸缸体的油管进高压油，接着活塞杆回缩实现连接轴与推进器的脱开，并在两组压缩弹簧的作用下轴向分离；

然后，启动手动管线切割组件，舱内人员手动脱开螺钉，取下限位块，然后顺时针或逆时针旋转手柄，控制主刀轴发生转动，刃口切割电缆，实现潜水器本体和推进器的外部线管切割，最终完成整个推进器的抛弃工作。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在推进器和潜水器本体之间设置电爆螺栓、油缸抛弃组件和手动管线切割组件，从安全角度出发，提双重冗余的推进器抛载方案，可以根据实际的应用场合情况下灵活操作。

本发明应用于载人水下装备，尤其涉及应用于载人潜水器在水下航行时如遇到渔网或绳索等异物缠绕无法脱开时，舱内驾驶员可以启动推进器抛弃装置，切断外部束缚管线完成推进器抛弃，可以迅速解除困境以应对紧急情况的需要。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为图2中沿A-A截面全剖视图。

图4为本发明手柄的安装示意图。

图5为本发明主刀轴的结构示意图。

图6为本发明副刀的结构示意图。

图7为图2中沿B-B截面全剖视图。

图8为本发明电爆螺栓的结构示意图。

图9为本发明油缸抛弃组件的结构示意图。

其中：1、推进器；2、电爆螺栓电缆；3、连接法兰；4、油缸抛弃组件；5、潜水器本体；6、电缆油管组件；7、手动管线切割组件；8、电爆螺栓；9、主刀轴；10、副刀；11、连接螺丝；12、挡板；13、导向环；14、密封圈；15、限位块；16、手柄；17、锁紧螺母；18、螺钉；19、大压缩弹簧；20、连接轴；21、小压缩弹簧；22、锁紧螺钉；23、支架；

401、油缸缸体；402、活塞杆；

901、主刀轴本体；902、凹坑；903、U形结构；904、刃口；

1001、连接端板；1002、锁紧孔；1003、内凹圆弧；1004、支板；1005、盖板。

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9所示，本实施例的载人潜水器专用推进器抛弃装置，包括推进器1和潜水器本体5，推进器1与潜水器本体5之间通过连接法兰3相连，连接法兰3处还安装有周向分布的电爆螺栓8，电爆螺栓8上连接电爆螺栓电缆2；推进器1的外部通过支架23安装有油缸抛弃组件4，油缸抛弃组件4上连接有液压油管；位于潜水器本体5的下部安装有手动管线切割组件7，电爆螺栓电缆2与液压油管同时穿入手动管线切割组件7中。

电爆螺栓8在周向均匀间隔分布有四个。

手动管线切割组件7的结构为：潜水器本体5上开有通孔，通孔内配合安装主刀轴9，主刀轴9的一端伸入潜水器本体5的内部并通过锁紧螺母17安装手柄16，主刀轴9另一端依次套有挡板12和副刀10，潜水器本体5、挡板12和副刀10通过连接螺丝11锁紧在一起，主刀轴9的后部与副刀10之间形成切割区域，切割区域内穿过电缆油管组件6。

主刀轴9与潜水器本体5之间安装有密封圈14和导向环13。

主刀轴9的结构为：包括主刀轴本体901，主刀轴本体901上开有多个凹坑902，凹坑902内安装密封圈14和导向环13，主刀轴本体901的后端设置有U形结构903，U形结构903上设置有刃口904。

副刀10的结构为：包括与主刀轴9配合抵接的盖板1005，盖板1005的两端设置有对称的弧形支板1004，支板1004上设置有连接端板1001，两个连接端板1001对称设置，并在连接端板1001上开有与挡板12连接的锁紧孔1002，连接端板1001的内侧设置有内凹圆弧1003。

潜水器本体5的内侧通过螺钉18安装有限位块15，限位块15挡住手柄16。

油缸抛弃组件4的安装结构为：推进器1侧面设置有伸出轴，伸出轴通过小压缩弹簧21与连接轴20连接，伸出轴和连接轴20连接后形成有方形孔；连接轴20通过大压缩弹簧19与潜水器本体5连接，连接轴20的外侧壁上向外延伸有支架23，支架23头部通过锁紧螺钉22安装油缸缸体401，油缸缸体401的输出端为活塞杆402，活塞杆402插入方形孔中，活塞杆402的中心线与连接轴20的中心线垂直。

活塞杆402设置有圆柱段和方形段，圆柱段满足油缸滑动配合，方形段起到楔形销作用实现推进器1与连接轴20的轴向锁紧。

本实施例的载人潜水器专用推进器抛弃装置及操作方法，包括如下操作步骤：

(一)电爆螺栓8和手动管线切割组件7组合抛弃时：

首先，电爆螺栓8通电后与连接轴20脱开，在压缩弹簧作用下实现推进器1与潜水器本体5的分离；

然后，启动手动管线切割组件7，舱内人员手动脱开螺钉18，取下限位块15，然后顺时针或逆时针旋转手柄16，控制主刀轴9发生转动，刃口904切割电缆，实现潜水器本体5和推进器1的外部线管切割，最终完成整个推进器1的抛弃工作；

(二)液压驱动和手动管线切割组件7组合抛弃时：

首先，油缸缸体401的油管进高压油，接着活塞杆402回缩实现连接轴20与推进器1的脱开，并在两组压缩弹簧的作用下轴向分离；

然后，启动手动管线切割组件7，舱内人员手动脱开螺钉18，取下限位块15，然后顺时针或逆时针旋转手柄16，控制主刀轴9发生转动，刃口904切割电缆，实现潜水器本体5和推进器1的外部线管切割，最终完成整个推进器1的抛弃工作。

本发明的具体结构和功能如下：

推进器抛弃装置主要包括推进器1、电爆螺栓8、连接法兰3、油缸抛弃组件4、潜水器本体5、电缆油管组件6、手动管线切割组件7。

推进器1和潜水器本体5之间通过连接法兰3相连，并通过周向均匀布置四个电爆螺栓8紧固，每个电爆螺栓8连接电爆螺栓电缆2，油缸抛弃组件4和推进器1固连，不和潜水器本体5发生连接关系，油缸抛弃组件4通过支架23支撑安装，外接的液压油缸和推进器1外接控制电缆均穿过手动管线切割组件7进行切割。

如图3和图4所示，手动管线切割组件7的安装结构为：包括副刀10、主刀轴9、连接螺丝11、挡板12、潜水器本体5、锁紧螺母17、密封圈14、导向环13、手柄16、限位块15和紧固件组成，主要特点如下：

手柄16与主刀轴9中心采用方形孔连接防止轴向转动，同时采用锁紧螺母17轴向止动，实现了手柄16的准确定位；

主刀轴9集成转轴和主切割刀的功能，轴中设置密封圈14，并在密封圈14两侧设置导向环13，起到动密封、导向及周向润滑导向环13作用；

挡板12安装在潜水器本体5和副刀10之间，通过连接螺丝11固连，不仅实现部件连接，同时有效挡住主刀轴9的轴向台阶防止脱落；

副刀10和主刀轴9均设置坡口刀口，通过侧面开槽形成配合切割面，切割管缆正好通过侧面开槽穿过主副刀有效切割区域；

手动管线切割组件7实际操作时，为防止舱内人员误操作，在手柄16一侧末端设置限位块15，并采用螺钉18锁紧。实际操作需解除螺钉18，手握手柄16沿顺时针或逆时针方向旋转均可实现切割管缆即可。

油缸抛弃组件4的安装结构为：

如图7所示，主要包括推进器1、压缩弹簧、连接轴20、锁紧螺钉22、抛载油缸等等，主要特点如下：

推进器1侧面伸出轴与连接轴20构成楔形配合关系，两零件均设置方形内孔和输出方形楔，两者装配实现周向限位；

推进器1侧面伸出轴与连接轴20连接以后，在方形内孔底部再额外设置三个弹簧安装孔，两个零件共配置六个压缩弹簧，最终活塞杆402末端方形轴插入连接方孔推进器1侧面伸出轴与连接轴20实现轴向固定；

推进器1侧面伸出轴与连接轴20连接时，由于底部配合方孔内置六个压缩弹簧形成轴向预紧力，一旦活塞杆402回缩抽出连接方孔，推进器1与连接轴20在预紧力作用力可以迅速分离；

活塞杆402设计圆柱段和方形段，圆柱段满足油缸滑动配合需要，方形段起到楔形销作用实现推进器1与连接轴20轴向锁紧；

油缸抛弃组件4的油缸采用锁紧回路控制，推进抛载静默情况下抛载油缸油路互锁，确保油缸不会因外界负载发生误动作。

连接轴20末端内嵌在潜水器本体5外伸轴连接内孔处实现周向定位；

连接轴20末端内嵌在潜水器本体5时内部集成小压缩弹簧21，形成轴向预紧力；

连接轴20和潜水器本体5最终通过四个爆炸螺栓8周向锁紧在连接法兰3上；

如图7所示，所述爆炸螺栓8引爆时，螺栓杆根部与控制母头分离，在小压缩弹簧21的作用下实现连接轴20的分离动作，操作方便、可靠。

本发明采用电爆螺栓8抛弃时：

推进器1发生缠绕无法摆脱，由舱内人员启动应急响应，首先采用手动管线切割组件7切断油缸抛弃组件4的外接液压油缸和推进器1外接控制电缆，其次触发电爆炸螺栓8，使得连接法兰3分离，推进器1在重力作用下自动抛落。

本发明采用液压驱动抛弃时：

推进器1发生缠绕无法摆脱，由舱内人员启动应急响应，首先采用手动管线切割组件7切断油缸抛弃组件4的外接液压油缸和推进器1外接控制电缆，其次液压功能驱动油缸抛弃组件4，随着驱动活塞杆402内缩推进器1连接处分离，推进器1在重力作用下自动抛落。

两种抛载方式互为备份，确保应急情况下成功实施推进器1抛载。

实际使用过程中，有两种抛弃方式：

(一)电爆螺栓抛弃+手动管线切割：

如图7所示，电爆螺栓8通电后与连接轴20的法兰面脱开，在小压缩弹簧21作用下实现推进器本体1与潜水器本体5分离；

启动手动管线切割组件7，如图3所示，舱内人员手动脱开螺钉18，取下限位块15，然后顺时针或逆时针旋转手柄16，控制主刀轴9发生转动，刃口904切割电缆，实现外部线管切割，最终完成整个推进器1的抛弃工作。

(二)液压驱动抛弃+手动管线切割：

如图7所示，抛载油缸油管进高压油，接着活塞杆402回缩实现连接轴20与推进器1的脱开，并在两组压缩弹簧的作用下轴向分离；

启动手动管线切割组件7，如图3所示，舱内人员手动脱开螺钉18，取下限位块15，然后顺时针或逆时针旋转手柄16，控制主刀轴9发生转动，刃口904切割电缆，实现外部线管切割，最终完成整个推进器1的抛弃工作。

本发明操作方便，使用灵活，能够适应水下各种载人平台应急逃生的需要。

本发明所述的推进抛弃装置设计巧妙，采用双重冗余的推进器抛载方案，同时实现水下舱体内外的动力传输的同时，对水下贯穿连接件的动静密封给出了切实有效的解决办法。

本发明在操作手柄16处增加了限位槽，有效防止了手柄16的转动，能够避免在非工作状态下由于人为因素造成的误操作。

本发明有效弥补了传统依靠电化学腐蚀或电磁感应等急响应方式的不足，可以让ADS内的驾驶员充分发挥自身的主观能动性，依靠人力完成抛载，实现快速应急上浮逃生，尽量避免安全事故发生。

本发明具有一定的推广价值，装置的尺寸、功能易于扩展，可以应用到许多水下载人装备面临危险情况时需要应急抛载的场合。此外，在保持整个销轴传动部分原理不变的情况下，可以采用电力等其他能源作为动力，或者改变压载的形式及接口等，能够适应水下各种载人平台应急逃生的需要。

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 (4)

1.一种载人潜水器专用推进器抛弃装置，包括推进器（1）和潜水器本体（5），其特征在于：所述推进器（1）与潜水器本体（5）之间通过连接法兰（3）相连，所述连接法兰（3）处还安装有周向分布的电爆螺栓（8），电爆螺栓（8）上连接电爆螺栓电缆（2）；推进器（1）的外部通过支架（23）安装有油缸抛弃组件（4），油缸抛弃组件（4）上连接有液压油管；位于潜水器本体（5）的下部安装有手动管线切割组件（7），所述电爆螺栓电缆（2）与液压油管同时穿入手动管线切割组件（7）中；

所述手动管线切割组件（7）的结构为：潜水器本体（5）上开有通孔，所述通孔内配合安装主刀轴（9），主刀轴（9）的一端伸入潜水器本体（5）的内部并通过锁紧螺母（17）安装手柄（16），所述主刀轴（9）另一端依次套有挡板（12）和副刀（10），所述潜水器本体（5）、挡板（12）和副刀（10）通过连接螺丝（11）锁紧在一起，所述主刀轴（9）的后部与副刀（10）之间形成切割区域，切割区域内穿过电缆油管组件（6）；

所述主刀轴（9）与潜水器本体（5）之间安装有密封圈（14）和导向环（13）；

所述主刀轴（9）的结构为：包括主刀轴本体（901），所述主刀轴本体（901）上开有多个凹坑（902），所述凹坑（902）内安装密封圈（14）和导向环（13），所述主刀轴本体（901）的后端设置有U形结构（903），U形结构（903）上设置有刃口（904）；

所述副刀（10）的结构为：包括与主刀轴（9）配合抵接的盖板（1005），所述盖板（1005）的两端设置有对称的弧形支板（1004），所述支板（1004）上设置有连接端板（1001），两个连接端板（1001）对称设置，并在连接端板（1001）上开有与挡板（12）连接的锁紧孔（1002），连接端板（1001）的内侧设置有内凹圆弧（1003）；

所述潜水器本体（5）的内侧通过螺钉（18）安装有限位块（15），限位块（15）挡住手柄（16）；

所述油缸抛弃组件（4）的安装结构为：推进器（1）侧面设置有伸出轴，伸出轴通过小压缩弹簧（21）与连接轴（20）连接，伸出轴和连接轴（20）连接后形成有方形孔；所述连接轴（20）通过大压缩弹簧（19）与潜水器本体（5）连接，连接轴（20）的外侧壁上向外延伸有支架（23），所述支架（23）头部通过锁紧螺钉（22）安装油缸缸体（401），所述油缸缸体（401）的输出端为活塞杆（402），所述活塞杆（402）插入方形孔中，所述活塞杆（402）的中心线与连接轴（20）的中心线垂直。

2.如权利要求1所述的一种载人潜水器专用推进器抛弃装置，其特征在于：所述电爆螺栓（8）在周向均匀间隔分布有四个。

3.如权利要求1所述的一种载人潜水器专用推进器抛弃装置，其特征在于：所述活塞杆（402）设置有圆柱段和方形段，圆柱段满足油缸缸体（401）滑动配合，方形段起到楔形销作用实现推进器（1）与连接轴（20）的轴向锁紧。

4.一种基于权利要求1的载人潜水器专用推进器抛弃装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

（一）电爆螺栓（8）和手动管线切割组件（7）组合抛弃时：

首先，电爆螺栓（8）通电后与连接轴（20）脱开，在压缩弹簧作用下实现推进器（1）与潜水器本体（5）的分离；

然后，启动手动管线切割组件（7），舱内人员手动脱开螺钉（18），取下限位块（15），然后顺时针或逆时针旋转手柄（16），控制主刀轴（9）发生转动，刃口（904）切割电缆，实现潜水器本体（5）和推进器（1）的外部线管切割，最终完成整个推进器（1）的抛弃工作；

（二）液压驱动和手动管线切割组件（7）组合抛弃时：

首先，油缸缸体（401）的油管进高压油，接着活塞杆（402）回缩实现连接轴（20）与推进器（1）的脱开，并在两组小压缩弹簧（21）的作用下轴向分离；

然后，启动手动管线切割组件（7），舱内人员手动脱开螺钉（18），取下限位块（15），然后顺时针或逆时针旋转手柄（16），控制主刀轴（9）发生转动，刃口（904）切割电缆，实现潜水器本体（5）和推进器（1）的外部线管切割，最终完成整个推进器（1）的抛弃工作。

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