CN115636069A - 一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，涉及定位及回收领域，包括外壳、发火器、多级杆、浮箱、示位灯、缆绳和缆盒，外壳的一端为封闭端、另一端为开口端，封闭端固定在航行器壳体内，外壳内从封闭端到开口端依次设有发火器、多级杆、浮箱，外壳设有穿过封闭端插入外壳内的点火头，点火头用于对发火器点火，缆绳一端连接于浮箱底部、另一端连接于缆盒内。确保大水深的超空泡航行体能够快够高效、低成本、快速回收。

Description

一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统

技术领域

本技术方法主要涉及定位及回收领域，具体应用的工程方向是超空泡航行体试验模型的大深水定位及回收领域。

背景技术

水下超空泡航行体试验结束后需要开展打捞工作，大水深的水下打捞工作具有成本高、效率低、风险大等特点。因此，水下航行体在试验阶段一般采用安装定位及回收系统的方案，实现航行体的快速、可靠回收。

王雪峰和吕汝【1】信研究了国内外水下航行体位置指示及打捞、回收技术的发展概况，提出了利用GPS技术和自动导向对接技术的新型位置指示和打捞回收方案。对方案中的关键技术进行了理论分析和计算,并给出了可能实现的具体途径。曾军财【2】就目前水下物体布放回收常用手段存在的一些缺陷作了简要说明。提出了一种采用熔断或爆断螺钉连接和电控法起爆分离的回收水下精密仪器的装置,并对其关键结构和工作原理作了扼要的叙述,同时对该装置的主要部件的结构设计及材料选取作了说明。但是上述发明均为未针对大水深的航行体定位及回收的问题进行研究。

参考文献

【1】王雪峰；吕汝信，水下航行体位置指示及打捞、回收新技术研究[J]，船舶工程，2002，(04)。

【2】曾军财，基于水下打捞与回收技术的研究[J]，机械工程与自动化，2012，(06)。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，通过结构镂空设计、金属浮箱设计、推送杆设计等实现大水深、快速上浮的工程需求，确保超空泡航行体能够快够高效、低成本、快速回收。

本发明的技术解决方案是：

一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，包括外壳、发火器、多级杆、浮箱、示位灯、缆绳和缆盒，外壳的一端为封闭端、另一端为开口端，封闭端固定在航行器壳体内，外壳内从封闭端到开口端依次设有发火器、多级杆、浮箱，外壳设有穿过封闭端插入外壳内的点火头，点火头用于对发火器点火，缆绳一端连接于浮箱底部、另一端连接于缆盒内。

所述定位及回收系统在航行体壳体内设置两套，两套定位及回收系统呈180度摆放；

两套定位及回收系统的外壳位于航行器壳体轴线方向的同一位置，沿着航行器壳体的轴线方向，两套定位及回收系统的缆盒位于壳体的两侧，缆盒与航行器壳体的舱段板螺接并与舱段板之间密封。

所述多级杆包括从外向内依次套接的多个杆体，相邻两个杆体之间密封，最外侧的杆体与外壳之间密封。

所述缆盒正对外壳的一侧开设有供缆绳穿出的伸出孔，外壳的开口端开设有向下延伸的卡槽，卡槽正对伸出孔，缆绳一端与浮箱底部连接，另一端缆绳从卡槽伸出、并与缆盒连接。

所述缆绳包括回收导缆和承重缆，回收导缆连接于承重缆和浮箱之间，承重缆的另一端连接于缆盒内，回收导缆的直径小于承重缆；缆绳材质为凯夫拉。

所述缆盒内设有送缆装置，送缆装置包括转动连接于缆盒内的收卷辊、主动送缆辊和被动送缆辊，缆绳的一端固定于收卷辊且缆绳绕卷在收卷辊外，缆绳被夹紧于主动送缆辊和被动送缆辊之间，主动送缆辊连接有驱动电机，驱动电机集成于缆盒外侧。

所述弹体正对外壳开口端的位置开设有安装孔，弹体的安装孔位置连接有具有镂空结构的端盖结构，以用于使浮箱上下压力平衡、且阻挡固体杂物进入安装孔。

所述端盖结构包括固定圈和封盖，固定圈固定连接于弹体外表面，封盖粘接于固定圈的内侧。

所述封盖与固定圈接触的边缘为锥面，且该锥面沿着远离弹体中心的方向半径逐渐增大。

所述浮箱上设有示位灯。

综上所述，本申请至少包括以下有益技术效果：

(1)本发明的设计方法，突破一种基于浮箱送缆装置的水下航行体定位及回收系统设计；

(2)本发明采用推重器药剂燃烧切断点火线，并推动浮箱沿壳体滑动，完成出舱，动作时序精准、工作相应迅速；

(3)本发明可用于大水深的水下送缆工作，浮箱利用镂空结构，实现内外水压的平衡，无需高强结构的设计，适用于大水深工作；

本发明的示位灯闪烁指示浮箱位置，工作船打捞起浮箱，回收导缆将承重缆牵引出水面，操作简便、工作成本较低。

附图说明

图1为深水浮箱送缆装置结构示意图；

图2为深水浮箱的剖视图；

图3为浮箱剖视图的正视图；

图4为浮箱送缆装置的正视图；

图5为隐去航行体壳体的浮箱送缆装置结构示意图；

图6为多级杆和外壳的结构示意图；

图7为工作过程效果图。

附图标记说明：1、外壳；11、卡槽；2、发火器；3、多级杆；4、浮箱；5、示位灯；6、缆绳；7、缆盒；71、伸出孔；8、封盖；9、固定圈；10、航行体壳体；11、点火头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细的描述：

本申请的工作环境为100m水深，外压载荷变化为1MPa～0.1MPa。占用舱段长度350mm，但两套100m缆绳6和缆盒7就占用舱段长度250mm，留给两套浮箱4的舱段长度只有100mm，因此该装置具有存储空间小、外压变化大的特点。

水中上浮装置一般多采用充气浮囊结构，利用火工品快速产气充入浮囊中，浮囊利用正浮力完成上浮。常规浮囊厚度0.3mm(30丝)，承压0.17MPa(170kPa)。本项目要求外压载荷变化为1MPa～0.1MPa，常规浮囊在水下充气上浮到水面后会胀破。而高压浮囊壁厚很大，无法满足贮存空间要求。因此本项目采用充气浮囊结构不适合，可以采用多级杆3推动金属浮箱4牵引缆绳6的方案。

针对航行体试验结束后往往下沉到水底，由于水域的隐蔽性和信息隔绝等原因，无法实现快速精准打捞的研究背景。本发明提出一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，确保超空泡航行体能的快够高效、低成本速回收。

一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，包括外壳1、发火器2、多级杆3、浮箱4、示位灯5、缆绳6(图中未示出)和缆盒7。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，航行体壳体10为弹体。外壳1为顶部开口的筒体，外壳1连接于弹体内，外壳1内从下到上依次为发火器2、多级杆3、浮箱4，外壳1的底部设有点火头11，点火头11穿过外壳1的底部伸入发火器2内。多级杆3包括从外向内依次套接的多个杆体，相邻两个杆体之间密封，最外侧的杆体与外壳1之间通过O形圈密封；多级杆3的密封和多级杆3与外壳1的密封，使得发火器2所在空间实现良好密封，保证了点火的顺利进行。缆绳6连接于浮箱4和弹体之间。外壳1也起到保护浮箱4的作用。发火器2和多级杆3安装在浮箱4底部，当点火头11对发火器2点火后，发火器2推动多级杆3伸出，多级杆3推动浮箱4出舱。

浮箱4外径90mm，长度179mm，可提供700g的正浮力。缆绳6为凯夫拉绳，直径4mm，长度100m，承重800kg。

如图3和图6所示，缆盒7连接于弹体内，缆盒7正对外壳1的一侧开设有供缆绳6穿出的伸出孔71，外壳1的开口端开设有向下延伸的卡槽11，卡槽11正对伸出孔71，缆绳6一端与浮箱4底部连接，另一端与缆盒7连接，缆绳6从卡槽11伸出，卡槽11的设置使缆绳6不易卡滞。缆盒7与弹体的舱段板螺接，缆绳6通过牵引缆盒7拉动舱段板。且缆盒7外周向与弹体之间通过O形圈密封，保证了缆盒7背离外壳1的一侧为密封空间。

缆绳6包括较细的回收导缆和较粗的承重缆，回收导缆连接于承重缆和浮箱4之间，回收导缆较细也较轻，用于被浮箱4牵引到表面、以及用于将承重缆牵引出水面，之后可通过强度较大的承重缆将弹体牵引出水。

缆盒7内转动连接有收卷辊，缆绳6缠绕在收卷辊外，缆盒7内转动连接有主动送缆辊和被动送缆辊，缆绳6被夹紧于主动送缆辊和被动送缆辊之间，主动送缆辊连接有驱动电机，驱动电机集成于缆盒7外侧、且位于弹体内，驱动电机驱动主动送缆辊转动，主动送缆辊和被动过送缆辊逐渐将缆绳6从公伸出孔71送出。进一步的，被动送缆辊与缆盒7之间沿着靠近/远离主动送缆辊的方向滑动连接，且缆盒7设有用于将被动送缆辊向主动送缆辊的方向推动的弹性装置，保证了粗细不同的回收导缆和承重缆均能被稳定夹紧。该设置保证了缆绳6能在近似零阻力情况下释放缆绳6，并能防止缆绳6扭结。

如图4和图5所示，弹体正对外壳1开口端的位置开设有安装孔，弹体外侧通过螺栓连接有固定圈9，弹体外表面开设有凹槽，固定圈9位于凹槽内，使得固定圈9的外表面与弹体表面齐平，固定圈9套设于安装孔外，固定圈9的中部设有封盖8，封盖8采用镂空设计，即开设有多个进水孔，封盖8的设置使得水中的水草等不易进入弹体内。封盖8通过粘接的方式与固定圈9连接，封盖8与固定圈9接触的边缘为锥面，且该锥面沿着远离弹体中心的方向半径逐渐增大；该设置使得封盖8易于被浮箱4顶开。

弹体完成发射任务，弹体入水后，水从封盖8的进水孔进入装置内，使浮箱4上下压力平衡。弹内控制器发出点火指令，点火头11点火。发火器2内药剂燃烧切断点火线，并推动浮箱4沿壳体滑动，顶开封盖8，完成出舱。

出舱后，浮箱4利用正浮力上浮，牵引回收导缆到达水面。示位灯5闪烁指示浮箱4位置，工作船打捞起浮箱4，回收导缆将承重缆牵引出水面。将承重缆连接到工作船绞盘上，将弹体牵引出水。

单套深水浮箱4送缆装置(包含缆绳6)总重约为15kg，舱段内安装两套深水浮箱4送缆装置，两套深水浮箱4送缆装置呈180度摆放。两套定位及回收系统的外壳1位于弹体轴线方向的同一位置，沿着弹体的轴线方向，两套定位及回收系统的缆盒7位于壳体的两侧，缆盒7与弹体的舱段板之间密封。使得弹体在缆盒7之间的空间与其他空间分隔开，封盖8进入的水不会进入到缆盒7背离外壳1的一侧。

主要技术特征：水密性。点火头11、发火器2、示位灯5都要保证100m水深条件下的水密性。抗过载。浮箱4本体、示位灯5等都要保证30g的抗过载。发火器2能够完成推动浮箱4的动作，装药量要进行优化，保证将浮箱4推离壳体200～500mm。浮箱4设计。浮箱4要满足水密、抗过载、抗外压、轻质等要求，上浮力足够将导缆送至水面。缆盒7设计，缆盒7保证缆绳6能在近似零阻力情况下释放缆绳6，并能防止缆绳6扭结。多级杆3与发火器2设计。发火器2压力要与多级杆3承载能力匹配，要防止多级杆3伸展长度不足或变形脱落。

如图7所示，深水浮箱4送缆装置工作过程分为安装、点火、出舱、上浮和牵引五个过程。具体工作过程如下：

弹体完成发射任务入水后，水从封盖8的进水孔进入装置内，使浮箱4上下压力平衡。弹内控制器发出点火指令，发火器2点火，产生高压燃气推动多级杆3逐级伸出。多级杆3推动浮箱4沿外壳1滑行，完成出舱。浮箱4出舱后利用正浮力上浮，牵引缆绳6到达水面。示位灯5闪烁指示浮箱4位置，工作船打捞起浮箱4，牵引缆绳6拉动弹体出水。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：包括外壳(1)、发火器(2)、多级杆(3)、浮箱(4)、示位灯(5)、缆绳(6)和缆盒(7)，

外壳(1)的一端为封闭端、另一端为开口端，封闭端固定在航行器壳体(10)内，外壳(1)内从封闭端到开口端依次设有发火器(2)、多级杆(3)、浮箱(4)，外壳(1)设有穿过封闭端插入外壳(1)内的点火头(11)，点火头(11)用于对发火器(2)点火，缆绳(6)一端连接于浮箱(4)底部、另一端连接于缆盒(7)内。

2.根据权利要求1所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述定位及回收系统在航行体壳体内设置两套，两套定位及回收系统呈180度摆放；

两套定位及回收系统的外壳(1)位于航行器壳体轴线方向的同一位置，沿着航行器壳体的轴线方向，两套定位及回收系统的缆盒(7)位于壳体的两侧，缆盒(7)与航行器壳体的舱段板螺接并与舱段板之间密封。

3.根据权利要求1所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述多级杆(3)包括从外向内依次套接的多个杆体，相邻两个杆体之间密封，最外侧的杆体与外壳(1)之间密封。

4.根据权利要求1所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述缆盒(7)正对外壳(1)的一侧开设有供缆绳(6)穿出的伸出孔(71)，外壳(1)的开口端开设有向下延伸的卡槽(11)，卡槽(11)正对伸出孔(71)，缆绳(6)一端与浮箱(4)底部连接，另一端缆绳(6)从卡槽(11)伸出、并与缆盒(7)连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述缆绳(6)包括回收导缆和承重缆，回收导缆连接于承重缆和浮箱(4)之间，承重缆的另一端连接于缆盒(7)内，回收导缆的直径小于承重缆；缆绳(6)材质为凯夫拉。

6.根据权利要求4所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述缆盒(7)内设有送缆装置，送缆装置包括转动连接于缆盒(7)内的收卷辊、主动送缆辊和被动送缆辊，缆绳(6)的一端固定于收卷辊且缆绳(6)绕卷在收卷辊外，缆绳(6)被夹紧于主动送缆辊和被动送缆辊之间，主动送缆辊连接有驱动电机，驱动电机集成于缆盒(7)外侧。

7.根据权利要求1所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述弹体正对外壳(1)开口端的位置开设有安装孔，弹体的安装孔位置连接有具有镂空结构的端盖结构，以用于使浮箱(4)上下压力平衡、且阻挡固体杂物进入安装孔。

8.根据权利要求7所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述端盖结构包括固定圈(9)和封盖(8)，固定圈(9)固定连接于弹体外表面，封盖(8)粘接于固定圈(9)的内侧。

9.根据权利要求7所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述封盖(8)与固定圈(9)接触的边缘为锥面，且该锥面沿着远离弹体中心的方向半径逐渐增大。

10.根据权利要求1所述的一种基于浮箱送缆装置的航行体大水深定位及回收系统，其特征在于：所述浮箱(4)上设有示位灯(5)。

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