CN1986327A - 浮动式球形对接裙 - Google Patents

浮动式球形对接裙 Download PDF

Info

Publication number
CN1986327A
CN1986327A CN 200610151167 CN200610151167A CN1986327A CN 1986327 A CN1986327 A CN 1986327A CN 200610151167 CN200610151167 CN 200610151167 CN 200610151167 A CN200610151167 A CN 200610151167A CN 1986327 A CN1986327 A CN 1986327A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spherical
skirt
apron
servomotor
assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200610151167
Other languages
English (en)
Other versions
CN100395157C (zh
Inventor
郑可为
丁福光
施小成
严浙平
李娟�
王元慧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Engineering University
Original Assignee
Harbin Engineering University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Engineering University filed Critical Harbin Engineering University
Priority to CNB2006101511673A priority Critical patent/CN100395157C/zh
Publication of CN1986327A publication Critical patent/CN1986327A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100395157C publication Critical patent/CN100395157C/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

一种浮动式球形对接裙，属于潜艇人员的救援设备，特别适宜替换四自由度动力定位深潜救生艇的“固定”裙，使之具有六自由度动力定位救生艇的对接功能。本发明的球形裙座是一个具有中分面、两端装有内球面动密封圈的圆柱状筒体，用以夹持可自由转动的球形裙。电磁铁组件包括空心轴、磁轭和线圈。以球形裙座中分面内一对正交直径为轴线的四个轴承套镶装在球形裙座的筒壁上。当对置的两个电磁铁组件的线圈同时通电时，与球形裙牢牢吸附的磁轭将确保插入轴承套内的空心轴形成球形裙的一根转轴；球形裙座上加装高压水接头，以防止海水中的微小颗粒进入相对滑动面间。使用本发明可减少深潜救生艇所需动力定位设备的数量，极有利于对接过程的控制。

Description

浮动式球形对接裙
技术领域
一种浮动式球形对接裙，属于潜艇人员的救援设备。
背景技术
早在1963年美国就开始计划研制深潜救生艇DSRV(Deep SubmergencyRescue Vehicle)。1966年6月洛克希德导弹与空间公司开始建造第一艘DSRV-I，1971年下水。这是一艘人工操纵的潜水器，装有专门与失事艇逃逸舱口对接的通道(业内人士常称之为“裙”，以下两个名词混用)，以实现失事艇上被救人员的“干”转移。
由于失事艇逃逸舱口平面一般不处于水平状态，有时甚至具有很大的纵、横倾角，使得具有“固定通道(裙)”的四自由度动力定位救生艇难以胜任救援工作，解决这一问题目前有两种办法：其一是改进深潜救生艇的动力定位功能，在四自由度动力定位系统的基础上增加纵倾和横倾两种定位功能，实现六自由度动力定位；另一种是将四自由度动力定位的深潜救生艇上的“固定”对接通道(裙)改装为“转动”对接通道(裙)，以适应失事艇逃逸舱口平面的纵倾与横倾。
十分明显，在前一种方案中，不仅需要加装纵、横倾调节机构，增加整个艇体纵、横倾运动的控制和调节能力，而且由于其运动的数学模型具有更多的变量、更强的耦合性和非线性动力特性，极大地增加了控制系统的复杂性。值得注意的是：由于艇体惯性质量很大，利用推进器对整个艇体进行纵、横倾的精细调解不仅动力消耗大，且抗干扰能力差。而后一种方案不需要改变已经成熟的四自由度动力定位技术，即把救生艇与失事艇舱口对接时的动力定位工作区分为“整体”和“局部”两大部分，前者是以四自由度动力定位系统为基础，定位的目标是“对中”(使失事艇逃逸舱口处于救生艇裙口传感器的测量范围之内)和“坐台”(对接平面重合)，后者的定位目标是“调平”(使通道对接平面平行)。
美国专利US3987742“Swivel air lock for airtight connection betweensubmergibles”(用于水下艇体之间气密连接的转动气密通道)(1976.10.26)和美国专利US5755532“Articulating pressure conduit”(活动压力通道)(1998.05.26)公开了上述第二个方案的研究情况。前一个专利的结构特点是将两个截头球壳套装在一起，组成可相对转动的球形通道，并在端部分别与裙(skirt)和裙座(bell)铰接的作动筒(jacks)的推动下转动。十分明显，通道对接平面方位的调整实质是在刚体(球形裙)绕球心的定点运动中实现的；此外，作动筒的物理尺寸又减小了裙相对于裙座的活动范围。后一个专利认为前者的调整范围有限(have a limited ability)，故将两个楔形球壳(hollowwedge-shaped segment)端面动连接形成一个整体通道，且可绕艇体的垂向轴转动。于是，通道与失事艇间方位的调整是在两个楔形球壳单独或整体地绕两个非正交轴的转动过程中实现的。值得提及的是：(1)在所述的专利中，深海高静压力环境下转动通道的“自由转动和密封”问题已是一种现有技术，并提及两个可以引用的、原本用于潜水服头盔和手臂的典型专利US4549753“rotary joint”(转动接头)(1985.10.29)和US4903941“pressure equalizing rotary joint”(等压转动接头)(1990.02.27)；(2)“定点运动”和“绕两个非正交轴的转动”导致通道对接平面的运动描述复杂化，故所述专利文件中没有提及将通道对接平面调整到预定方位的控制策略和步骤。换言之，采用上述两类转动通道时，通道对接平面的方位调整可能需要潜水员使用挂钩、缆绳等工具(如US5755532专利文献的附图所示)。
发明内容
本发明的目的是公开一种浮动式球形对接裙，球形通道对接平面的方位调整可在绕两个正交轴的两次独立转动中实现。安装有这种浮动式球形对接裙的四自由度动力定位救生艇可在对接过程中，把救生艇与失事艇舱口对接时所需要的六自由度动力定位功能分解为“整体”和“局部”两大部分，前者是以技术简单、成熟的四自由度动力定位系统为基础，定位的目标是“对中”(使失事艇逃逸舱口处于救生艇裙口传感器的测量范围之内)和“坐台”(对接平面重合)；后者的定位目标是“调平”(使通道对接平面平行)，且由于球形通道对接平面的方位调整是在两次独立转动中实现的，控制起来并不困难。
本发明的理论基础在于：动平面预置的任何方位可借助绕固定平面内的一对正交轴的两次独立转动实现(证明略)；且每次独立转动后，通道对接平面所处的方位可由适当布置的数个测距传感器的测量值确定。据此制定控制策略的总原则是：由于失事艇逃逸舱口大小有限，为使测距传感器获得测量值，“调平”工作应以救生艇与失事艇通道对接平面“对中”为前提。对于具有本发明的四自由度动力定位功能的救生艇来说这是不难做到的。又由于“调平”过程会影响“对中”，故在控制程序中应交叉检测“对中”与“调平”传感器的测量值并设法复位到控制“目标”；一旦两种测量值均满足要求，即可“坐台”，完成对接。
浮动式球形对接裙包括球形裙、球形裙座、球形裙座接管、伺服电机、电磁铁组件、转角传感器和高压水接头。其中，球形裙是一个两侧具有对称截头的球壳，用于与失事艇接触一侧的截口处加装一个锥形座圈。球形裙座是一个具有中分面且在两端板开孔的内缘上装有内球面动密封圈的圆柱状筒体，以便夹持球形裙并允许它自由转动。以中分面内一对正交直径为轴线的四个轴承套镶装在球形裙座的筒壁上。电磁铁组件是由空心轴、磁轭和线圈组合成的轴对称体。伺服电机借助端部法兰盘与所述轴承套同轴线地固定在球形裙座的外侧。与伺服电机轴头键连接的空心轴既可带动整个组件绕所述的轴承套轴线自由转动，又可沿伺服电机的轴头轴向窜动；而另一端的磁轭具有与球形裙外表面相吻合的内球面；当同一直径上的两个电磁铁组件的线圈通电时，牢牢吸附在球形裙的外表面上的磁轭将确保其上的空心轴形成球形裙的一根转轴；换言之，仅当电磁铁组件的线圈通电时，“浮动”着的球形裙才拥有相应的转轴。绕每根轴转过的角度可由转角传感器测定。转角传感器亦有轴和端部法兰，故可按伺服电机的安装方法并与之对称地固定在球形裙座上。球形裙座上加装高压水接头，以便借助高压水泵向球形裙座内注入压力适当的高压水，用以平衡外界海水静压力，进而防止海水中的微小颗粒进入相对滑动面间。与球形裙座同轴线固连的球形裙座接管固定在救生艇救生舱口法兰盘上。
球形裙与球形裙座间实现动密封的结构设计可依据现有的动密封理论。
十分明显，对于浮动式球形对接裙，本发明的理论基础中所涉及的“固定平面”就是球形裙座的中分面；而“动平面”就是球形裙的“赤道面”；两根在电磁铁通电之后才能建立起来的物理转轴的轴线是球形裙座中分面内的两根正交直径。
附图说明
图1浮动式球形对接裙结构示意图
具体实施方式
下面给出本发明的优选实施方式，并结合附图加以说明。
如图1所示，浮动式球形对接裙包括球形裙11、球形裙座21、球形裙座接管22、伺服电机12、电磁铁组件13、转角传感器14和高压水接头26。其中，球形裙11是一个两侧具有对称截头的球壳，用于与失事艇接触一侧的截口处加装一个锥形座圈。球形裙座21是一个具有中分面且在两端板开孔的内缘上装有内球面动密封圈的圆柱状筒体，以便夹持球形裙11并允许它自由转动。以中分面内一对正交直径为轴线的四个轴承套镶装在球形裙座21的筒壁上。电磁铁组件13是由空心轴、磁轭和线圈组合成的轴对称体。伺服电机12借助端部法兰盘与所述轴承套同轴线地固定在球形裙座21的外侧。与伺服电机12轴头键连接的空心轴既可带动整个组件绕所述的轴承套轴线自由转动，又可沿伺服电机12的轴头轴向窜动；而另一端的磁轭具有与球形裙11外表面相吻合的内球面；当同一直径上的两个电磁铁组件13的线圈通电时，牢牢吸附在球形裙11的外表面上的磁轭将确保其上的空心轴形成球形裙11的一根转轴；换言之，仅当电磁铁组件13的线圈通电时，“浮动”着的球形裙11才拥有相应的转轴。绕每根轴转过的角度可由转角传感器14测定。转角传感器14亦有外伸的轴头和端部法兰，故可按伺服电机12的安装方法并与之对称地固定在球形裙座21上。球形裙座21上加装高压水接头26，以便借助高压水泵(图中未画出)向球形裙座21内注入压力适当的高压水，用以平衡外界海水静压力，进而防止海水中的微小颗粒进入相对滑动面间。与球形裙座21同轴线固连的球形裙座接管22固定在救生艇00救生舱口01的法兰盘上。
球形裙11与球形裙座21间实现动密封的结构设计，特别是球形裙座21两端面开孔的内缘上装有的内球面动密封圈的结构设计可依据现有的动密封理论。
安装这种浮动式球形对接裙带来的有益效果是：通道对接平面的方位调整是在绕两个正交轴的两次独立转动中实现的。于是，即便是具有四自由度动力定位功能的救生艇，安装了本发明后，也可在对接过程中具有六自由度动力定位救生艇的对接功能。而且救生艇的四自由度动力定位技术要比六自由度动力定位技术成熟、简单得多；通道对接平面的“局部”方位调整也易于实现。
使用本发明可极大地减少深潜救生艇所需动力定位设备的数量和通道对接的自动控制难度。

Claims (1)

1.一种浮动式球形对接裙，其特征在于：它包括球形裙(11)、球形裙座(21)、球形裙座接管(22)、伺服电机(12)、电磁铁组件(13)、转角传感器(14)和高压水接头(26)；其中，球形裙(11)是一个两侧具有对称截头的球壳；球形裙座(21)是一个具有中分面且在两端板开孔的内缘上装有内球面动密封圈的圆柱状筒体；以中分面内一对正交直径为轴线的四个轴承套镶装在球形裙座(21)的筒壁上；电磁铁组件(13)是由空心轴、磁轭和线圈组合成的轴对称体；伺服电机(12)借助端部法兰盘与所述轴承套同轴线地固定在球形裙座(21)的外侧；与伺服电机(12)轴头键连接的空心轴既可带动整个组件绕所述的轴承套轴线自由转动，又可沿伺服电机12的轴头轴向窜动；而另一端的所述磁轭具有与球形裙(11)外表面相吻合的内球面；带有外伸轴头和端部法兰的转角传感器(14)按伺服电机(12)的安装方法并与之对称地固定在球形裙座(21)上；球形裙座21上加装高压水接头(26)；与球形裙座(21)同轴线固连的球形裙座接管(22)固定在救生艇(00)的救生舱口(01)的法兰盘上。
CNB2006101511673A 2006-12-20 2006-12-20 浮动式球形对接裙 Expired - Fee Related CN100395157C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101511673A CN100395157C (zh) 2006-12-20 2006-12-20 浮动式球形对接裙

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB2006101511673A CN100395157C (zh) 2006-12-20 2006-12-20 浮动式球形对接裙

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1986327A true CN1986327A (zh) 2007-06-27
CN100395157C CN100395157C (zh) 2008-06-18

Family

ID=38183298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2006101511673A Expired - Fee Related CN100395157C (zh) 2006-12-20 2006-12-20 浮动式球形对接裙

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN100395157C (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101871779A (zh) * 2010-04-30 2010-10-27 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 球壳内外表面定位器
CN101607589B (zh) * 2009-07-17 2012-05-09 哈尔滨工程大学 深潜救生艇四自由度动力定位装置及控位方法
CN103318390A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 哈尔滨工程大学 水下运载器空间对接装置
CN103482046A (zh) * 2013-09-11 2014-01-01 哈尔滨工程大学 一种动力定位水下对接模拟器
CN104828223A (zh) * 2015-05-27 2015-08-12 国家深海基地管理中心 一种深海载人潜水器海面应急出舱装置
CN107651145A (zh) * 2017-09-25 2018-02-02 李宏江 深海潜艇与潜艇救援补给的连通阀门
CN108622342A (zh) * 2018-06-07 2018-10-09 武汉理工大学 一种多级可分离式无人水下航行器
CN109383722A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 向兴华 能击沉航母的一种小潜艇
CN111559499A (zh) * 2020-04-07 2020-08-21 南京航空航天大学 一种球型无人飞行器及工作方法
CN113830268A (zh) * 2021-10-13 2021-12-24 中国船舶科学研究中心 一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2264713B1 (zh) * 1974-03-19 1977-07-15 France Etat
US5755532A (en) * 1995-11-24 1998-05-26 Hard Suits, Inc. Articulating pressure conduit
RU2276647C1 (ru) * 2004-11-17 2006-05-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" Спасательный подводный аппарат
DE102005045245B3 (de) * 2005-09-22 2006-11-09 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Unterseeboot

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101607589B (zh) * 2009-07-17 2012-05-09 哈尔滨工程大学 深潜救生艇四自由度动力定位装置及控位方法
CN101871779A (zh) * 2010-04-30 2010-10-27 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 球壳内外表面定位器
CN101871779B (zh) * 2010-04-30 2012-07-18 中国船舶重工集团公司第七〇二研究所 球壳内外表面定位器
CN103318390A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 哈尔滨工程大学 水下运载器空间对接装置
CN103318390B (zh) * 2013-07-03 2015-12-09 哈尔滨工程大学 水下运载器空间对接装置
CN103482046B (zh) * 2013-09-11 2015-09-30 哈尔滨工程大学 一种动力定位水下对接模拟器
CN103482046A (zh) * 2013-09-11 2014-01-01 哈尔滨工程大学 一种动力定位水下对接模拟器
CN104828223A (zh) * 2015-05-27 2015-08-12 国家深海基地管理中心 一种深海载人潜水器海面应急出舱装置
CN109383722A (zh) * 2017-08-09 2019-02-26 向兴华 能击沉航母的一种小潜艇
CN107651145A (zh) * 2017-09-25 2018-02-02 李宏江 深海潜艇与潜艇救援补给的连通阀门
CN108622342A (zh) * 2018-06-07 2018-10-09 武汉理工大学 一种多级可分离式无人水下航行器
CN111559499A (zh) * 2020-04-07 2020-08-21 南京航空航天大学 一种球型无人飞行器及工作方法
CN111559499B (zh) * 2020-04-07 2022-05-03 南京航空航天大学 一种球型无人飞行器及工作方法
CN113830268A (zh) * 2021-10-13 2021-12-24 中国船舶科学研究中心 一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法
CN113830268B (zh) * 2021-10-13 2022-07-12 中国船舶科学研究中心 一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN100395157C (zh) 2008-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100395157C (zh) 浮动式球形对接裙
CN100482534C (zh) 单球壳对接裙
EP3271240B1 (en) Communications among water environment mobile robots
WO2017045494A1 (zh) 一种自平衡耐压壳装置
CN109050840B (zh) 一种六自由度定位水下机器人
CN103213662B (zh) 子母式海洋环境检测智慧机器人
US10604218B2 (en) Manoeuvring device and method therof
CN100395158C (zh) 双球壳对接裙
WO2022199158A1 (zh) 一种可自主拼接的模块化全向无人船
CN102351032A (zh) 双体潜水器
CN111038671A (zh) 一种海底三维地形勘察和测绘水下无人航行器
KR101982927B1 (ko) 수권 모니터링 시스템 및 수권 모니터링 장치
CN106477008B (zh) 一种三体流线型自主作业水下机器人平台
WO2022267088A1 (zh) 一种面向深渊观测的混合驱动水下滑翔机
JP4417543B2 (ja) 潜水機および分布測定方法
WO2007143457A2 (en) Oil and/or gas production system
EP2855258B1 (en) Methods, systems, and apparatuses for inverting a submersible craft
CN110406652B (zh) 一种用于深海多关节潜器的两自由度关节
CN109050801B (zh) 一种医疗救援无人艇
Thiede et al. An overall pressure tolerant underwater vehicle: DNS Pegel
CN110422307B (zh) 一种深海多关节潜器的控制方法
CN210027852U (zh) 一种可变形的水下运载器
CN108995775B (zh) 一种封闭式无人艇
CN109050844A (zh) 一种观光潜水器
CN111319740B (zh) 一种深海可延展艇体潜航器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080618

Termination date: 20101220