CN201231853Y - 一种深海设备投放器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种深海设备投放器。它包括投放器、控制器和连接锥。投放器和船上的同轴缆、缆索连接，连接锥被安装在需要投放的设备顶部，投放时，连接锥被投放器锁闭而形成连接，通过缆索依靠重力下放，将投放器及被投放设备投放到海底指定位置后，通过控制器启动电磁铁，投放器的推杆机构实现开锁，实现投放器和连接锥分离，收回投放器完成投放。本实用新型与传统深海设备投放方法相比，具有体积小、结构灵活巧妙，控制简单，投放可靠，载重量大，脱离了人工脱钩或远程无人遥控机器(ROV)的辅助脱钩操作，降低投放成本、难度、复杂度，通过装载在具有移动定位功能的设备上还可以同时实现大载量设备的投放和回收等优点，可用于任何水深的海域里。

Description

一种深海设备投放器

技术领域

本实用新型涉及应用于深海海底探测设备的投放的一种深海设备投放器。

背景技术

在深海环境、资源、地质等方面研究中，探测设备的投放是一个关键的技术，具有重要意义。但深海高压，未知地形等给深海设备投放带来了很大的麻烦。目前深海设备投放大多依靠载人深潜器，AUV等，投放成本极其昂贵，而且投放的设备重量也有很大的限度，故一种能够完成重载设备投放的工具亟待研发。本设计针对该技术背景而发明出一种深海设备投放器。

发明内容

本实用新型的目的是提出一种结构简单、工作可靠、控制简单、能够适应深海高压环境的深海设备投放器。

深海设备投放器包括投放器、控制器和连接锥。投放器包括固定螺栓组、吊钩防脱块、吊钩、固定螺栓组、支撑板、缆索连接件、第一螺栓组、第二螺栓组、第三螺栓组、第四螺栓组、电磁铁密封腔、电磁铁定位挡圈、端盖固定螺钉、水密接插件、油囊、端盖、第二O型密封圈、电磁铁、第一O型密封圈、电磁铁装置固定螺钉、支撑环、轴销座、轴销、推杆、外护套、螺钉、底板、复位弹簧、吊钩卡环、轴销座固定螺栓组、吊钩推杆、推杆转轴、推杆连接环，在电磁铁密封腔内设有电磁铁定位挡圈、电磁铁，在电磁铁密封腔上端设有端盖，端盖顶端设有水密接插件、油囊，电磁铁密封腔下端设有缆索连接件上，电磁铁密封腔底部设有电磁铁的铁芯推孔，电磁铁的铁芯穿过铁芯推孔，铁芯推孔和电磁铁密封腔之间设有第一O型密封圈，端盖与电磁铁密封腔之间设有第二O型密封圈，电磁铁的铁芯下端顶住推杆上端，推杆下端和推杆连接环螺纹连接，推杆连接环和3根吊钩推杆通过推杆转轴轴联，卡环固定在吊钩上，同时三个相同的复位弹簧分别连接在吊钩卡环的连接小孔上，轴销座通过轴销座固定螺栓组固定在支撑板上面小方孔两侧，吊钩穿过支撑板的小方孔通过轴销套在轴销座的转轴孔上；支撑板和缆索连接件通过分别穿过夹在支撑板和缆索连接件之间的空心的支撑环的第一螺栓组、第二螺栓组、第三螺栓组、第四螺栓组固联，支撑板和外护套通过固定螺栓组固联，外护套和底板通过固定螺栓组固联，底板和吊钩防脱块通过螺钉固联，三个吊钩下端位于吊钩防脱块的三个方形槽中。吊钩下端的钩子上表面为往上翘结构，钩子为上翘一个角度a度，然后是宽度b的向外扩展的水平段。

所述的控制器的内部模块连接关系为：控制开关与输入信号调理电路、MCU控制模块、耦合隔离电路、电磁铁驱动相连接，反馈信号调理电路与MCU控制模块相连接。连接锥顶部是半球体，中部为圆柱体，底部为法兰盘，半球体的底面为内凹结构，靠近圆柱体是宽度为b的环形平面，环形平面外缘到半球体的底面外缘是向外、向下倾斜a度角的锥台侧面，连接锥的法兰盘和需要投放设备通过螺栓进行固定连接。

本实用新型与传统深海设备投放方法相比，具有体积小、结构灵活巧妙，控制简单，投放可靠，载重量大，脱离了人工脱钩或远程无人遥控机器(ROV)的辅助脱钩操作，降低投放成本、难度、复杂度，通过装载在具有移动定位功能的设备上可以同时实现大载量设备的投放和回收等优点，可用于任何水深的海域里。

附图说明

图1是深海设备投放器外形结构示意图。

图2是深海设备投放器外部结构示意图(向视图)。

图3是深海设备投放器控制系统示意图。

图4是深海设备投放器连接锥示意图。

图5是深海设备投放器吊钩示意图。

图6是深海设备投放器外部结构整体图。

图中：固定螺栓组1、吊钩防脱块2、吊钩3、固定螺栓组4、支撑板5、缆索连接件6、第一螺栓组7、第二螺栓组8、第三螺栓组9、第四螺栓组10、电磁铁密封腔11、电磁铁定位挡圈12、端盖固定螺钉13、水密接插件14、油囊15、端盖16、第二O型密封圈17、电磁铁18、第一O型密封圈19、电磁铁装置固定螺钉20、支撑环21、轴销座22、轴销23、推杆24、外护套25、螺钉26、底板27、复位弹簧28、吊钩卡环29、轴销座固定螺栓组30、吊钩推杆31、推杆转轴32、推杆连接环33、连接锥34、控制开关35、输入信号调理电路36、MCU控制板37、反馈信号调理电路38、电磁铁驱动39、耦合隔离电路40。

具体实施方式

图1、2、5所示，投放器包括固定螺栓组1、吊钩防脱块2、吊钩3、固定螺栓组4、支撑板5、缆索连接件6、第一螺栓组7、第二螺栓组8、第三螺栓组9、第四螺栓组10、电磁铁密封腔11、电磁铁定位挡圈12、端盖固定螺钉13、水密接插件14、油囊15、端盖16、第二O型密封圈17、电磁铁18、第一O型密封圈19、电磁铁装置固定螺钉20、支撑环21、轴销座22、轴销23、推杆24、外护套25、螺钉26、底板27、复位弹簧28、吊钩卡环29、轴销座固定螺栓组30、吊钩推杆31、推杆转轴32、推杆连接环33，在电磁铁密封腔11内设有电磁铁定位挡圈12、电磁铁18，在电磁铁密封腔11上端设有端盖16，端盖16顶端设有水密接插件14、油囊15，电磁铁密封腔11下端设有缆索连接件6上，电磁铁密封腔11底部设有电磁铁的铁芯推孔，电磁铁18的铁芯穿过铁芯推孔，铁芯推孔和电磁铁密封腔11之间设有第一O型密封圈19，端盖16与电磁铁密封腔11之间设有第二O型密封圈17，电磁铁18的铁芯下端顶住推杆24上端，推杆24下端和推杆连接环33螺纹连接，推杆连接环33和3根吊钩推杆31通过推杆转轴32轴联，卡环29固定在吊钩3上，同时三个相同的复位弹簧28分别连接在吊钩卡环29的连接小孔上，轴销座22通过轴销座固定螺栓组30固定在支撑板5上面小方孔两侧，吊钩3穿过支撑板5的小方孔通过轴销23套在轴销座22的转轴孔上；支撑板5和缆索连接件6通过分别穿过夹在支撑板5和缆索连接件6之间的空心的支撑环21的第一螺栓组7、第二螺栓组8、第三螺栓组9、第四螺栓组10固联，支撑板5和外护套25通过固定螺栓组4固联，外护套25和底板27通过固定螺栓组1固联，底板27和吊钩防脱块2通过螺钉26固联，三个吊钩下端位于吊钩防脱块2的三个方形槽中。吊钩3的下端的钩子上表面为往上翘结构，钩子为上翘一个角度a度，然后是宽度b的向外扩展的水平段。

图3所示，控制器内部模块连接关系为：控制开关35与输入信号调理电路36、MCU控制模块37、耦合隔离电路40、电磁铁驱动39相连接，反馈信号调理电路38与MCU控制模块37相连接，控制开关35的电信号通过信号调理36连接到MCU控制板37，MCU控制板37输出控制信号至耦合隔离电路40，耦合隔离电路40的输出将作为电磁铁驱动39的输入端，电磁铁驱动39的输出经过长距离传输(同轴缆)到电磁铁的输入。电磁铁的位置通过电磁铁内部的霍尔器件的感应信号经过放大并经过长距离传输到反馈信号调理电路38，反馈信号调理电路38的输出进入MCU控制板作为位置反馈信号。

图4所示，连接锥34顶部是半球体，中部为圆柱体，底部为法兰盘，半球体的底面为内凹结构，靠近圆柱体是宽度为b的环形平面，环形平面外缘到半球体的底面外缘是向外、向下倾斜a度角的锥台侧面，其剖面轮廓线和投放器的吊钩3的钩子表面轮廓相吻合。连接锥34为连接锥的法兰盘和需要投放设备通过螺栓进行固定连接。连接锥最细段的直径c为最大负载量决定，根据

$\frac{\mathrm{Mg}}{\mathrm{\π}{c}^2/4}\≤\frac{{\mathrm{\σ}}_s}{S}$

其中：M为负载质量

σ_s为连接锥材料屈服强度

S为许用应力安全系数，取值为3～4

根据该公式可以决定了负载量和直径c之间的关系，连接锥球形头部球径为直径c的2倍，宽度b为直径c的

倍，角度a取值5～10度

连接锥的法兰盘和需要投放设备通过螺栓进行固定连接。

深海设备投放器工作过程如下：连接锥通过法兰盘固定在需要投放的设备顶端，投放器用带同轴缆的缆索连接在缆索连接件上，同轴缆末端和水密接插件相连，水密接插件末端连接到投放器的水密接插件接头上。在海面上投放器竖直放置于连接锥上面，投放器下端的孔和连接锥头部对准，然后往下压，三个周向分布的吊钩将被迫撑开而绕各自的转轴向外展开，当连接锥的半球形头部高于吊钩的钩子上平面，即连接锥的球形头部完全滑入到三个吊钩形成的抓手卡槽内部，三个吊钩将被处于拉伸状态复位弹簧的拉力作用下而收缩，如同三个手指紧紧往内扣而扣在半球形下端面，半球形下表面和吊钩钩子上表面轮廓配合一致，此时连接锥处于被锁闭状态。通过绞车提升投放器，由于吊钩钩子上表面为上翘结构，同时连接锥半球形下表面为内凹结构，负载越大，三个吊钩形成的抓手将扣得越紧。移动绞车投放设备，放入海中，绞车缆索下放到指定海底区域，当缆索处于松弛状态时，表明已经到达海底，通过控制系统打开控制开关，开关信号通过调理电路和MCU控制电路处理后传送电磁铁驱动器，驱动电磁铁工作，电磁铁的铁芯推动由推杆、吊钩推杆、推杆连接环组成的连杆机构而推动三个吊钩克服三个处于拉伸状态的复位弹簧的收缩力而张开，即抓手被三根杆给撑开。电磁铁的铁芯位置为霍尔传感器检测而反馈到MCU控制电路中，通过比较而得出铁芯是否到达预定行程，没到则加大电磁铁驱动电压提高电磁铁的驱动力，超过则降低电磁铁驱动电压，最终铁芯的位置将固定在一个预定的位置，此时吊钩的钩子和连接锥完全分离，连接锥的锁闭状态被解除，提升投放器，完成投放。

Claims (2)

1.一种深海设备投放器，其特征在于包括投放器、控制器和连接锥，投放器包括固定螺栓组(1)、吊钩防脱块(2)、吊钩(3)、固定螺栓组(4)、支撑板(5)、缆索连接件(6)、第一螺栓组(7)、第二螺栓组(8)、第三螺栓组(9)、第四螺栓组(10)、电磁铁密封腔(11)、电磁铁定位挡圈(12)、端盖固定螺钉(13)、水密接插件(14)、油囊(15)、端盖(16)、第二O型密封圈(17)、电磁铁(18)、第一O型密封圈(19)、电磁铁装置固定螺钉(20)、支撑环(21)、轴销座(22)、轴销(23)、推杆(24)、外护套(25)、螺钉(26)、底板(27)、复位弹簧(28)、吊钩卡环(29)、轴销座固定螺栓组(30)、吊钩推杆(31)、推杆转轴(32)、推杆连接环(33)，在电磁铁密封腔(11)内设有电磁铁定位挡圈(12)、电磁铁(18)，在电磁铁密封腔(11)上端设有端盖(16)，端盖(16)顶端设有水密接插件(14)、油囊(15)，电磁铁密封腔(11)下端设有缆索连接件(6)上，电磁铁密封腔(11)底部设有电磁铁的铁芯推孔，电磁铁(18)的铁芯穿过铁芯推孔，铁芯推孔和电磁铁密封腔(11)之间设有第一O型密封圈(19)，端盖(16)与电磁铁密封腔(11)之间设有第二O型密封圈(17)，电磁铁(18)的铁芯下端顶住推杆(24)上端，推杆(24)下端和推杆连接环(33)螺纹连接，推杆连接环(33)和3根吊钩推杆(31)通过推杆转轴(32)轴联，卡环(29)固定在吊钩(3)上，同时三个相同的复位弹簧(28)分别连接在吊钩卡环(29)的连接小孔上，轴销座(22)通过轴销座固定螺栓组(30)固定在支撑板(5)上面小方孔两侧，吊钩(3)穿过支撑板(5)的小方孔通过轴销(23)套在轴销座(22)的转轴孔上；支撑板(5)和缆索连接件(6)通过分别穿过夹在支撑板(5)和缆索连接件(6)之间的空心的支撑环(21)的第一螺栓组(7)、第二螺栓组(8)、第三螺栓组(9)、第四螺栓组(10)固联，支撑板(5)和外护套(25)通过固定螺栓组(4)固联，外护套(25)和底板(27)通过固定螺栓组(1)固联，底板(27)和吊钩防脱块(2)通过螺钉(26)固联，三个吊钩下端位于吊钩防脱块(2)的三个方形槽中。

2.根据权利要求1所述的一种深海设备投放器，其特征在于所述的控制器的内部模块连接关系为：控制开关(35)与输入信号调理电路(36)、MCU控制模块(37)、耦合隔离电路(40)、电磁铁驱动(39)相连接，反馈信号调理电路(38)与MCU控制模块(37)相连接。

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