CN103861973B - 单人常压潜水装具应急用液压剪切装置 - Google Patents

Abstract

单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，包括固装单人常压潜水装具本体上的剪切油缸和增压油缸，剪切油缸活塞杆穿过起吊杆，并锁紧在单人常压潜水装具本体上，起吊杆与缆绳接头连接，中继站上布放的中性缆依次穿过缆绳接头、剪切油缸的无杆腔后，与单人常压潜水装具本体的舱体连接；剪切油缸的无杆腔内设有剪切刀，剪切刀通过刀架与剪切油缸活塞杆固接；增压油缸活塞杆伸出增压油缸缸体的一端连接有手柄，剪切油缸活塞杆与对应缸体之间、增压油缸活塞杆与对应缸体之间均密封连接，剪切油缸的有杆腔与增压油缸的有杆腔之间设有液压油管路。本发明能够切断中性缆使装具本体与中继站相分离从而解除装具外在束缚，实现装具应急逃生，工作可靠。

Description

单人常压潜水装具应急用液压剪切装置

技术领域

本发明涉及水下作业装置技术领域，具体涉及应用于单人常压潜水装具、有缆遥控水下机器人等水下缆控运动体上的水下作业装置，尤其涉及应用于单人常压潜水装具逃生时，通过切断中性缆使装具本体与中继站相分离从而解除装具外在束缚，实现装具应急逃生的液压剪切装置。

背景技术

单人常压潜水***主要由单人常压潜水装具 (ADS)、中继站(TMS)及水面布放回收***(LARS)三部分组成的。其中，单人常压潜水装具是一个仿人形的水下作业***，装具外部可承受作业水深的压力，内部保持一个大气压，潜水员不必经受下潜加压和上升减压的过程，装具可进入到一些特定区域，并能完成一些先前只有潜水员才能完成的复杂的水下作业；中继站是发挥单人常压潜水装具作业性能的关键装置，它的设置隔离了水面布放回收***（水面母船）的升沉和摇荡对单人常压潜水装具的影响，提高了单人常压潜水装具的抗流能力，并尽量减少了装具上的电气元器件的重量，缩小了装具的排水体积，从而有效地提高了装具在水下的机动性；水面布放回收***通过铠装缆将携带着单人常压潜水装具的中继站吊放到作业点附近；中继站到达作业点后，再通过中继站上的中性缆收放装置对单人常压潜水装具进行布放与回收，因此，单人常压潜水装具实际的活动区域为以中继站为球心，以中性缆长度为半径的球形空间。其中，铠装缆是水面布放回收***和中继站之间的承重缆，既能承受中继站、常压潜水服的重力，又能将单人常压潜水装具的水下工作状态、动作信号传送到水面中央控制室的监控器中进行监控；中性缆是中继站和单人常压潜水装具之间的零浮力连接电缆，其向单人常压潜水装具供电，并传输视频信号、声纳信号、控制信号以及潜水员与水面通讯的音频信号。

单人常压潜水装具作为一种载人的水下装具，除了需要满足水下作业任务的设计要求外，还应该能够确保水下工作人员的安全，因此，如何在危机时刻实现水下工作人员应急逃生是水下工程领域的一项关键技术。传统的单人常压潜水装具应急逃生策略主要分为两个步骤：（1）当单人常压潜水装具面临危险状况时，立即抛弃随身携带的压载，以增加自身的浮力而上浮实现应急逃生；（2）如果自身无法顺利应急上浮，则水面布放回收***开始回收铠装缆，通过拖拽的方式强行回收单人常压潜水装具。这种传统的应急响应不能发挥单人常压潜水装具本身动力***在应急时的优势，而且强行回收还存在一定盲目性。另外，倘若单人常压潜水装具遇到的危险状况是中性缆在作业过程中发生缠绕，此时完全限制了装具自身的行动能力，那么上述传统应急响应根本无法实现应急逃生，仍然无法确保水下工作人员的安全。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其能够切断中性缆使装具本体与中继站相分离从而解除装具外在束缚，实现装具应急逃生，工作可靠。

本发明的技术方案如下：

单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，包括固定装在单人常压潜水装具本体上的剪切油缸和增压油缸，剪切油缸的第一活塞杆穿过起吊杆，并锁紧在单人常压潜水装具本体上，起吊杆与缆绳接头通过销轴连接，中继站上布放的中性缆依次穿过缆绳接头、剪切油缸的第一无杆腔后，并与单人常压潜水装具本体的舱体连接；剪切油缸的第一无杆腔内设有剪切刀，剪切刀固装在刀架上，刀架与第一活塞杆固接；增压油缸的第二活塞杆伸出增压油缸缸体的一端连接有手柄，第一活塞杆与剪切油缸的缸体之间、第二活塞杆与增压油缸的缸体之间均采用动密封结构密封连接，剪切油缸的第一有杆腔与增压油缸的第二有杆腔之间连接有液压油管路。

其进一步技术方案为：

所述单人常压潜水装具本体上设有叉形连接耳板，剪切油缸的缸体与连接耳板固接，起吊杆位于连接耳板的叉口中，剪切油缸的第一活塞杆通过锁紧螺钉锁紧在连接耳板上。

所述锁紧螺钉的外周上设有“V”形豁口。

所述刀架带有方形凹口，所述方形凹口用于安装剪切刀，所述方形凹口的两侧面为对称的U形槽，所述两个U形槽位于剪切刀的两侧。

所述增压油缸的第二活塞杆与增压油缸的缸体之间采用梯形螺纹连接。

所述增压油缸设在单人常压潜水装具本体的腰部。

所述增压油缸的缸体穿过单人常压潜水装具本体的腰部腰环的安装孔，并通过锁紧螺母锁紧在腰环上，增压油缸的缸体与腰环之间密封连接。

所述液压油管路与剪切油缸的第一有杆腔之间、液压油管路与增压油缸的第二有杆腔之间均连接有可调向管接头，剪切油缸和增压油缸的缸体上均设有排气阀，同一缸体上的排气阀与可调向管接头呈90°布置，且二者在同一缸体上的安装孔的中心处于同一平面。

本发明的技术效果：

1、本发明通过增压油缸直接为剪切油缸提供动力源，在两者的相互配合下才能完成中性缆的剪切，切断中性缆的同时实现了单人常压潜水装具本体与中继站的分离，为单人常压潜水装具本体摆脱了自身的所有束缚，从而为单人常压潜水装具本体的舱内驾驶员的逃生创造良好的条件。

2、本发明所述增压油缸结构简单、工作可靠，不需要额外电力驱动，完全依靠人力实现对中性缆的剪切，在水下应急处理时不会因为其他形式的动力供应不足而无法工作，确保工作可靠，而且通过增压油缸缸体与其活塞杆之间的梯形螺纹连接的结构设置，使增压油缸具有自锁功能，不会受到外界额外扰动的影响而发生误动作。

3、本发明通过排气阀的设置，不仅可以有效排除剪切油缸及增压油缸缸内气体，保证剪切力度均匀，而且还可以为增压油缸维护时通过排气阀为增压油缸供油.

4、本发明有效弥补了靠强行回收缆进行拖拽等传统应急响应方式的不足，可以让单人常压潜水装具本体内的驾驶员充分发挥自身的主观能动性，依靠携带的应急电源开启推进器***，实现快速应急上浮逃生，尽量避免安全事故发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作原理图。

图3为本发明所述剪切油缸的结构示意图，图中还示出了剪切油缸与单人常压潜水装具、起吊杆的连接结构。

图4为图3的左视图。

图5为图3中A部的放大图。

图6为本发明所述刀架与剪切刀的装配立体图。

图7为本发明所述增压油缸的结构示意图，图中还示出了增压油缸与单人常压潜水装具的连接结构。

图8为图7中增压油缸的左视图。

图9为图7中B部的放大图。

其中：1、单人常压潜水装具本体；101、连接耳板；102、腰环；2、剪切油缸；201、第一活塞杆；202、第一无杆腔；203、第一有杆腔；3、增压油缸；301、第二有杆腔；302、第二活塞杆；4、起吊杆；5、缆绳接头；6、销轴；7、中性缆；8、剪切刀；9、刀架；10、手柄；11、液压油管路；12、锁紧螺钉；13、锁紧螺母；14、可调向管接头；15、排气阀；16、端盖；17、端板；18、O型密封圈一；19、O型密封圈二；20、O型密封圈三；21、O型密封圈四；22、O型密封圈五；23、O型密封圈六；24、封板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图1、图2、图3，本发明包括固定装在单人常压潜水装具本体1上的剪切油缸2和增压油缸3，剪切油缸2的第一活塞杆201穿过起吊杆4上的安装孔，并锁紧在单人常压潜水装具本体1上，起吊杆4与缆绳接头5通过销轴6连接，中继站上布放的中性缆7依次穿过缆绳接头5、剪切油缸2的第一无杆腔202后，并与单人常压潜水装具本体1的舱体连接；剪切油缸2的第一无杆腔202内设有剪切刀8，剪切刀8固装在刀架9上，刀架9与第一活塞杆201固接；增压油缸3的第二活塞杆302伸出增压油缸3缸体的一端连接有手柄10，第一活塞杆201与剪切油缸2的缸体之间、第二活塞杆302与增压油缸3的缸体之间均采用动密封结构密封连接，剪切油缸2的第一有杆腔203与增压油缸3的第二有杆腔301之间连接有液压油管路11。

具体地，见图1、图3，所述单人常压潜水装具本体1上设有叉形连接耳板101，剪切油缸2的缸体与连接耳板101固接，起吊杆4位于连接耳板101的叉口中，剪切油缸2的第一活塞杆201伸出剪切油缸2缸体的一端依次穿过连接耳板101的右侧壁、起吊杆4、连接耳板101的左侧壁后，通过锁紧螺钉12及端盖16锁紧在连接耳板101的左侧壁上；第一无杆腔202上设有轴向端板17，当第一活塞杆201朝第一无杆腔202回缩时，剪切刀8不断接近中性缆7，剪切刀8的刀口逐渐将中性缆7直接紧压在剪切缸2的端板17上直至将中性缆7剪断；第一活塞杆201与剪切油缸2缸体的内表面之间采用O型密封圈一18和O形密封圈二19密封连接；见图2、图3、图4，液压油管路11与剪切油缸2的第一有杆腔203之间连接有可调向管接头14，剪切油缸2缸体上设有排气阀15，排气阀15与可调向管接头14呈90°布置，且二者在剪切油缸2缸体上的安装孔的中心处于同一平面，排气阀15的设置能够有效地排出剪切油缸2内的空气，使得剪切油缸2的腔体内油液充盈，保证剪切力度均匀。

进一步地，见图5，所述锁紧螺钉12的外周上设有“V”形豁口，所述“V”形豁口的深度经过精确的计算，直接与锁紧螺钉12的受力相关，如此既能够确保在危机状态下迅速被剪切油缸2内的驱动力拉断锁紧螺钉12而缩回第一活塞杆201，又可以在正常工作状态下承受一定的负载，有效地固定第一活塞杆201；见图6，所述刀架9带有方形凹口，所述方形凹口用于安装剪切刀8，所述方形凹口的两侧面为对称的U形槽，两个U形槽位于剪切刀8的两侧，所述U形槽的设置，正好能使刀架9避开剪切刀8的刀刃，便于剪切刀8顺利切割中性缆7，剪切刀8的刀刃成V形，使得刀口变得锋利，能够快速剪断中性缆7。

为了便于单人常压潜水装具本体1的工作人员手动驱动增压油缸3，见图1，增压油缸3设在单人常压潜水装具本体1的腰部，具体地，见图7、图8，所述增压油缸3的缸体两端均带有外螺纹，所述缸体一端穿过单人常压潜水装具本体1的腰部腰环102的安装孔，并通过锁紧螺母13锁紧在腰环102上，所述缸体的另一端与封板24螺纹连接，增压油缸3的缸体与腰环102的内表面及端面之间分别采用O型密封圈三20和O形密封圈四21形成径向和端面密封，第二活塞杆302与增压油缸3的缸体之间采用采用O型密封圈五22和O形密封圈六23密封连接；液压油管路11与增压油缸3的第二有杆腔301之间连接有可调向管接头14，增压油缸3的缸体上同样设有排气阀15，排气阀15与可调向管接头14呈90°布置，且二者在增压油缸3缸体上的安装孔的中心处于同一平面，排气阀15的设置不仅可以有效地排出增压油缸3腔体中存在的空气，而且可以在增压油缸3维护时向增压油缸3供油。

进一步地，见图9，所述增压油缸3的第二活塞杆302与增压油缸3的缸体之间采用梯形螺纹连接，一方面，梯形螺纹传递扭矩的能力较强，另一方面，设计时使得传动的导程角小于螺旋传动的当量摩擦角，这样可以确保第二活塞杆302与增压油缸3的缸体之间的螺旋传动具有自锁性，不会因为外界的扰动引发整个装置出现误动作。

见图2，单人常压潜水装具本体1在水下作业的过程中，如面临危机情况时，尤其是中性缆7与水下障碍物发生缠绕时，驾驶员能够通过如下方式应急逃生：驾驶员在单人常压潜水装具本体1舱内迅速旋转增压油缸3末端的手柄10，由此迫使增压油缸3的第二活塞杆302不断外伸，增压油缸3的第二有杆腔301内的有效容积不断减小、压力不断增大，使得第二有杆腔301内的油液受到压缩后通过液压油管路11向剪切油缸2的第一有杆腔203输送，当高压油通过液压油管路11进入第一有杆腔203以后，见图3，在高压油的作用下，剪切油缸2的第一活塞杆201回缩，当第一有杆腔203内的压力积累到一定程度，固定在第一活塞杆201末端的锁紧螺钉12被拉断，第一活塞杆201回缩并逐次退出连接耳板101左侧壁、起吊杆4及连接耳板101右侧壁，最终使得单人常压潜水装具本体1与起吊杆4完全分离，在第一活塞杆201回缩过程中，剪切油缸2缸体内的剪切刀8不断接近中性缆7，剪切刀8的刀口逐渐将中性缆7直接紧压在剪切缸2的端板17上直至将中性缆7剪断，由此，不仅完成了中性缆7的剪切，而且在剪切的过程中兼顾实现了单人常压潜水装具本体1与起吊杆4的分离（即单人常压潜水装具本体1与中继站的分离），成功地为单人常压潜水装具本体1摆脱了自身的所有束缚，这样单人常压潜水装具本体1舱内的驾驶员可以充分发挥主观能动性，依靠携带的应急电源开启推进器***，从而快速地上浮逃生。

本发明通过增压油缸直接为剪切油缸提供动力源，在两者的相互配合下才能完成中性缆的剪切，切断中性缆的同时实现了单人常压潜水装具本体与中继站的分离，从而为单人常压潜水装具本体的舱内驾驶员的逃生创造良好的条件。

本发明所述剪切装置的应用不限于单人常压潜水装具的应急逃生，在将单人常压潜水装具换成水下载人平台等其他水下缆控负载时，在保持负载与剪切油缸活塞杆接口不变的情况下，本发明所述剪切装置完全可以实现应急抛载。

 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 (8)

1.单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：包括固定装在单人常压潜水装具本体（1）上的剪切油缸（2）和增压油缸（3），剪切油缸（2）的第一活塞杆（201）穿过起吊杆（4），并锁紧在单人常压潜水装具本体（1）上，起吊杆（4）与缆绳接头（5）通过销轴（6）连接，中继站上布放的中性缆（7）依次穿过缆绳接头（5）、剪切油缸（2）的第一无杆腔（202）后，并与单人常压潜水装具本体（1）的舱体连接；剪切油缸（2）的第一无杆腔（202）内设有剪切刀（8），剪切刀（8）固装在刀架（9）上，刀架（9）与第一活塞杆（201）固接；增压油缸（3）的第二活塞杆（302）伸出增压油缸（3）缸体的一端连接有手柄（10），第一活塞杆（201）与剪切油缸（2）的缸体之间、第二活塞杆（302）与增压油缸（3）的缸体之间均采用动密封结构密封连接，剪切油缸（2）的第一有杆腔（203）与增压油缸（3）的第二有杆腔（301）之间连接有液压油管路（11）。

2.按权利要求1所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述单人常压潜水装具本体（1）上设有叉形的连接耳板（101），剪切油缸（2）的缸体与连接耳板（101）固接，起吊杆（4）位于连接耳板（101）的叉口中，剪切油缸（2）的第一活塞杆（201）通过锁紧螺钉（12）锁紧在连接耳板（101）上。

3.按权利要求2所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述锁紧螺钉（12）的外周上设有“V”形豁口。

4.按权利要求1所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述刀架（9）带有方形凹口，所述方形凹口用于安装剪切刀（8），所述方形凹口的两侧面为对称的U形槽，两个所述U形槽分别位于剪切刀（8）的两侧。

5.按权利要求1所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述增压油缸（3）的第二活塞杆（302）与增压油缸（3）的缸体之间采用梯形螺纹连接。

6.按权利要求1所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述增压油缸（3）设在单人常压潜水装具本体（1）的腰部。

7.按权利要求6所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述增压油缸（3）的缸体穿过单人常压潜水装具本体（1）的腰部腰环（102）的安装孔，并通过锁紧螺母（13）锁紧在腰部腰环（102）上，增压油缸（3）的缸体与腰部腰环（102）之间密封连接。

8.按权利要求1至7任一权利要求所述的单人常压潜水装具应急用液压剪切装置，其特征在于：所述液压油管路（11）一端与剪切油缸（2）的第一有杆腔（203）之间、液压油管路（11）的另一端与增压油缸（3）的第二有杆腔（301）之间均连接有可调向管接头（14），剪切油缸（2）和增压油缸（3）的缸体上均设有排气阀（15），同一缸体上的排气阀（15）与可调向管接头（14）呈90°布置，且二者在同一缸体上的安装孔的中心处于同一平面。