CN112027039B - 一种载人潜水器应急抛载机构 - Google Patents
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Abstract
一种载人潜水器应急抛载机构,包括液压油缸,其底部固定安装有静铁芯、壳体、底座,液压油缸的活塞杆末端开设有内螺纹孔,定位螺套内部开阶梯槽,将连接销钉顶端置于阶梯槽内且可沿槽壁轴向滑动,定位螺套旋入活塞杆的螺纹孔内;位于静铁芯的下方还设置有动铁芯,动铁芯上端及下端开设螺纹孔,分别与连接销钉及双头螺柱上端联接;底座的两侧对称布置有阶梯孔,阶梯孔内分别配合安装有楔形限位杆,所述底座的中部配合安装有球头拉杆,所述球头拉杆的下方设置有浮动环,楔形限位杆的头部与球头拉杆和浮动环配合;还包括吊轴,所述吊轴的顶部与球头拉杆螺纹连接,吊轴的底部通过吊环螺钉连接压载。工作灵活、可靠。
Description
技术领域
本发明涉及载人潜水器技术领域,尤其是一种载人潜水器应急抛载机构。
背景技术
载人潜水器是当前海洋探索研究最主要的工具之一,为节省能源,载人潜水器一般采用无动力方式下潜上浮。潜水器依靠负浮力下潜至预定工作深度,首先抛弃一组压载使潜水器水下重量与浮力基本均衡,然后通过调整姿态进行水下工作。当潜水器完成工作后,再通过抛弃压载使潜水器获得正浮力,从而浮出水面。由于可弃压载提供的浮力变化量较大,压载水舱浮力调节等方式能力有限,当潜水器出现故障无法正常抛弃压载时,潜水器存在无法上浮的风险,严重危及潜水器及舱内人员的安全。因此,载人潜水器设置安全可靠的应急抛载机构尤为必要。
现有技术中的应急抛载机构多采用电爆螺栓抛载、油缸直接推拉抛载等方式实现。其中,电爆螺栓抛载可靠性难以保证,存在失效或者误抛的安全隐患;油缸直接推拉抛载机构较为笨重,驱动抛载需要液压源压力较大,对潜水器应急动力源要求很高。
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应急抛载机构,从而极大地提高了抛载机构的可靠性和能源利用效率,保证了潜水器的安全性。
本发明所采用的技术方案如下:
一种载人潜水器应急抛载机构,包括液压油缸,所述液压油缸的顶部与潜水器的框架固定,所述液压油缸的缸体底部固定安装有静铁芯,所述液压油缸的缸体底部通过紧固件固定安装有壳体,壳体的底部设置有底座,所述静铁芯位于壳体的 内部,液压油缸的活塞杆末端开设有内螺纹孔,定位螺套内部开阶梯槽,将连接销钉顶端置于阶梯槽内且可沿槽壁轴向滑动,定位螺套旋入活塞杆的螺纹孔内;位于静铁芯的下方还设置有动铁芯,所述动铁芯上端及下端开设螺纹孔,分别与连接销钉及双头螺柱上端联接,连接销钉及双头螺柱随动铁芯一起沿壳体内孔轴向移动,电磁线圈周向嵌于壳体内;
所述底座的两侧对称布置有阶梯孔,所述阶梯孔内分别配合安装有楔形限位杆,所述底座的中部配合安装有球头拉杆,所述球头拉杆的下方设置有浮动环,球头拉杆的底部伸入浮动环中,所述双头螺柱的下端伸入球头拉杆和浮动环中,并在浮动环的底部用尼龙螺栓固定;
所述楔形限位杆的头部与球头拉杆和浮动环配合;
还包括吊轴,所述吊轴的顶部与球头拉杆螺纹连接,吊轴的底部通过吊环螺钉连接压载。
其进一步技术方案在于:
所述楔形限位杆上设置有环形槽,所述环形槽内安装有压缩弹簧。
所述楔形限位杆的头部上表面为平面,平面与球头拉杆配合,楔形限位杆的头部下表面为楔面。
所述浮动环呈两侧对称楔形结构,浮动环的中部开有圆孔,在圆孔的外部均匀分布有多个圆弧形孔。
所述球头拉杆的结构为:包括球头本体,所述球头本体的中部开有通孔,球头本体的底部向下延伸有多个圆弧形拉杆,多个圆弧形拉杆围成一圈,每个圆弧形拉杆上设置有外螺纹。
所述球头拉杆、楔形限位杆及浮动环均采用相互间摩擦系数较低的金属材料。
本发明的有益效果如下:
本发明结构紧凑、合理,操作方便,通过球头拉杆、浮动环和楔形限位杆的配合工作,并通过电磁或者液压为动力,可以方便的实现压载的抛载工作,其接口简单通用,易于安装维护,工作可靠性好。
本发明通过电磁铁通电和液压油缸收缩两种方式均可实现抛载,可靠性高,结构设计巧妙,很大程度上降低了对应急动力源的要求,效率高;非工作状态下采用机械限位防止装置误抛,安全性高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的***图。
图3为本发明的内部结构示意图(初始状态)。
图4为本发明的内部结构示意图。
图5为本发明的主视图。
图6为图5中A-A截面的剖视图。
图7为本发明在工作状态时的示意图。
图8为本发明球头拉杆的结构示意图。
图9为本发明球头拉杆另一视角的结构示意图。
图10为本发明球头拉杆的俯视图。
其中:1、油缸;2、活塞杆;3、定位螺套;4、连接销钉;5、静铁芯;6、壳体;7、电磁线圈;8、动铁芯;9、螺柱;10、球头拉杆;11、楔形限位杆;12、压缩弹簧;13、底座;14、浮动环;15、尼龙螺栓;16、吊轴;17、吊环螺钉;
1001、球头本体;1002、圆弧形拉杆;
1401、圆孔;1402、圆弧形孔。
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7所示,本实施例的载人潜水器应急抛载机构,包括液压油缸1,液压油缸1的顶部与潜水器的框架固定,液压油缸1的缸体底部固定安装有静铁芯5,液压油缸1的缸体底部通过紧固件固定安装有壳体6,壳体6的底部设置有底座13,静铁芯5位于壳体6的 内部,液压油缸1的活塞杆2末端开设有内螺纹孔,定位螺套3内部开阶梯槽,将连接销钉4顶端置于阶梯槽内且可沿槽壁轴向滑动,定位螺套3旋入活塞杆2的螺纹孔内;位于静铁芯5的下方还设置有动铁芯8,动铁芯8上端及下端开设螺纹孔,分别与连接销钉4及双头螺柱9上端联接,连接销钉4及双头螺柱9随动铁芯8一起沿壳体6内孔轴向移动,电磁线圈7周向嵌于壳体6内;
底座13的两侧对称布置有阶梯孔,阶梯孔内分别配合安装有楔形限位杆11,底座13的中部配合安装有球头拉杆10,球头拉杆10的下方设置有浮动环14,球头拉杆10的底部伸入浮动环14中,双头螺柱9的下端伸入球头拉杆10和浮动环14中,并在浮动环14的底部用尼龙螺栓15固定;
楔形限位杆11的头部与球头拉杆10和浮动环14配合;
还包括吊轴16,吊轴16的顶部与球头拉杆10螺纹连接,吊轴16的底部通过吊环螺钉17连接压载。
楔形限位杆11上设置有环形槽,环形槽内安装有压缩弹簧12。
楔形限位杆11的头部上表面为平面,平面与球头拉杆10配合,楔形限位杆11的头部下表面为楔面。
浮动环14呈两侧对称楔形结构,浮动环14的中部开有圆孔1401,在圆孔1401的外部均匀分布有多个圆弧形孔1402。
球头拉杆10的结构为:包括球头本体1001,球头本体1001的中部开有通孔,球头本体1001的底部向下延伸有多个圆弧形拉杆1002,多个圆弧形拉杆1002围成一圈,每个圆弧形拉杆1002上设置有外螺纹(图中未画出)。
球头拉杆10、楔形限位杆11及浮动环14均采用相互间摩擦系数较低的金属材料。
本发明的具体结构和功能如下:
主要包括:液压油缸1、活塞杆2、定位螺套3、连接销钉4、静铁芯5、壳体6、电磁线圈7、动铁芯8、双头螺柱9、球头拉杆10、楔形限位杆11、压缩弹簧12、底座13、浮动环14、尼龙螺栓15、吊轴16、吊环螺钉17。
初始状态下,液压油缸1通过末端销轴孔铰接吊挂于潜水器框架上,液压油缸1的缸体与静铁芯5、壳体6及底座13固联,液压油缸1的缸体通过首端法兰与静铁芯5连接,静铁芯5法兰径向开外螺纹,通过螺纹联接固定于壳体6内部,壳体6的底部通过螺栓联接与底座13固定;
活塞杆2末端开设内螺纹孔,定位螺套3内部开阶梯槽,将连接销钉4顶端置于阶梯槽内且可沿槽壁轴向滑动,定位螺套3旋入活塞杆2螺纹孔内;
动铁芯8上端及下端开设螺纹孔,分别与连接销钉4及双头螺柱9上端通过螺纹联接,连接销钉4及双头螺柱9随动铁芯8一起沿壳体6内孔轴向移动;电磁线圈7周向嵌于壳体6内;
楔形限位杆11及压缩弹簧12两侧对称布置于壳体6与底座13间的阶梯孔内,楔形限位杆11可沿阶梯孔横向移动;
球头拉杆10及浮动环14内部开通孔,双头螺柱9下端穿过球头拉杆10及浮动环14内孔与尼龙螺栓15联接;
吊轴16两端均开设螺纹孔,上端螺纹孔与球头拉杆10末端螺纹联接,下端螺纹孔旋入吊环螺钉17,通过吊环螺钉17挂置压载。
电磁线圈7在通电后产生磁场,吸引所述动铁芯8向静铁芯5靠近;当机构承受工作载荷时,尼龙螺栓15强度满足:浮动环14将楔形限位杆11完全推离所述球头拉杆10的过程中,尼龙螺栓15无结构损伤,当球头拉杆10脱离楔形限位杆11的限位后,带动浮动环14向下将尼龙螺栓15拉断。
球头拉杆10、楔形限位杆11及浮动环14均采用相互间摩擦系数较低的金属材料;
球头拉杆10球头与楔形限位杆11楔形面配合,球头拉杆10于楔形限位杆11下方向上移动时能够顺滑地沿楔形面移动并将楔形限位杆11向外侧推动,便于机构装配;
浮动环14呈两侧对称楔形,其楔形面与楔形限位杆11楔形面配合,浮动环14于楔形限位杆11下方向上移动时能够顺滑地沿楔形面移动并将楔形限位杆11向外侧推动;
球头拉杆10开设异形导向槽与浮动环14配合,浮动环14能够沿导向槽顺畅上下移动,且浮动环14移动至最上方时与球头拉杆10沟槽面完全贴合。
本发明的工作原理:
如图3所示,当应急抛载机构处于非工作状态时,活塞杆2处于伸出状态,电磁线圈7不通电,此时动铁芯8不受到向上的拉力,压缩弹簧12预紧力驱动两侧楔形限位杆11处于伸出状态,对球头拉杆10形成支撑,吊环螺钉17、吊轴16及球头拉杆10通过螺纹联接形成固联,进而压载铁通过吊环螺钉17吊挂在抛载机构上。当潜水器遇到紧急情况需抛弃压载进行应急上浮时,如图4所示,控制电磁线圈7得电产生磁场,吸引动铁芯8向静铁芯5靠近,同时带动连接销钉4、双头螺柱9沿导向孔向上移动,尼龙螺栓15随双头螺柱9将浮动环14向上拉动,浮动环14在上升过程中与两侧楔形限位杆11产生接触,逐渐将楔形限位杆11向外侧推动并压缩弹簧12,直至浮动环14嵌入球头拉杆10沟槽内,此时楔形限位杆11被完全推离球头拉杆10,球头拉杆10失去向上的支撑,压载重力通过浮动环14完全作用于尼龙螺栓15并将其拉断,在重力作用下球头拉杆10、浮动环14、吊轴16及吊环螺钉17随压载一起被抛弃,随后楔形限位杆11在压缩弹簧12的作用下恢复原位;
若电磁线圈7通电无法提起浮动环14进而抛弃压载,此时采用液压应急抛载,如图5所示,液压油缸1供油驱动活塞杆2缩回,定位螺套3拉动连接销钉4端部随活塞杆2向上方移动,带动动铁芯8向上移动,进而提起浮动环14,最终使球头拉杆10、浮动环14、吊轴16及吊环螺钉17随压载一起被抛弃。
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 (6)
1.一种载人潜水器应急抛载机构,包括液压油缸(1),所述液压油缸(1)的顶部与潜水器的框架固定,其特征在于:所述液压油缸(1)的缸体底部固定安装有静铁芯(5),所述液压油缸(1)的缸体底部通过紧固件固定安装有壳体(6),壳体(6)的底部设置有底座(13),所述静铁芯(5)位于壳体(6)的内部,液压油缸(1)的活塞杆(2)末端开设有内螺纹孔,定位螺套(3)内部开阶梯槽,将连接销钉(4)顶端置于阶梯槽内且可沿槽壁轴向滑动,定位螺套(3)旋入活塞杆(2)的螺纹孔内;位于静铁芯(5)的下方还设置有动铁芯(8),所述动铁芯(8)上端及下端开设螺纹孔,分别与连接销钉(4)及双头螺柱(9)上端联接,连接销钉(4)及双头螺柱(9)随动铁芯(8)一起沿壳体(6)内孔轴向移动,电磁线圈(7)周向嵌于壳体(6)内;
所述底座(13)的两侧对称布置有阶梯孔,所述阶梯孔内分别配合安装有楔形限位杆(11),所述底座(13)的中部配合安装有球头拉杆(10),所述球头拉杆(10)的下方设置有浮动环(14),球头拉杆(10)的底部伸入浮动环(14)中,所述双头螺柱(9)的下端伸入球头拉杆(10)和浮动环(14)中,并在浮动环(14)的底部用尼龙螺栓(15)固定;
所述楔形限位杆(11)的头部与球头拉杆(10)和浮动环(14)配合;
还包括吊轴(16),所述吊轴(16)的顶部与球头拉杆(10)螺纹连接,吊轴(16)的底部通过吊环螺钉(17)连接压载。
2.如权利要求1所述的一种载人潜水器应急抛载机构,其特征在于:所述楔形限位杆(11)上设置有环形槽,所述环形槽内安装有压缩弹簧(12)。
3.如权利要求1所述的一种载人潜水器应急抛载机构,其特征在于:所述楔形限位杆(11)的头部上表面为平面,平面与球头拉杆(10)配合,楔形限位杆(11)的头部下表面为楔面。
4.如权利要求1所述的一种载人潜水器应急抛载机构,其特征在于:所述浮动环(14)呈两侧对称楔形结构,浮动环(14)的中部开有圆孔(1401),在圆孔(1401)的外部均匀分布有多个圆弧形孔(1402)。
5.如权利要求1所述的一种载人潜水器应急抛载机构,其特征在于:所述球头拉杆(10)的结构为:包括球头本体(1001),所述球头本体(1001)的中部开有通孔,球头本体(1001)的底部向下延伸有多个圆弧形拉杆(1002),多个圆弧形拉杆(1002)围成一圈,每个圆弧形拉杆(1002)上设置有外螺纹。
6.如权利要求1所述的一种载人潜水器应急抛载机构,其特征在于:所述球头拉杆(10)、楔形限位杆(11)及浮动环(14)均采用相互间摩擦系数较低的金属材料。
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