一种载人潜水器应急抛载机构的制作方法

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。

技术实现要素：

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为本发明的爆炸图。

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。

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