專利名稱：水下作業(yè)自救釋放裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水下作業(yè)自救的釋放裝置，可應(yīng)用于水下機(jī)器人、水下工程機(jī)械及水下裝備。
背景技術(shù)：
水下機(jī)器人、水下工程機(jī)械和其它水下裝備在作業(yè)中會(huì)遇到各種突發(fā)事件而發(fā)生故障，或者在作業(yè)完畢后需要自行重新浮上水面。為了進(jìn)行自救(或自回收)，這些設(shè)備通常需要釋放帶有強(qiáng)力纜繩的信標(biāo)浮球，或采用拋掉壓載重物的方式提供正浮力上浮。
釋放裝置最早出現(xiàn)在水聲釋放器中，其工作原理是裝置接收水聲命令后打開(kāi)掛鉤、釋放重物產(chǎn)生浮力，使應(yīng)答器或水下測(cè)量?jī)x器設(shè)備上浮得以回收。
現(xiàn)有的水下作業(yè)自救釋放裝置是采用氣壓或液壓的方式，其存在的主要問(wèn)題是該自救釋放裝置無(wú)外殼保護(hù)，其掛鉤暴露在外，使得釋放裝置的掛鉤不能順利打開(kāi)，因而造成水聲定位系統(tǒng)的應(yīng)答器或水下測(cè)量?jī)x器設(shè)備因回收失敗而丟失。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種水下作業(yè)自救釋放裝置，該釋放裝置承受載荷大、連接可靠，重量輕、體積小，安裝方便、靈活，易于檢測(cè)和控制，且控制精度高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種水下作業(yè)自救釋放裝置，其特征在于信標(biāo)浮球與耳環(huán)相固定，耳環(huán)為中空結(jié)構(gòu)，壁上嵌有多個(gè)可在孔內(nèi)滑動(dòng)的鋼珠，鋼珠直徑大于耳環(huán)壁厚，第一螺母套在耳環(huán)上，并擰緊在釋放裝置基座上，耳環(huán)內(nèi)裝有開(kāi)有環(huán)形槽的銷軸，并遮蔽鋼珠孔內(nèi)沿，銷軸與第二螺母相固定，銷軸與釋放裝置基座之間滑動(dòng)連接；力矩電機(jī)定子固定在電機(jī)基座上，電機(jī)基座與電機(jī)外殼、減速器外殼相固定，減速器外殼與釋放裝置基座相固定，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的一端支承在電機(jī)后蓋上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端支承在電機(jī)前蓋上，在電機(jī)輸出軸上裝有第二螺母，導(dǎo)向座與減速器外殼相固定，第二螺母與導(dǎo)向座之間滑動(dòng)連接；減速器鋼輪固定在減速器支承上，減速器動(dòng)環(huán)與電機(jī)輸出軸相固定，電機(jī)輸出軸支承在減速器外殼上，并通過(guò)密封蓋進(jìn)行密封，密封蓋與減速器外殼相固定；在力矩電機(jī)轉(zhuǎn)軸上裝有發(fā)信盤(pán)，發(fā)信盤(pán)上粘有多個(gè)磁鋼，在發(fā)信盤(pán)圓周徑向方向裝有霍爾傳感器；水密插座與電機(jī)外殼相固定，控制信號(hào)通過(guò)水密插座引入。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型進(jìn)一步采用的技術(shù)方案是，在銷軸與第二螺母之間裝有電爆管釋放裝置，其結(jié)構(gòu)為，電爆管裝于電爆管管座上，電爆管管座與電爆管基座相固定，電爆管基座與密封座相固定，電爆管基座的上端為空芯結(jié)構(gòu)，銷軸伸入其內(nèi)并置于電爆管管座上，密封座與第二螺母相固定，電爆管基座與釋放裝置基座之間滑動(dòng)連接。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)采用快速接頭的連接方式，鋼珠定位，銷軸鎖緊，具有承受載荷大，連接可靠、裝卸方便的優(yōu)點(diǎn)。
(2)采用小型化、輕量化、獨(dú)立結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，與水下機(jī)器人或水下機(jī)械裝備本體之間采用螺栓連接，安裝靈活、方便。
(3)同時(shí)具有機(jī)械釋放自救信標(biāo)浮球和電爆管釋放自救信標(biāo)浮球兩種功能，且彼此相互獨(dú)立，增加了裝置可靠性。
(4)以力矩電機(jī)加諧波減速器作為動(dòng)力輸出，具有減速比高，輸出力矩足夠大，重量輕、體積小的特點(diǎn)。
(5)以霍爾傳感器檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速及銷軸位置，采用閉環(huán)控制，易于控制，控制精度高。
(6)釋放裝置為浸水型全密封承壓結(jié)構(gòu)方式，能有效防止海水滲入電機(jī)和電爆管，保證了工作的可靠性；外殼采用耐海水腐蝕鋁合金制作，進(jìn)行了表面硬質(zhì)陽(yáng)極氧化處理，增加了表面硬度和抗海水腐蝕能力。


圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中快速接頭連接方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖1中釋放信標(biāo)時(shí)銷軸位置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖1中電機(jī)-減速器組件裝配的局部放大圖。
圖5是本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5中電爆管方式的局部放大圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型為全密封承壓結(jié)構(gòu)，信標(biāo)浮球1通過(guò)連接銷軸2和耳環(huán)3相固定。耳環(huán)3為中空結(jié)構(gòu)，壁上嵌有多個(gè)可在孔內(nèi)滑動(dòng)的鋼珠5，鋼珠5的直徑大于耳環(huán)3的壁厚，裝配時(shí)將內(nèi)孔直徑等于耳環(huán)3軸外徑的第一螺母4套在耳環(huán)3上，并擰緊在釋放裝置基座6上。耳環(huán)3內(nèi)部裝有一根可沿釋放裝置軸向動(dòng)作并開(kāi)有環(huán)形槽的銷軸7，并遮蔽鋼珠5孔內(nèi)沿，銷軸7通過(guò)螺釘與第二螺母8相固定，銷軸7與釋放裝置基座6之間滑動(dòng)連接，通過(guò)O形密封圈42與釋放裝置基座6之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。因鋼珠5的直徑大于耳環(huán)3的壁厚，鋼珠5被“卡”在第一螺母4上而不能“動(dòng)作”，使信標(biāo)浮球1不能脫離第一螺母4。
如圖3所示，當(dāng)需要釋放信標(biāo)浮球1時(shí)，使銷軸7向上運(yùn)動(dòng)，銷軸7上的環(huán)形槽包含耳環(huán)鋼珠5孔內(nèi)沿，在信標(biāo)浮球1的浮力作用下，鋼珠5“滾”向銷軸7上的環(huán)形槽，鋼珠5和第一螺母4之間的約束消除，鋼珠5和耳環(huán)3一起滑出第一螺母4，隨后在信標(biāo)浮球的向上浮力作用下，信標(biāo)浮球1、連接銷軸2、耳環(huán)3和鋼珠5一同脫離第一螺母4，完成釋放。
如圖4所示，電機(jī)-減速器組件安裝在由電機(jī)外殼31、電機(jī)基座33、減速器外殼16、密封蓋10組成的密封構(gòu)架內(nèi)。裝配時(shí)將電機(jī)基座33與電機(jī)外殼31、減速器外殼16用螺釘20相固定，電機(jī)基座33與電機(jī)外殼31之間通過(guò)端面密封圈32進(jìn)行密封，電機(jī)基座33與減速器外殼16之間通過(guò)端面密封圈34進(jìn)行密封。減速器外殼16通過(guò)螺釘與密封蓋10相固定，并通過(guò)O形圈40進(jìn)行密封，減速器外殼16通過(guò)螺釘14與釋放裝置基座6相固定，并通過(guò)端面密封圈39進(jìn)行密封。
力矩電機(jī)定子21用螺釘固定在電機(jī)基座33上。電機(jī)轉(zhuǎn)軸24的一端通過(guò)軸承23和軸承擋圈22支承在電機(jī)后蓋30上，裝配時(shí)通過(guò)螺釘將電機(jī)后蓋30固定在電機(jī)基座33上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸24的另一端通過(guò)軸承37和軸承擋圈38支承在電機(jī)前蓋35上，裝配時(shí)通過(guò)螺釘將電機(jī)前蓋35固定在電機(jī)基座33上。在電機(jī)輸出軸17上裝有第二螺母8，導(dǎo)向座9通過(guò)螺釘與減速器外殼16相固定，第二螺母8與導(dǎo)向座9之間滑動(dòng)連接，在導(dǎo)向座9的作用下，第二螺母8作上下運(yùn)動(dòng)。
減速器鋼輪19通過(guò)螺釘固定在減速器支承36上，裝配時(shí)，通過(guò)螺釘將減速器支承36固定在電機(jī)基座33上。減速器動(dòng)環(huán)18與電機(jī)輸出軸17用螺釘相固定，電機(jī)輸出軸17通過(guò)軸承15和11，軸承擋圈12和13支承在減速器外殼16上，并通過(guò)密封蓋10進(jìn)行密封，密封蓋10與電機(jī)輸出軸17之間通過(guò)O形圈41進(jìn)行密封。
銷軸7的運(yùn)動(dòng)由裝配于釋放裝置上的力矩電機(jī)提供，力矩電機(jī)通過(guò)諧波減速器減速和扭矩放大后，電機(jī)輸出軸17低速轉(zhuǎn)動(dòng)，使銷軸7亦產(chǎn)生沿軸向的運(yùn)動(dòng)。
在力矩電機(jī)轉(zhuǎn)軸24上通過(guò)螺母27裝有發(fā)信盤(pán)28，在發(fā)信盤(pán)28上根據(jù)控制要求粘有多個(gè)磁鋼，在發(fā)信盤(pán)28圓周徑向方向裝有接受信號(hào)的霍爾傳感器29，霍爾傳感器29可與電機(jī)后蓋30相固定。當(dāng)發(fā)信盤(pán)28上的每個(gè)磁鋼通過(guò)霍爾傳感器29時(shí)，都可檢測(cè)到一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)及銷軸7位置的檢測(cè)由霍爾傳感器29完成。
水密插座25用螺母26與電機(jī)外殼31相固定，通過(guò)水密插座25可將電機(jī)控制信號(hào)引入釋放裝置。
本實(shí)用新型不僅設(shè)計(jì)了以機(jī)械方式釋放信標(biāo)浮球1，還同時(shí)設(shè)計(jì)了以電爆管方式釋放信標(biāo)浮球1。
如圖5和圖6所示，在銷軸7與第二螺母8之間裝有電爆管釋放裝置，其結(jié)構(gòu)為，電爆管47通過(guò)接線座45安裝于電爆管管座46上，電爆管管座46與電爆管基座49之間用螺紋相固定。電爆管基座49與密封座43用螺釘相固定，且通過(guò)O形密封圈44進(jìn)行靜密封，密封座43與第二螺母8用螺釘相固定，并隨第二螺母8一起作軸向運(yùn)動(dòng)。電爆管基座49的上端為空芯結(jié)構(gòu)，銷軸7伸入其內(nèi)并置于電爆管管座46上，銷軸7采用三道O形圈50與電爆管基座49之間靜密封，電爆管基座49與釋放裝置基座6之間滑動(dòng)連接，通過(guò)O形密封圈42與釋放裝置基座6之間實(shí)現(xiàn)動(dòng)密封。三道O形圈50的作用除防止海水滲入電爆管47外，還使銷軸7和電爆管基座49間產(chǎn)生靜摩擦力，這個(gè)靜摩擦力遠(yuǎn)大于銷軸7上下運(yùn)動(dòng)時(shí)和耳環(huán)3之間的摩擦力。
在銷軸7與電爆管管座46之間設(shè)置止動(dòng)墊片48。止動(dòng)墊片48和三道O形圈50一起，保證了在采用機(jī)械方式釋放浮球時(shí)，銷軸7和電爆管基座49間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)水密插座25可將電機(jī)控制信號(hào)、電爆管控制信號(hào)引入釋放裝置。
一旦需要采取自救作業(yè)時(shí)，先采取機(jī)械釋放方式。電機(jī)控制信號(hào)使電機(jī)動(dòng)作，銷軸7上升移動(dòng)，鋼珠5滑向銷軸7的環(huán)形槽，耳環(huán)3受鋼珠5的約束消失，滑出第一螺母4，隨后在信標(biāo)浮球的向上浮力作用下，信標(biāo)浮球1、連接銷軸2、耳環(huán)3和鋼珠5一同脫離第一螺母4，完成釋放。
如果機(jī)械釋放方式發(fā)生故障，可采用電爆管方式釋放信標(biāo)浮球1。此時(shí)引入電爆管控制信號(hào)，使電爆管47起爆，由此而產(chǎn)生的高壓氣體將克服三道O形圈50的靜摩擦力和止動(dòng)墊片48的阻擋力，推動(dòng)銷軸7向上運(yùn)動(dòng)，使鋼珠5落入銷軸7上的環(huán)形槽而失去約束力，從而使信標(biāo)浮球1、連接銷軸2、耳環(huán)3和鋼珠5一同脫離第一螺母4，完成釋放。
水下作業(yè)自救釋放系統(tǒng)主要由信標(biāo)浮球1、信標(biāo)浮球釋放裝置、強(qiáng)力紡綸纜51、連接卡環(huán)52和儲(chǔ)纜器五個(gè)部分組成。信標(biāo)浮球1擱置在水下機(jī)器人浮球座內(nèi)，下端以快速接頭方式和信標(biāo)浮球釋放裝置相連，一根零浮力的強(qiáng)力紡綸纜51，其長(zhǎng)度大于水下機(jī)器人最大潛深，其抗拉強(qiáng)度達(dá)數(shù)倍機(jī)器人重量。強(qiáng)力紡綸纜51盤(pán)在儲(chǔ)纜器內(nèi)，它的一端與連接卡環(huán)52相連接，另一端與水下機(jī)器人相連接。施救時(shí)，可利用水面母船通過(guò)強(qiáng)力紡綸纜51直接起吊回收水下機(jī)器人。釋放裝置和儲(chǔ)纜器為各自獨(dú)立設(shè)備，布置靈活，可分別通過(guò)螺栓安裝于水下機(jī)器人上的適當(dāng)位置。
權(quán)利要求1.一種水下作業(yè)自救釋放裝置，其特征在于信標(biāo)浮球(1)和耳環(huán)(3)相固定，耳環(huán)(3)為中空結(jié)構(gòu)，壁上嵌有多個(gè)可在孔內(nèi)滑動(dòng)的鋼珠(5)，鋼珠(5)直徑大于耳環(huán)(3)壁厚，第一螺母(4)套在耳環(huán)(3)上，并擰緊在釋放裝置基座(6)上，耳環(huán)(3)內(nèi)裝有開(kāi)有環(huán)形槽的銷軸(7)，并遮蔽鋼珠(5)孔內(nèi)沿，銷軸(7)與第二螺母(8)相固定，銷軸(7)與釋放裝置基座(6)之間滑動(dòng)連接；力矩電機(jī)定子(21)固定在電機(jī)基座(33)上，電機(jī)基座(33)與電機(jī)外殼(31)、減速器外殼(16)相固定，減速器外殼(16)與釋放裝置基座(6)相固定，電機(jī)轉(zhuǎn)軸(24)的一端支承在電機(jī)后蓋(30)上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸(24)的另一端支承在電機(jī)前蓋(35)上，在電機(jī)輸出軸(17)上裝有第二螺母(8)，導(dǎo)向座(9)與減速器外殼(16)相固定，第二螺母(8)與導(dǎo)向座(9)之間滑動(dòng)連接；減速器鋼輪(19)固定在減速器支承(36)上，減速器動(dòng)環(huán)(18)與電機(jī)輸出軸(17)相固定，電機(jī)輸出軸(17)支承在減速器外殼(16)上，并通過(guò)密封蓋(10)進(jìn)行密封，密封蓋(10)與減速器外殼(16)相固定；在力矩電機(jī)轉(zhuǎn)軸(24)上裝有發(fā)信盤(pán)(28)，發(fā)信盤(pán)(28)上粘有多個(gè)磁鋼，在發(fā)信盤(pán)(28)圓周徑向方向裝有霍爾傳感器(29)；水密插座(25)與電機(jī)外殼(31)相固定，控制信號(hào)通過(guò)水密插座(25)引入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下作業(yè)自救釋放裝置，其特征在于在銷軸(7)與第二螺母(8)之間裝有電爆管釋放裝置，其結(jié)構(gòu)為，電爆管(47)裝于電爆管管座(46)上，電爆管管座(46)與電爆管基座(49)相固定，電爆管基座(49)與密封座(43)相固定，電爆管基座(49)的上端為空芯結(jié)構(gòu)，銷軸(7)伸入其內(nèi)并置于電爆管管座(46)上，密封座(43)與第二螺母(8)相固定，電爆管基座(49)與釋放裝置基座(6)之間滑動(dòng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下作業(yè)自救釋放裝置，其特征在于在銷軸(7)與電爆管管座(46)之間設(shè)置止動(dòng)墊片(48)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種水下作業(yè)自救的釋放裝置，利用快速接頭方式連接釋放裝置和自救信標(biāo)浮球，鋼珠定位，銷軸鎖緊，一旦需要采取自救作業(yè)時(shí)，利用控制信號(hào)使電機(jī)動(dòng)作，移動(dòng)銷軸，使鋼珠不起作用，釋放出自救信標(biāo)浮球。本實(shí)用新型還可裝有電爆管，在電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，可通過(guò)控制信號(hào)引爆電爆管亦可釋放出自救信標(biāo)浮球，從而大大提高了自救裝置的可靠度。本實(shí)用新型承受載荷大、連接可靠；重量輕、體積小、安裝靈活、方便；檢測(cè)、控制方便，控制精度高；表面硬度大和抗海水腐蝕能力強(qiáng)；本實(shí)用新型為全密封承壓結(jié)構(gòu)，可應(yīng)用于水下機(jī)器人和水下工程機(jī)械。
文檔編號(hào)B63C11/52GK2818332SQ20052009715
公開(kāi)日2006年9月20日 申請(qǐng)日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者徐國(guó)華, 茅及愚, 向先波, 蔡濤, 李維嘉, 段國(guó)強(qiáng) 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)