一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置及抛弃方法

摘要

一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置及抛弃方法，包括支撑托板组合件，所述支撑托板组合件的四个角处分别安装有压箱导向机构组合件，在支撑托板组合件的上表面配合安装箱体，压箱导向机构组合件顶面固定在潜水器框架上，压箱导向机构组合件对箱体固定，并在箱体滑落时起到导向作用；所述支撑托板组合件的一端中部垂直安装有吊挂组合件，所述吊挂组合件的顶部固定在潜水器框架上，安装有吊挂组合件处的支撑托板组合件的外端通过艏圆柱挡块与潜水器框架连接，支撑托板组合件另一端通过艉圆柱挡块与潜水器框架连接；所述吊挂组合件内安装有爆炸螺栓，动作灵敏、可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及水下工程设备技术领域，尤其是一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置及抛弃方法。

背景技术

占地球表面积49％的海洋中蕴藏着丰富的资源，深海载人潜水器是进行深海资源勘探与科学研究的重要工具之一。可弃压载与应急抛载系统是载人潜水器的重要系统之一。

应急抛弃箱体装置是潜水器为了应对水下紧急情况的急救设备之一。用于水下作业的工程机械等部件和设备可能发生被海底礁石等物体卡住而限制移动的危险情况。

目前，水下设备应急抛弃的方式主要有爆炸、电磁、机械和液压等。当载人潜水器遇到紧急情况时，需要抛弃蓄电池箱、机械手等部分设备来获得一定的正浮力，从而达到应急上浮的目的。

抛弃具有一定重量的箱体能够使潜水器在应急情况下获得额外上浮的动力，保证操作人员的生命安全和潜水器本体的回收。潜水器上的电池箱、接线箱等设备多为箱体外形，应急抛弃箱体装置是应对水下紧急情况的主要装置。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置及抛弃方法，从而可以在应急情况下方便的完成箱体的抛弃工作，动作灵敏，操作简便。

本发明所采用的技术方案如下：

一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置，包括支撑托板组合件，所述支撑托板组合件的四个角处分别安装有压箱导向机构组合件，在支撑托板组合件的上表面配合安装箱体，压箱导向机构组合件顶面固定在潜水器框架上，压箱导向机构组合件对箱体固定，并在箱体滑落时起到导向作用；

所述支撑托板组合件的一端中部垂直安装有吊挂组合件，所述吊挂组合件的顶部固定在潜水器框架上，安装有吊挂组合件处的支撑托板组合件的外端通过艏圆柱挡块与潜水器框架连接，支撑托板组合件另一端通过艉圆柱挡块与潜水器框架连接；所述吊挂组合件内安装有爆炸螺栓。

其进一步技术方案在于：

所述吊挂组合件的结构为：包括一号爆炸螺栓、爆炸螺栓垫圈、一号分离套、连接套、锁紧螺栓、上圆盘、支杆、二号爆炸螺栓、下圆盘、连接杆、大垫片、螺母和二号分离套，所述一号爆炸螺栓和爆炸螺栓垫圈安装在框架横梁上面，框架横梁承受吊挂组合件的垂向拉力，一号爆炸螺栓的螺柱穿过框架横梁上的安装孔与一号分离套螺纹连接，同时，一号爆炸螺栓的螺柱与连接套螺纹连接，所述连接套通过圆管和焊接头组成，圆管上开有圆孔，内外相通，锁紧螺栓将上圆盘固定在连接套上，上圆盘上开有三个螺纹孔，下圆盘开有三个通孔和中部一个大孔，三个支杆两端设置有螺纹，支杆一端与上圆盘螺纹连接，另一端与下圆盘的通孔连接；

二号爆炸螺栓穿过下圆盘中部的一个大孔，然后依次与二号分离套、连接杆螺纹连接，连接杆穿过支撑托板组合件，大垫片和螺母用于托起支撑托板组合件。

所述连接套是一个焊接件。

所述一号分离套在框架横梁的安装面上设有一段空腔，同时，设有的四个对称孔使空腔与外界相通，。

所述压箱导向机构组合件的结构为：包括压箱机构、固定架、垫块、导向轮、导向轮支架和轴销一，固定架呈直角结构，在固定架的内侧上部安装有压箱机构，在固定架的内侧下部安装有垫块，所述垫块上安装有对称的导向轮支架，两个导向轮支架之间通过轴销一安装导向轮。

所述压箱机构的结构为：包括压箱支架、轴销二、压紧螺钉和压板，所述压箱支架呈L型结构，所述压箱支架的内侧通过轴销二安装有压板，所述压板通过压紧螺钉与压箱支架固定，所述压板的下表面与箱体接触。

所述支撑托板组合件的结构为：包括限位圆柱一、支撑托板和限位圆柱二，支撑托板是一个以空心管为材料的焊接件，支撑托板的前后侧焊接安装块一和安装块二，分别用于安装限位圆柱一和限位圆柱二。

一种全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置的抛弃方法，包括如下步骤：

当需要启动硬气抛弃功能时，给一号爆炸螺栓和二号爆炸螺栓通电，两个爆炸螺栓中只需其中一个起爆成功，支撑托板组合件的一端与潜水器框架之间的连接就能断开，并在重力作用下绕着一端向下翻转，同时，箱体顺着压箱导向机构组合件滑落，直到与潜水器框架完全分离。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过吊挂组合件、压箱导向机构组合件、支撑托班组合件等部件的互相配合工作，可以方便的完成载人潜水器在应急情况下方便的完成箱体的抛弃工作，动作灵敏，操作简便，工作可靠性好。

本发明适用于所有水深的潜水装备；

本发明设计全面，考虑周全，安全可靠，能够满足潜水器大角度姿态抛弃；

本发明中的应急抛弃箱体装置的大部分零部件是固定在潜水器框架上，有利于提高潜水器和装置的维护效率；

本发明中应急抛弃箱体装置的启动只需要短时间的弱电电流，不需要长时间消耗较大电流的电能，也不需要液压驱动；

本发明中应急抛弃箱体装置不仅重量轻，而且承载能力强，能够搭载重量高达1吨以上的箱体。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明另一视角的结构示意图。

图3为本发明的爆炸图(省略箱体)。

图4为本发明吊挂组合件的结构示意图。

图5为本发明吊挂组合件的内部结构示意图。

图6为本发明一号爆炸螺栓的安装示意图。

图7为本发明连接套的安装示意图。

图8为本发明二号爆炸螺栓的安装示意图。

图9为本发明分离套的结构示意图

图10为本发明压箱导向机构组合件的结构示意图。

图11为本发明压箱机构的结构示意图。

图12为本发明支撑托板组合件的结构示意图(第一视角)。

图13为本发明支撑托板组合件的结构示意图(第二视角)。

图14为本发明支撑托板组合件的结构示意图(第三视角)。

图15为本发明支撑托板组合件的结构示意图(第四视角)。

其中：1、吊挂组合件；2、压箱导向机构组合件；3、艏圆柱挡块；4、支撑托板组合件；5、艉圆柱挡块；6、箱体；

7、一号爆炸螺栓；8、爆炸螺栓垫圈；9、一号分离套；10、连接套；11、锁紧螺栓；12、上圆盘；13、支杆；14、二号爆炸螺栓；15、下圆盘；16、连接杆；17、大垫片；18、螺母；19、二号分离套；20、框架横梁；21、圆管；22、焊接头；

23、压箱机构；24、固定架；25、垫块；26、导向轮；27、导向轮支架；28、轴销一；

29、压箱支架；30、轴销二；31、压紧螺钉；32、压板；

33、限位圆柱二；34、安装块一；35、安装块二；37、限位圆柱一；38、支撑托板。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1-图15所示，本实施例的全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置，包括支撑托板组合件4，支撑托板组合件4的四个角处分别安装有压箱导向机构组合件2，在支撑托板组合件4的上表面配合安装箱体6，压箱导向机构组合件2顶面固定在潜水器框架上，压箱导向机构组合件2对箱体6固定，并在箱体6滑落时起到导向作用；

支撑托板组合件4的一端中部垂直安装有吊挂组合件1，吊挂组合件1的顶部固定在潜水器框架上，安装有吊挂组合件1处的支撑托板组合件4的外端通过艏圆柱挡块3与潜水器框架连接，支撑托板组合件4另一端通过艉圆柱挡块5与潜水器框架连接；吊挂组合件1内安装有爆炸螺栓。

吊挂组合件1的结构为：包括一号爆炸螺栓7、爆炸螺栓垫圈8、一号分离套9、连接套10、锁紧螺栓11、上圆盘12、支杆13、二号爆炸螺栓14、下圆盘15、连接杆16、大垫片17、螺母18和二号分离套19，一号爆炸螺栓7和爆炸螺栓垫圈8安装在框架横梁20上面，框架横梁20承受吊挂组合件1的垂向拉力，一号爆炸螺栓7的螺柱穿过框架横梁20上的安装孔与一号分离套9螺纹连接，同时，一号爆炸螺栓7的螺柱与连接套10螺纹连接，连接套10通过圆管21和焊接头22组成，圆管21上开有圆孔，内外相通，锁紧螺栓11将上圆盘12固定在连接套10上，上圆盘12上开有三个螺纹孔，下圆盘15开有三个通孔和中部一个大孔，三个支杆13两端设置有螺纹，支杆13一端与上圆盘12螺纹连接，另一端与下圆盘15的通孔连接；

二号爆炸螺栓14穿过下圆盘15中部的一个大孔，然后依次与二号分离套19、连接杆16螺纹连接，连接杆16穿过支撑托板组合件4，大垫片17和螺母18用于托起支撑托板组合件4。

连接套10是一个焊接件。

一号分离套9在框架横梁20的安装面上设有一段空腔，同时，设有的四个对称孔使空腔与外界相通，。

压箱导向机构组合件2的结构为：包括压箱机构23、固定架24、垫块25、导向轮26、导向轮支架27和轴销一28，固定架24呈直角结构，在固定架24的内侧上部安装有压箱机构23，在固定架24的内侧下部安装有垫块25，垫块25上安装有对称的导向轮支架27，两个导向轮支架27之间通过轴销一28安装导向轮26。

压箱机构23的结构为：包括压箱支架29、轴销二30、压紧螺钉31和压板32，压箱支架29呈L型结构，压箱支架29的内侧通过轴销二30安装有压板32，压板32通过压紧螺钉31与压箱支架29固定，压板32的下表面与箱体6接触。

支撑托板组合件4的结构为：包括限位圆柱一37、支撑托板38和限位圆柱二33，支撑托板38是一个以空心管为材料的焊接件，支撑托板38的前后侧焊接安装块一34和安装块二35，分别用于安装限位圆柱一37和限位圆柱二33。

本实施例的全海深载人潜水器应急抛弃箱体装置的抛弃方法，包括如下步骤：

当需要启动硬气抛弃功能时，给一号爆炸螺栓7和二号爆炸螺栓14通电，两个爆炸螺栓中只需其中一个起爆成功，支撑托板组合件4的一端与潜水器框架之间的连接就能断开，并在重力作用下绕着一端向下翻转，同时，箱体6顺着压箱导向机构组合件2滑落，直到与潜水器框架完全分离。

本发明提供了一种应急抛弃箱体装置，适用于所有水深的工况。如图1、图2和图3所示，应急抛弃箱体装置主要由吊挂组合件1、压箱导向机构组合件2、艏圆柱挡块3、支撑托板组合件4和艉圆柱挡块5组成。

应急抛弃箱体装置利用爆炸螺栓的爆断分离功能，能够抛弃安装在潜水器上的箱体6。

装置启动时，爆炸螺栓通电，两个爆炸螺栓中只需一个起爆成功，支撑托板组合件4一端与潜水器之间的连接就能断开，并在重力作用下绕着一端翻转。同时，箱体6顺着压箱导向机构组合件2滑落，直到与潜水器完全分离。

本装置能够将安装在潜水器上的箱体6抛弃，并完全脱离。吊挂组合件1顶端固定在潜水器框架上，底端连接支撑托板组合件4。吊挂组合件1上安装有爆炸螺栓，爆炸螺栓发火后，能够断开支撑托板组合件4在该侧的连接。箱体6安装在支撑托板组合件4上，压箱导向机构组合件2安装在潜水器框架上，能够固定箱体6，并在箱体6滑落时起导向作用。

艏圆柱挡块3和艉圆柱挡块5安装在潜水器框架上，对支撑托板组合件4两端起限位和固定作用。

装置启动时，爆炸螺栓爆断分离，支撑托板组合件4在吊挂组合件1一侧断开与潜水器的连接，失去向上的拉力，向下方移动。支撑托板组合件4另外一侧镶嵌在艉圆柱挡块5的圆柱槽内，支撑托板组合件4绕着圆柱槽转动一定角度后与艉圆柱挡块5脱开，向下滑落。与此同时，箱体6随着支撑托板组合件4向下移动，直至完全脱离潜水器。

本发明各组件的具体结构为：

一、吊挂组合件1。

吊挂组合件1具有启动装置的作用，同时承受该侧的所有垂向载荷。

如图4和图5所示，吊挂组合件1由一号爆炸螺栓7、爆炸螺栓垫圈8、一号分离套9、连接套10、锁紧螺栓11、上圆盘12、支杆13、二号爆炸螺栓14、下圆盘15、连接杆16、大垫片17、螺母18和二号分离套19组成。

爆炸螺栓发火分离后，爆炸螺栓从螺柱的根部断开，分成爆炸螺栓螺柱和爆炸螺栓本体两部分。

一号爆炸螺栓7和爆炸螺栓垫圈8安装在框架横梁20上面，框架横梁20承受吊挂组合件1的垂向拉力。一号爆炸螺栓7的螺柱穿过框架横梁20上的安装孔与一号分离套9螺纹连接。同时，一号爆炸螺栓7的螺柱与连接套10螺纹连接。

连接套10是一个焊接件，由圆管21和焊接头22组成，圆管21上开有圆孔，使得内外相通。

锁紧螺栓11将上圆盘12固定在连接套10上。上圆盘12开有三个螺纹孔，下圆盘15开有三个通孔和中部一个大孔。三个支杆13两端开有螺纹，一端与上圆盘12螺纹连接，另外一端下圆盘15。

二号爆炸螺栓14穿过下圆盘15，依次与二号分离套19、连接杆16螺纹连接。连接杆16穿过支撑托板组合件4的安装孔，大垫片17和螺母18用于托起支撑托板组合件4。

一号分离套9在框架横梁20的安装面上设有一段空腔，同时，设有的四个对称孔使空腔与外界相通，空腔和小孔能够避免一号爆炸螺栓7在发火瞬间在安装面之间产生强大的压力差。一号分离套9使得这种安装方式不仅能够使一号爆炸螺栓7与框架横梁20紧密连接，而且使一号分离套9对一号爆炸螺栓7的螺柱根部具有一定保护作用。

二、压箱导向机构组合件2。

压箱导向机构组合件2起固定箱体6、引导箱体6滑落的作用。

压箱导向机构组合件2的导向作用使得潜水器在大角度纵倾和横倾的姿态下能顺利抛弃箱体6。

如图7所示，压箱导向机构组合件2由压箱机构23、固定架24、垫块25、导向轮26、导向轮支架27和轴销一28组成。

压箱机构23固定箱体6的作用，固定架24是起连接和固定作用的部件，一方面压箱机构23和导向轮26等部件通过紧固件安装在固定架24上，另外一方面，固定架24与潜水器框架通过紧固件连接，使压箱导向机构组合件2与潜水器紧密结合。

导向轮26、轴销一28和导向轮支架27能够使得箱体6在接触导向轮26后，导向轮26不仅能够自由滑动，而且能够承受箱体的重力和冲撞。垫块25用于调节导向轮26与箱体6之间的距离，保证箱体6能够有足够的空间滑落。

压箱机构23由压箱支架29、轴销二30、压紧螺钉31和压板32组成。压箱支架29具有足够的结构强度承受箱体6的反作用力。压板32的下表面与箱体6接触，上表面被压紧螺钉31顶住。通过调节压紧螺钉31的旋转圈数，控制压板32对箱体压紧力的大小。轴销二30使得压板32能够上下翻转，当箱体6向下滑落时，压板32也随着向下转动，不会阻碍箱体6的抛弃过程。

三、支撑托板组合件4。

支撑托板组合件4是安装和支撑箱体6的部件。

支撑托板组合件4由限位圆柱一37、支撑托板38和限位圆柱二33组成。支撑托板38是一个以空心管为主要材料的焊接件，具有足够的强度支撑箱体6和压箱机构23的压力，前后侧焊接安装块一34和安装块二35，分别用于安装限位圆柱一37和限位圆柱二33。

四、艏圆柱挡块3

艏圆柱挡块3固定在潜水器框架上，其圆柱凹面与限位圆柱一37的圆柱凸面相配合。

五、艉圆柱挡块5

艉圆柱挡块5固定在潜水器框架上，其圆柱凹面与限位圆柱二33圆柱凸面配合。艉圆柱挡块5设有的圆弧能够使支撑托板组合件4在抛弃一开始时进行一定角度的转动。艉圆柱挡块5对支撑托板组合件4起主要支撑作用。

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。