一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法

技术领域

本发明涉及海洋装备释放对接技术领域，尤其是一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法。

背景技术

载人潜器主要常用于深海资源勘查和科学研究等作业。在开始执行任务之前，由水面母船携带航行至作业目标海域，利用水面母船上的吊放装置将载人潜器布放至近水面处，蛙人通过快速艇航行至载人潜器上方，将起吊装置与载人潜器分离，然后载人潜器靠自身动力潜入水下完成预定作业任务；完成作业任务后，载人潜器浮出水面，由蛙人将水面母船的起吊装置挂在载人潜器的起吊点，再通过起吊装置将载人潜器回收至水面母船甲板上。整个释放与对接过程中，均需要蛙人来完成任务，这种方式主要存在三个问题：一是海况恶劣时，会造成蛙人释放与对接时间长，导致载人潜器内的潜航员在水面颠簸，严格时会导致潜航员产生晕厥等症状，造成无法继续操控载人潜器进行作业；二是蛙人单次作业费用较高，且自动化程度不高；三是海况恶劣时，蛙人在载人潜器上方容易站立不稳，而且海浪容易将蛙人拍打到水面以下，并且起吊装置在风浪的作用下也会产生晃动，巨大的重量如果撞击到蛙人会发生严重的人身事故。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种载人潜器自动释放对接装置及操作方法，从而可以完全实现自动化释放与对接，减少人工操作带来的各种问题，大大提高了工作可靠性和安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种载人潜器自动释放对接装置，包括安装在载人潜器顶部位置的固定基座，所述固定基座的内侧设置有内凹结构，还包括与固定基座对应的移动基座，所述移动基座的内侧设置有与固定基座相同的内凹结构，两个内凹结构互相对应，固定基座与移动基座贴合时，两个内凹结构构成球形空间，此球形空间内配合放置起吊钢球，所述起吊钢球的顶部连接起吊钢丝绳；

所述移动基座的外端面固定有辅助机构，

辅助机构的结构为：包括固定板，所述固定板安装在载人潜器的框架上，一号连杆一端通过铰接连接在固定板上，另一端与二号连杆和伸缩油缸的活塞杆通过铰接连接在一起，三号连杆一端通过铰接连接在固定板上，另一端与四号连杆和伸缩油缸的底座通过铰接连接在一起；二号连杆和四号连杆同时连接在过渡板上，过渡板的外端与移动基座之间安装有弹簧；

还包括升降油缸，所述升降油缸的输出端顶部固定有磁铁，所述磁铁与所述起吊钢球的底部对应。

其进一步技术方案在于：

所述起吊钢球的底部为平面。

所述起吊钢球的底部设置有圆台型中空结构。

所述磁铁的截面呈圆台型结构。

所述固定基座和移动基座均采用不锈钢材质。

所述移动基座位于最左端时，移动基座和固定基座的距离大于起吊钢球的直径。

所述移动基座位于最左端时，升降油缸的位置位于移动基座和固定基座的中心位置。

所述固定板与过渡板之间安装有四根导向杆。

所述过渡板和移动基座之间安装有两根加长杆。

一种载人潜器自动释放对接装置的操作方法，包括如下步骤：

第一步：通过水面母船的起吊装置将载人潜器起吊到近水面状态，此时起吊钢球位于固定基座和移动基座之间，升降油缸顶部的磁铁位于下方；

第二步：载人潜器内的潜航员通过给伸缩油缸发送伸出指令，在导向杆的作用下过渡板向左呈直线移动，从而带动移动基座远离固定基座；

第三步：当移动基座和固定基座的距离大于起吊钢球的直径时，通过给起吊钢球施加拉力，起吊钢球在拉力的作用下实现释放，达到载人潜器释放的效果，载人潜器可自由航行，释放之后控制伸缩油缸缩回，将移动基座恢复至初始状态；

第四步：回收载人潜器之前，载人潜器航行至近水面，水面母船的操作人员将起吊钢球释放至载人潜器上方起吊装置附近，载人潜器内的潜航员收到指令，通过控制伸缩油缸伸出，带动移动基座远离固定基座，当移动基座和固定基座的距离大于起吊钢球的直径时，控制升降油缸伸出，带动磁铁上升至外面，在磁铁的磁力下可将起吊钢球吸住，并进入到起吊钢球内部的圆台型中空结构；

第五步：载人潜器内的潜航员控制升降油缸缩回，将起吊钢球带入到移动基座和固定基座之间的间隙，当起吊钢球底部与移动基座和固定基座的底部齐平时，升降油缸停止动作；

第六步：载人潜器内的潜航员通过控制伸缩油缸缩回，带动移动基座靠近固定基座，当移动基座和固定基座之间的距离小于起吊钢球的直径时，通过控制升降油缸再下移一段距离，此时磁铁从起吊钢球内部的中空结构解脱；

第七步：载人潜器内的潜航员通过继续控制伸缩油缸缩回，带动移动基座靠近固定基座，直至移动基座和固定基座贴紧，此时将起吊钢球夹紧，完成载人潜器的对接，然后通过起吊钢球将载人潜器起吊至水面母船。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过辅助机构、固定基座、起吊钢球、移动基座和升降油缸的互相配合工作，可以方便的完成载人潜器在进行作业任务时自动释放与对接，自动化程度高，结构简单，工作可靠，减少了人工释放与对接操作带来的一系列问题，安全系数高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的俯视图。

图3为本发明解脱之前的状态示意图。

图4为本发明解脱之后的状态示意图。

图5为本发明对接之前的状态示意图。

图6为本发明对接过程的状态示意图。

图7为本发明对接之后的状态示意图。

其中：1、固定基座；2、起吊钢球；3、移动基座；4、辅助机构；5、升降油缸；6、磁铁；

401、固定板；402、一号连杆；403、导向杆；404、伸缩油缸；405、二号连杆；406、过渡板；407、加长杆；408、弹簧；409、三号连杆；410、四号连杆。

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，本实施例的载人潜器自动释放对接装置，包括安装在载人潜器顶部位置的固定基座1，固定基座1的内侧设置有内凹结构，还包括与固定基座1对应的移动基座3，移动基座3的内侧设置有与固定基座1相同的内凹结构，两个内凹结构互相对应，固定基座1与移动基座3贴合时，两个内凹结构构成球形空间，此球形空间内配合放置起吊钢球2，起吊钢球2的顶部连接起吊钢丝绳；

移动基座3的外端面固定有辅助机构4，

辅助机构4的结构为：包括固定板401，固定板401安装在载人潜器的框架上，一号连杆402一端通过铰接连接在固定板401上，另一端与二号连杆405和伸缩油缸404的活塞杆通过铰接连接在一起，三号连杆409一端通过铰接连接在固定板401上，另一端与四号连杆410和伸缩油缸404的底座通过铰接连接在一起；二号连杆405和四号连杆410同时连接在过渡板406上，过渡板406的外端与移动基座3之间安装有弹簧408；

还包括升降油缸5，升降油缸5的输出端顶部固定有磁铁6，磁铁6与起吊钢球2的底部对应。

起吊钢球2的底部为平面。

起吊钢球2的底部设置有圆台型中空结构。

磁铁6的截面呈圆台型结构。

固定基座1和移动基座3均采用不锈钢材质。

移动基座3位于最左端时，移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径。

移动基座3位于最左端时，升降油缸5的位置位于移动基座3和固定基座1的中心位置。

固定板401与过渡板406之间安装有四根导向杆403。

过渡板406和移动基座3之间安装有两根加长杆407。

本实施例的载人潜器自动释放对接装置的操作方法，包括如下步骤：

第一步：通过水面母船的起吊装置将载人潜器起吊到近水面状态，此时起吊钢球2位于固定基座1和移动基座3之间，升降油缸5顶部的磁铁6位于下方；

第二步：载人潜器内的潜航员通过给伸缩油缸404发送伸出指令，在导向杆403的作用下过渡板406向左呈直线移动，从而带动移动基座3远离固定基座1；

第三步：当移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径时，通过给起吊钢球2施加拉力，起吊钢球2在拉力的作用下实现释放，达到载人潜器释放的效果，载人潜器可自由航行，释放之后控制伸缩油缸404缩回，将移动基座3恢复至初始状态；

第四步：回收载人潜器之前，载人潜器航行至近水面，水面母船的操作人员将起吊钢球2释放至载人潜器上方起吊装置附近，载人潜器内的潜航员收到指令，通过控制伸缩油缸404伸出，带动移动基座3远离固定基座1，当移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径时，控制升降油缸5伸出，带动磁铁6上升至外面，在磁铁6的磁力下可将起吊钢球2吸住，并进入到起吊钢球2内部的圆台型中空结构；

第五步：载人潜器内的潜航员控制升降油缸5缩回，将起吊钢球2带入到移动基座3和固定基座1之间的间隙，当起吊钢球2底部与移动基座3和固定基座1的底部齐平时，升降油缸5停止动作；

第六步：载人潜器内的潜航员通过控制伸缩油缸404缩回，带动移动基座3靠近固定基座1，当移动基座3和固定基座1之间的距离小于起吊钢球2的直径时，通过控制升降油缸5再下移一段距离，此时磁铁6从起吊钢球2内部的中空结构解脱；

第七步：载人潜器内的潜航员通过继续控制伸缩油缸404缩回，带动移动基座3靠近固定基座1，直至移动基座3和固定基座1贴紧，此时将起吊钢球2夹紧，完成载人潜器的对接，然后通过起吊钢球2将载人潜器起吊至水面母船。

本发明的具体结构和功能如下：

主要包括固定基座1、起吊钢球2、移动基座3、辅助机构4、升降油缸5、磁铁6、固定板401、一号连杆402、导向杆403、伸缩油缸404、二号连杆405、过渡板406、加长杆407和弹簧408、三号连杆409和四号连杆410等。

如图1所示，固定基座1固定在载人潜器顶部位置，固定基座1内侧为内凹结构，起吊钢球2底部为平面，且底部为圆台型中空结构，起吊钢球2一端由起吊钢丝绳连接，移动基座3的内侧同样设置有内凹结构，固定基座1和移动基座3贴合时，其内部的内凹结构与起吊钢球2完全一致，固定基座1和移动基座3均为不锈钢材质。

辅助机构4主要包括固定板401、一号连杆402、导向杆403、伸缩油缸404、二号连杆405、过渡板406、加长杆407、弹簧408、三号连杆409和四号连杆410等。

其中固定板401固定在载人潜器框架上，一号连杆402一端通过铰接连接在固定板401上，另一端与二号连杆405和伸缩油缸404的活塞杆通过铰接连接在一起，三号连杆409一端通过铰接连接在固定板401上，另一端与四号连杆410和伸缩油缸404的底座通过铰接连接在一起。

其中导向杆403有四根，一端固定在固定板401上，另一端穿过过渡板406的圆孔。加长杆407有两根，一端与过渡板406固定，另一端与移动基座3固定。弹簧408一端与过渡板406固定，另一端与移动基座3固定，弹簧408的长度大于加长杆407，可始终保持压缩状态。

其中升降油缸5的尾部固定在载人潜器框架上，升降油缸5活塞杆顶部与磁铁6通过螺纹固定在一起。其中磁铁6为圆台结构，其外形与起吊钢球2底部的中空结构一致。

如图4所示，移动基座3位于最左端时，移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径。

其中，移动基座3位于最左端时，升降油缸5的位置位于移动基座3和固定基座1的中心位置，且始终不变。

实际使用过程中：

起吊钢球2通过钢丝绳与母船上的起吊装置连接，起吊钢球2的外形与固定基座1和移动基座3的内部中空结构一致，可保证固定基座1和移动基座3在贴合时能够将起吊钢球2夹紧。辅助机构4通过伸缩油缸404的伸缩可以带动移动基座3左右移动，从而实现起吊钢球2的夹紧和松开。固定基座1和移动基座3贴合时，弹簧408始终处于压缩状态，可防止伸缩油缸404出现泄漏时，移动基座3松动。

释放载人潜器时，载人潜器内的潜航员通过控制伸缩油缸404伸出，过渡板406可带动移动基座3远离固定基座1，当移动的距离大于起吊钢球2的外径时，在外力的作用下可将起吊钢球2释放，从而达到载人潜器与起吊钢球2的释放；回收载人潜器时，载人潜器内的潜航员通过控制升降油缸5的活塞杆上升带动磁铁6上升，通过磁铁6将起吊钢球2吸住，磁铁6外形为圆台结构，其外形与起吊钢球2底部的中空结构一致，这样可保证磁铁6吸住起吊钢球2时，圆台起导向作用，将磁铁6送入起吊钢球2内部的中空结构，然后通过控制升降油缸5缩回，可将起吊钢球2带入到移动基座3和固定基座1之间的空隙。再控制伸缩油缸404缩回，过渡板406可带动移动基座3靠近固定基座1，将起吊钢球2送入固定基座1和移动基座3内部的中空结构，实现起吊钢球2的夹紧，从而达到载人潜器与起吊钢球2的对接。

本发明具体的操作方法，包括以下操作步骤：

第一步：通过水面母船的起吊装置将载人潜器起吊到近水面状态，自动释放对接装置的状态如图3所示；

第二步：载人潜器内的潜航员通过给伸缩油缸404发送伸出指令，在导向杆403的作用下过渡板406向左呈直线移动，从而带动移动基座3远离固定基座1；

第三步：当移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径时，通过给起吊钢球2施加拉力，起吊钢球2在拉力的作用下实现释放，如图4所示，达到载人潜器释放的效果，载人潜器可自由航行，释放之后控制伸缩油缸404缩回，将移动基座3恢复至初始状态；

第四步：回收载人潜器之前，载人潜器航行至近水面，水面母船的操作人员将起吊钢球2释放至载人潜器上方起吊装置附近，载人潜器内的潜航员收到指令，通过控制伸缩油缸404伸出，带动移动基座3远离固定基座1，当移动基座3和固定基座1的距离大于起吊钢球2的直径时，控制升降油缸5伸出，带动磁铁6上升至外面，在磁铁6的磁力下可将起吊钢球2吸住，并进入到起吊钢球2内部的中空结构，如图5所示；

第五步：载人潜器内的潜航员控制升降油缸5缩回，将起吊钢球2带入到移动基座3和固定基座1之间的间隙，当起吊钢球2底部与移动基座3和固定基座1的底部齐平时，升降油缸5停止动作，如图6所示；

第六步：载人潜器内的潜航员通过控制伸缩油缸404缩回，带动移动基座3靠近固定基座1，当移动基座3和固定基座1之间的距离小于起吊钢球2的直径时，通过控制升降油缸5再下移一段距离，此时磁铁6从起吊钢球2内部的中空结构解脱，如图7所示。

第七步：载人潜器内的潜航员通过继续控制伸缩油缸404缩回，带动移动基座3靠近固定基座1，直至移动基座3和固定基座1贴紧，此时将起吊钢球2夹紧，完成载人潜器的对接，如图3所示，然后通过起吊钢球2将载人潜器起吊至水面母船。

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。