水下机器人用主动式抛载装置

技术领域

本发明涉及水下无人潜航器领域，特别是水下机器人用主动式抛载装置。

背景技术

抛载系统是水下航行器的关键应急系统，该系统主要是当设备发生不可预知的故障或是出现突发情况时触发的安全系统。目前该系统的主要工作原理是抛弃一个相对大的载荷从而降低自身重量，以保证水下航行器在无动力条件下快速上浮，从而实现设备的回收，不至于产生更大的经济损失。

现有的抛载技术主要包括利用化学反应腐蚀用于抛载的悬挂丝等装置、或者利用电磁铁直接吸住所需要抛掉的载荷，其中化学反应腐蚀法所需要的电化学反应时间较长，抛载装置极非常容易卡到设备上不容易脱落。控制电磁铁通断电来实现抛载，可以通过最简单的方式实现抛载的控制，但是电磁铁直接吸合的方式存在的问题是吸力大小直接决定了抛载的大小，且电磁铁的吸力随距离衰减很快，抛载与电磁铁之间稍有间隙和晃动就会出现抛载掉落风险，可靠性较低。另外，申请号为202110493182.0、名称为“一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法”专利申请中，其公开了利用主被动两套系统成功实现了两种状态下的抛载方式，但是该方案中抛载装置的结构较大，只适用于大型设备，小型设备没有足够的安装空间，且该装置的压载块在设备上不断晃动下，是否会卡住导致不及时掉落等问题仍需进一步实验。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种水下机器人用主动式抛载装置，其结构简单，体积小，具备自锁性能，抛载可靠。

本发明的技术方案是：一种水下机器人用抛载装置，其中，包括铅块、直线轴承、铅块滑杆、连接杆、抛载支架和电磁铁，抛载支架的一端固定连接有直线轴承，铅块滑杆滑动设置在直线轴承内的竖直方向的通孔内，铅块滑杆的底部与铅块固定连接；

所述电磁铁固定在抛载支架上，连接杆包括连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ，连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ之间铰接，连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ的铰接处位于电磁铁的下方，连接杆Ⅰ的一端与抛载支架铰接，连接杆Ⅰ该端的位置固定，连接杆Ⅱ的另一端与滑块铰接，滑块和铅块滑杆的相对面均设有楔形面，且两楔形面之间相互配合，滑块朝向铅块滑杆的一侧设有正向楔形面，对应的铅块滑杆的一侧设有倒向楔形面；

当电磁铁处于断电状态时，连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ之间的铰接处因重力呈向下弯折状；当电磁铁处于断电状态时，电磁铁具有磁性，连接杆Ⅰ和连接杆Ⅱ位于同一水平线。

本发明中，所述抛载装置安装在水下机器人的头部透水舱内，抛载支架的一端与头舱堵头固定连接，头舱堵头上还固定有铅块导向罩，铅块导向罩位于抛载支架的下方，铅块滑动设置在铅块导向罩内。通过铅块导向罩，对铅块的下落方向起到了导向作用，使铅块沿竖直方向下降，防止铅块下降过程中不按预定方向下落。

所述铅块顶部设有安装槽，铅块滑杆滑动设置在安装槽内。

所述滑块的内侧表面固定有滑动架，连接杆Ⅱ的另一端与滑动架铰接，滑动架与抛载支架之间滑动连接。具体的说，抛载支架上设有滑槽，滑动架设置在滑槽内，且滑动架沿滑槽做水平方向的往复运动。

本发明的有益效果是：

(1)当电磁铁断电后，抛载装置中的连接杆、滑块和铅块滑杆之间可以形成自锁的状态，此时通过具有低磁性吸力的磁铁即可完成大重量铅块的抛载任务，提高了整个抛载装置的抛载过程的可靠性；

(2)结构简单，体积小，适用于小型设备；

(3)整个装置完全安装在头舱透水舱内，对水下机器人的航行阻力影响较小。

附图说明

图1是本发明的安装结构示意图；

图2是电磁铁保持磁性时本发明的结构示意图；

图3是电磁铁保持磁性时本发明的剖视结构示意图；

图4是电磁铁失去磁性时本发明的剖视结构示意图。

图中：1头部透水舱；2头舱堵头；3铅块导向罩；5铅块；6直线轴承；7铅块滑杆；8 电磁铁；9抛载支架；10滑块；11连杆Ⅰ；12连杆Ⅱ。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1所示，本发明所述的水下机器人用抛载装置安装在水下机器人的头部透水舱1内，该抛载装置通过抛载支架连接于水下机器人的头舱堵头2上，头部透水舱1的底部设有使铅块下落的通孔。由于该装置完全安装在头部透水舱1内，因此对水下机器人的航行阻力影响较小。

该水下机器人用抛载装置包括铅块5、直线轴承6、铅块滑杆7、连接杆、抛载支架9和电磁铁8，抛载支架9的一端与头舱堵头2固定连接，抛载支架9的另一端固定连接有直线轴承6。直线轴承6内设有竖直方向的轴向通孔，铅块滑杆7滑动设置在直线轴承6的通孔内，通过直线轴承6可以限制铅块除垂直方向以外的其他自由度。铅块滑杆7的底部通过螺栓与铅块5固定连接。本实施例中，铅块5顶部设有安装槽，铅块滑杆7滑动设置在安装槽内。头舱堵头2上还固定有铅块导向罩3，铅块导向罩3位于抛载支架9的下方。铅块5滑动设置在铅块导向罩3内，通过铅块导向罩3，对铅块5的下落方向起到了导向作用，使铅块沿竖直方向下降，防止铅块下降过程中不按预定方向下落。

电磁铁8固定在抛载支架9上，连接杆包括连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12，连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间铰接，连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间的铰接处位于电磁铁8的下方，连接杆Ⅰ11的一端与抛载支架9铰接，保证了连接杆Ⅰ11一端的位置固定。连接杆Ⅱ12的另一端与滑动架铰接，对应的在抛载支架9上设有滑槽，滑动架设置在滑槽内，且滑动架可以沿滑槽做水平方向的往复运动。当电磁铁8处于通电状态时，连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间的铰接处在重力作用下，呈向下弯折状；当电磁铁8处于断电状态时，电磁铁8具有磁性，连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间的铰接处在电磁铁8的磁吸力作用下，克服重力作用，此时连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12呈水平状态。滑动架的外侧固定有滑块10，滑块10和铅块滑杆7的相对面均设有楔形面，且两楔形面之间相互配合，即滑块10朝向铅块滑杆7的一侧设有正向楔形面，对应的铅块滑杆7的一侧设有倒向楔形面。当正向楔形面和倒向楔形面之间相互贴合时，铅块滑杆7在重力用下始终保持向下掉落的运动趋势，此时通过两楔形面之间的作用力，实现了滑块10和铅块滑杆7之间的固定连接，而滑块10始终保持向电磁铁方向的运动趋势。

该装置的工作过程如下所述。如图2和图3所示，当电磁铁8断电并带有磁性时，电磁铁对连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间的铰接处产生向上的磁吸力，此时连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间位于同一水平线上，连接杆Ⅱ12对滑块10产生向外的推动力，该推动力使滑块10的楔形面与铅块滑杆7之间的楔形面之间始终处于紧密贴合的状态，此时连杆、滑块10和铅块滑杆7之间形成自锁状态，在滑块10的楔形面对铅块滑杆7的向上支撑力的作用下，无论铅块5的重力多大，在铅块滑杆的固定连接下都无法掉落。如图4所示，当电磁铁8通电并失去磁性时，电磁铁8对连接杆的磁吸力消失，此时连接杆Ⅰ11和连接杆Ⅱ12之间的铰接处在重力作用下向下运动，此时连接杆Ⅱ12带动滑块10回缩，滑块10与铅块滑杆7之间不再接触，滑块10不再对铅块滑杆7产生向上的支撑力，在铅块5的重力作用下，铅块5带动铅块滑杆7向下运动，并从头部透水舱1底部的通孔落下，实现了抛载。

以上对本发明所提供的水下机器人用抛载装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。