一种水下机器人回收用气动抛绳器

技术领域

本发明属于水下机器人回收领域，具体地说是一种水下机器人回收用气动抛绳器。

背景技术

根据水下机器人传统的回收方式，工作人员需要乘坐小艇到水面对水下机器人进行回收；由于海上情况复杂，具有较大的危险性。现有水下机器人回收所采用的抛绳器的动力源为火药、弹簧两种方式，其中火药维护、运输安全要求高，在使用中需要专人负责，而且成本高；弹簧动力源因其有限的空间范围，导致弹簧行程有限发射时弹射距离不够。

发明内容

针对现有抛绳器动力源存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种水下机器人回收用气动抛绳器。该气动抛绳器采用高压气体作为抛绳器动力源，效率高、危险系数低、设备耐压、安全可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括抛体组件、抛绳器框架、绳缆及气动发射器组件，所述气动抛绳器通过抛绳器框架安装在水下机器人上，所述气动发射器组件包括发射腔、耐压舱、电磁阀及高压气瓶，所述耐压舱安装在抛绳器框架上，所述耐压舱的封闭端位于抛绳器框架的外部、开口端位于抛绳器框架的内部，所述耐压舱的内部分别设有电磁阀及高压气瓶，所述电磁阀的进气侧与高压气瓶相连、出气侧与发射腔密封连接，所述发射腔密封连接于耐压舱的开口端；所述抛体组件包括抛体浮力材，所述抛体浮力材插设于抛绳器框架内，并与所述发射腔密封连接，所述抛体浮力材与发射腔围成容置高压气体的空间，所述抛绳器框架上沿圆周方向设有多个弹性伸缩卡件，各所述弹性伸缩卡件在抛体浮力材弹射前与抛体浮力材卡接；所述绳缆的一端连接于水下机器人上，另一端由所述抛体浮力材穿入至抛绳器框架中，并与所述抛体浮力材相连；所述高压气瓶的高压气体在电磁阀开启后进入到容置高压气体的空间，对所述抛体浮力材产生推力，所述弹性伸缩卡件被抛体浮力材挤压回缩，所述抛体组件被弹射抛出。

其中：所述抛体浮力材内分别预埋有内固定环及外固定环，所述发射腔插设于内固定环内部，并与所述内固定环的内壁实现密封；所述外固定环的外侧面设有销孔，所述弹性伸缩卡件卡入销孔内。

所述抛体浮力材内预埋有吊环套筒，所述吊环套筒内螺纹连接有吊环，所述绳缆的另一端连接于吊环上。

所述抛体浮力材呈“倒锥”形，其上沿厚度方向开设有供所述绳缆穿过的开口。

所述耐压舱位于抛绳器框架外部的封闭端的外表面上安装有油管组件，所述油管组件包括油管、油管接头、内压紧螺母及外压紧螺母，所述油管接头的一端固接在耐压舱上，另一端的内部与所述外压紧螺母螺纹连接，所述油管分别穿过油管接头及外压紧螺母，所述内压紧螺母位于油管的内部，所述电磁阀的电磁阀信号线由内压紧螺母穿过，所述油管通过内压紧螺母卡装在油管接头上，并通过所述外压紧螺母紧固密封。

所述内压紧螺母的外圆周面上设有梯形环状凸台，所述油管上对应梯形环状凸台的部位被夹紧在内压紧螺母与油管接头之间，所述外压紧螺母与油管的外壁之间设有油管密封圈，所述外压紧螺母旋入油管接头内后将油管密封圈及油管压紧；所述油管的一端接入补偿器中，另一端与所述耐压舱的内部相连通，所述油管内部充油，所述补偿器通过油管平衡耐压舱内部的油压。

所述耐压舱与抛绳器框架之间形成环状空腔，所述绳缆容置于环状空腔内，并以螺旋的方式缠绕在所述耐压舱的外部。

所述抛绳器框架的上沿圆周方向开设有多个螺纹孔，每个所述螺纹孔内均安装有弹性伸缩卡件，所述弹性伸缩卡件为波珠螺丝。

所述抛体浮力材的顶部边缘开设有方便安装或取出抛体浮力材的凹槽。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构简单，操作方便。发射时，抛体组件带着绳缆弹出，在水下机器人进行回收时，可直接打捞抛体组件或绳缆，绳缆与水下机器人吊装环连接，在牵引航行器回到母船时，可直接完成水下机器人的起吊，无需再挂钩。

2.本发明采用气动的发射方式，将内能转换为机械能，相比于火药、电磁铁—弹簧的发射方式，安全隐患小，释放过程迅速、发射效率高且能量消耗少；通过调节不同的发射气压，控制弹射力大小，以适应不同的航行环境。

3.本发明具备良好的耐压能力，充油耐压舱外接补偿器平衡压力，，回到水面仍可使用。

4.本发明抛绳器框架内的绳缆直接盘在耐压舱外圆周上，不易发生绳子打结等问题。

附图说明

图1为本发明主视剖视图；

图2为本发明侧视剖视图；

图3为本发明抛体组件的内部结构剖视图；

图4为本发明气动发射器组件的内部结构剖视图；

图5为本发明油管组件的内部结构剖视图；

其中：1为抛体浮力材，2为发射腔，3为内固定环，4为密封铜垫，5为发射腔固定螺钉，6为吊环套筒，7为吊环，8为耐压舱，9为信号线，10为法兰固定螺钉，11为油管组件，12为电磁阀，13为紫铜垫片，14为高压气瓶，15为气瓶固定螺钉，16为密封卡圈，17为耐压舱上密封圈，18为抛绳器框架，19为电磁阀密封圈，20为外固定环，21为波珠螺丝，22为绳缆，23为耐压舱下密封圈，24为油管，25为油管接头，26为内压紧螺母，27为油管密封圈，28为外压紧螺母，29为开口，30为销孔，31为凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括抛体组件、抛绳器框架18、绳缆22及气动发射器组件，气动抛绳器整体通过抛绳器框架18安装在水下机器人主体上，气动发射器组件包括发射腔2、耐压舱8、电磁阀12及高压气瓶14，耐压舱8安装在抛绳器框架18上，耐压舱8的封闭端位于抛绳器框架18的外部、开口端位于抛绳器框架18的内部，耐压舱8的内部分别设有电磁阀12及高压气瓶14，电磁阀12的进气侧与高压气瓶14相连、出气侧与发射腔2密封连接，发射腔2密封连接于耐压舱8的开口端；抛体组件包括抛体浮力材1，抛体浮力材1插设于抛绳器框架18内，并与发射腔2密封连接，抛体浮力材1与发射腔2围成容置高压气体的空间，抛绳器框架18上沿圆周方向设有多个弹性伸缩卡件，各弹性伸缩卡件在抛体浮力材1弹射前与抛体浮力材1卡接；绳缆22的一端连接于水下机器人上，另一端由抛体浮力材1穿入至抛绳器框架18中，并与抛体浮力材1相连；

本实施例的耐压舱8通过法兰固定螺钉10安装在抛绳器框架18的底部，高压气瓶14通过气瓶固定螺钉15安装在耐压舱8中，电磁阀12的进气侧螺纹连接于高压气瓶14的上方，并采用紫铜垫圈13密封；电磁阀12的出气侧与发射腔2的底部配合连接，并通过电磁阀密封圈19密封，电磁阀密封圈19容置于发射腔2底部加工的密封槽中。发射腔2通过法兰腔固定螺钉5固定在耐压舱8的开口端，并通过套设在法兰腔固定螺钉5上的密封铜垫4保证发射腔2内密封，密封铜垫4与发射腔2的底面抵接；并且，耐压舱8的开口端通过耐压舱上密封圈17与发射腔2密封，耐压舱8的封闭端加工密封槽，密封槽内容置有耐压舱下密封圈23，耐压舱8通过耐压舱下密封圈23与高压气瓶14径向密封。

本实施例的抛体浮力材1内分别预埋有内固定环3、外固定环20及吊环套筒6，抛体浮力材1底部的中间向内凹陷，内固定环3的内壁与凹陷处侧壁共面。本实施例的发射腔2为上端开口的中空圆柱，发射腔2插设于内固定环3内部，内固定环3的内壁开设有密封沟槽，密封沟槽内容置有密封卡圈16，发射腔2通过密封卡圈16与内固定环3的内壁实现径向密封。外固定环20的外侧面设有与弹性伸缩卡件数量相同、一一对应的销孔30，弹性伸缩卡件卡入对应的销孔30内，用于抛体组件在弹射前的固定。吊环套筒6及外固定环20分别预埋在抛体浮力材1的底部，外固定环20位于抛体浮力材1底部的外边缘，内固定环10位于外固定环20的上方，并与外固定环20同心设置。吊环套筒6内螺纹连接有吊环7，绳缆22的另一端连接于吊环7上。

本实施例的抛体浮力材1呈“倒锥”形，以减少抛体组件在弹出过程中与抛绳器框架18产生的阻力；抛体浮力材1的外边缘沿厚度方向开设有供绳缆22穿过的开口29。在抛体浮力材1的顶部边缘开设有方便安装或取出抛体浮力材1的凹槽31。耐压舱8与抛绳器框架18之间形成环状空腔，绳缆22的另一端从抛体浮力材1上的开口29处进入抛绳器框架中，并容置于环状空腔内，以螺旋的方式缠绕在耐压舱8的外部；缠绕方式为从下至上缠绕在耐压舱8的外部，接着反向从上至下缠绕，如此反复，最终全部均匀缠绕，缠绕后将绳缆22的另一端连接在吊环7上。缠绕后，将抛体组件安装在抛绳器框架18中，内固定环3与发射腔2通过密封卡圈16卡住，周向旋转抛体组件，使外固定环20的销孔30与弹性伸缩卡件卡接。抛绳器框架18的上部，与外固定环20对应的位置，沿圆周方向均匀开设有多个螺纹孔，每个螺纹孔内均安装有弹性伸缩卡件；本实施例的弹性伸缩卡件为波珠螺丝21，波珠螺丝21为现有技术，具有外螺纹，内部为弹簧钢珠结构，钢珠在弹射前通过旋转抛体组件卡入对应的销孔30内，在抛体组件被弹射抛出时，钢珠受到压力会压缩弹簧回缩，可起到限位、固定的作用。本实施例的波珠螺丝21为四个，分别从抛绳器框架18上开设的四个螺纹孔旋入。

本实施例的耐压舱8位于抛绳器框架18外部的封闭端的外表面上安装有油管组件11，油管组件11包括油管24、油管接头25、内压紧螺母26及外压紧螺母28，油管接头25的一端焊接在耐压舱8上，另一端的内部与外压紧螺母28螺纹连接，油管24分别穿过油管接头25及外压紧螺母28，内压紧螺母26位于油管24的内部，电磁阀12的电磁阀信号线9由电磁阀12伸出后至油管组件11，再由内压紧螺母26穿过、引出至耐压舱8外部，最终进入控制盒内；油管24通过内压紧螺母26卡装在油管接头25上，并通过外压紧螺母28紧固密封。本实施例的油管由聚醚聚氨酯材料制成。本实施例的内压紧螺母26的外圆周面上设有梯形环状凸台，油管24上对应梯形环状凸台的部位被夹紧在内压紧螺母26与油管接头25之间，外压紧螺母28与油管24的外壁之间设有油管密封圈27，外压紧螺母28旋入油管接头25内后将油管密封圈27及油管24压紧；油管24的一端接入补偿器中，另一端与耐压舱8的内部相连通，油管24内部充变压器油，进而使耐压舱8内充变压器油，补偿器通过油管24平衡耐压舱8内部的油压。

本实施例的高压气瓶14额定气压为30MPa。

本发明的工作原理为：

当水下机器人执行完任务后准备回收时，操作人员向水下机器人发送信号，通过电磁阀信号线9使电磁阀12打开，高压气瓶14内的高压空气(15MPa)经由电磁阀12进入到发射腔2内，使抛体浮力材1与发射腔2围成的空间内部气压急剧升高，产生推力作用在抛体浮力材1的下表面，波珠螺丝21的钢珠受到挤压回缩，抛体组件被弹射抛出，同时带动缠绕在耐压舱8外圈的绳缆22一起弹出；由于抛体浮力材1的密度比水小，与其预埋的内固定环3、外固定环20及吊环套筒6组合后的密度仍然比水小，因此弹出后可以漂浮在海面上。气动发射器组件及抛绳器框架18仍旧连接在水下机器人上，此时水下机器人的抛体组件与水下机器人吊装环通过绳缆22连接在一起，操作人员通过打捞抛体组件和绳缆22即可将水下机器人拖拽回母船，通过绳缆22可直接完成水下机器人的起吊与回收。