一种抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置及其操作方法与流程

专利2022-05-09  10


本发明涉及水下工程技术领域,尤其是一种抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置及其操作方法。



背景技术:

随着技术的发展和深海大功率、长周期作业需求增多,通过大型潜器搭载缆控潜水器进行水下作业或者缆控潜水器常驻水下进行作业正成为一种新的深海作业技术研究方向。无论是大型潜器搭载缆控潜水器进行水下作业,还是缆控潜水器常驻水下进行作业,均涉及到缆控潜水器的水下布放回收问题。

目前,缆控潜水器均是采用笼架式的布放回收装置进行水下布放回收作业。非作业状态时,缆控潜水器固定布置在笼架内部;作业时,缆控潜水器通过笼架开口自行游离笼架布放;作业完成后,缆控潜水器需要和笼架孔进行对接回收。

这种缆控潜水器主动进出笼架的布放回收方式存在如下问题:

1)容易发生缆控潜水器与笼架碰撞,缆控潜水器自主进出笼架过程中,如果姿态控制稍微出现偏差,就容易与笼架碰撞,严重时缆控潜水器会卡在笼架开口处。

2)在回收时,对缆控潜水器姿态控制和对接精度要求高,回收成功率低。需要缆控潜水器与笼架开口精确对准,并保证缆控潜水器姿态与笼架基本平行,才能保证顺利回收。对缆控潜水器对准精度和姿态控制要求均比较高,通常需要多次对接尝试才能安全回收,回收成功率低。



技术实现要素:

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置及其操作方法,从而通过将缆控潜水器约束在托盘上,被动进出笼架,能够有效解决缆控潜水器水下布放回收中易与笼架发生卡碰、回收成功率低等问题,大大提高了工作可靠性,满足使用要求。

本发明所采用的技术方案如下:

一种抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置,包括存储笼架、抽屉机构,所述抽屉机构中部安装有旋转机构,所述旋转机构的中部设置有公对接头,所述旋转机构的上方放置缆控潜水器,缆控潜水器的底部设置有母对接头,所述母对接头与公对接头互相配合,所述缆控潜水器通过抽屉机构进出存储笼架,并通过锁定机构锁紧;

所述存储笼架的结构为:包括笼架本体,笼架本体前端为敞口,所述敞口处的内表面安装有导向轮,所述笼架本体内的底部结构上安装有液压缸基座,所述液压缸安装在液压缸基座上;

抽屉机构的结构为:包括固定在笼架本体底部结构上的导轨,两根导轨对称设置,两根导轨一侧由导轨横梁连接成型结构,并对称固定在笼架本体的底部框架左右侧;导轨左右两侧均开设半圆形滑槽,用于滑轨沿导轨滑动;相对于导轨横梁端的另一端,导轨左右两侧各固定一个限位挡块,滑轨的外部设置有滑轨横梁,滑轨的上方固定有托盘,托盘上分别开设多个锁扣孔和一个旋转机构孔,液压缸缸体连接在导轨横梁上,活塞连接在滑轨横梁上;

旋转机构孔内部安装旋转机构。

其进一步技术方案在于:

所述笼架本体通过型材制成方形框架结构。

所述导轨呈“⊥”型结构。

滑轨内侧设置和导轨上半圆形滑槽对应的凸起半圆形滑条。

滑轨左右两外侧均固定有一个限位阻板。

托盘为带有加强筋的平面板材结构。

旋转机构的结构为:包括上封盖和下封盖,所述上封盖和下封盖上下贴合在旋转机构孔内,上封盖和下封盖的中间空间内布置有齿轮,所述齿轮的中间部分安装转动盘,所述转动盘的中心位置设置有公对接头的安装孔,所述上封盖和下封盖之间还安装有电机,所述电机的输出端连接蜗杆,所述蜗杆与齿轮啮合。

公对接头的结构为:包括底座,所述底座上设置有公头结构,公头结构为回转体外形,公头结构的中间部位开挡板孔,两个挡板通过转轴对称布置在公头结构内部,两个挡板之间通过复位弹簧连接;

母对接头的结构为:包括母头结构,母头结构为倒喇叭形回转体结构,母头结构的内壁对称开设挡板槽,倒喇叭形状增大母头结构和公头结构的对接导引面,所述母头结构上还安装有多个引导装置;

母对接头安装在缆控潜水器的底部框架上。

锁定机构的结构为:包括固定在托盘底部的驱动装置,所述驱动装置的输出端固定导引滑块,导引滑块上固定有锁扣,所述锁扣与锁扣孔匹配,锁扣伸出锁扣孔,并伸到托盘上面。

一种抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置的操作方法,包括如下操作步骤:

(一)缆控潜水器的布放:

初始状态,抽屉机构收缩在存储笼架内,缆控潜水器被多个锁扣锁定在托盘上,母对接头套在公对接头上,公对接头的两个挡板位于母对接头的挡板槽内;

当需要释放缆控潜水器时,启动液压缸,推动滑轨沿着导轨向存储笼架外部滑动,滑轨带动托盘,托盘带动缆控潜水器一起向存储笼架的外部滑动;当缆控潜水器完全滑出存储笼架后,液压缸停止,接着,启动所有锁定机构的驱动装置,驱动装置推动导引滑块运动,导引滑块带动锁扣沿着锁扣孔移动,并将缆控潜水器解锁,之后,缆控潜水器在自身推进器推动下离开托盘,完成缆控潜水器的布放;

(二)缆控潜水器的回收:

缆控潜水器回收前,抽屉机构和锁定机构处于缆控潜水器布放之后的状态,即液压缸处于伸出状态,锁定机构处于解锁状态,

回收时,缆控潜水器依靠自身推进器移动到托盘上方,之后,在推进器作用下,缆控潜水器慢慢靠近托盘,当靠近到指定距离后,在底部引导装置的引导下,将母头结构对准公头结构,并控制缆控潜水器继续靠近并落在托盘上。

本发明的有益效果如下:

本发明结构紧凑、合理,操作方便,通过存储笼架、抽屉机构、旋转机构、公对接头、母对接头和锁定机构之间的配合工作,可以方便的完成缆控潜水器约束在托盘上,被动进出笼架中,有效的解决了缆控潜水器水下布放回收中易与笼架发生卡碰、回收成功率低等问题,大大提高了工作可靠性,满足使用要求。

同时,本发明还具备如下优点:

1)通过抽屉式托盘对缆控潜水器的约束,实现缆控潜水器的被动进出笼架,将潜水器与笼架的多自由度相对运动约束到一个自由度的相对运动,有效避免了布放回收时潜水器与笼架的磕碰现象,保证水下对接回收的安全性。

2)通过伸出笼架的抽屉式托盘与缆控潜水器进行对接,并通过托盘上的对接头和转动机构实现缆控潜水器的被动姿态调整,有效降低潜水器水下回收对姿态控制和对接精度的要求,可实现各种姿态和对接精度下缆控潜水器的成功回收,有效提高缆控潜水器的水下回收成功率。

3)本发明有效的避免了缆控潜水器与笼架卡碰,缆控潜水器被约束到托盘上,被动进出笼架,有效减少了潜水器与笼架之间的相对运动,避免了潜水器与笼架发生卡碰现象。

4)降低缆控潜水器水下回收时对姿态控制和对准精度的要求,提升缆控潜水器水下回收成功率。水下回收时,本发明对缆控潜水器坐落到托盘上的姿态和精度要求均比较低,只需要保证缆控潜水器上母对接头和托盘上公对接头对接成功即可完成对接回收作业,有效提升了缆控潜水器水下布放回收成功率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明存储笼架的结构示意图。

图3为本发明抽屉机构的结构示意图。

图4为图3中a部的局部放大图。

图5为本发明旋转机构的结构示意图。

图6为本发明公对接头的结构示意图。

图7为本发明母对接头的结构示意图。

图8为本发明锁定机构的结构示意图。

图9为本发明回收缆控潜水器示意图。

其中:1、存储笼架;

101、笼架本体;102、导向轮;103、液压缸基座;

2、抽屉机构;

201、导轨;202、导轨横梁;203、限位挡块;204、滑轨;205、滑轨横梁;206、托盘;207、限位阻板;208、锁扣孔;209、旋转机构孔;210、液压缸;

3、旋转机构;

301、电机;302、蜗杆;303、齿轮;304、转动盘;305、下封盖;306、上封盖;

4、公对接头;

401、公头结构;402、复位弹簧;403、挡板;404、底座;

5、母对接头;

501、母头结构;502、挡板槽;503、引导装置;

6、锁定机构;

601、驱动装置;602、导引滑块;603、锁扣;

7、缆控潜水器。

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9所示,本实施例的抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置,包括存储笼架1、抽屉机构2,抽屉机构2中部安装有旋转机构3,旋转机构3的中部设置有公对接头4,旋转机构3的上方放置缆控潜水器7,缆控潜水器7的底部设置有母对接头5,母对接头5与公对接头4互相配合,缆控潜水器7通过抽屉机构2进出存储笼架1,并通过锁定机构6锁紧;

存储笼架1的结构为:包括笼架本体101,笼架本体101前端为敞口,敞口处的内表面安装有导向轮102,笼架本体101内的底部结构上安装有液压缸基座103,液压缸210安装在液压缸基座103上;

抽屉机构2的结构为:包括固定在笼架本体101底部结构上的导轨201,两根导轨201对称设置,两根导轨201一侧由导轨横梁202连接成型结构,并对称固定在笼架本体101的底部框架左右侧;导轨201左右两侧均开设半圆形滑槽,用于滑轨204沿导轨201滑动;相对于导轨横梁202端的另一端,导轨201左右两侧各固定一个限位挡块203,滑轨204的外部设置有滑轨横梁205,滑轨204的上方固定有托盘206,托盘206上分别开设多个锁扣孔208和一个旋转机构孔209,液压缸210缸体连接在导轨横梁202上,活塞连接在滑轨横梁205上;

旋转机构孔209内部安装旋转机构3。

笼架本体101通过型材制成方形框架结构。

导轨201呈“⊥”型结构。

滑轨204内侧设置和导轨201上半圆形滑槽对应的凸起半圆形滑条。

滑轨204左右两外侧均固定有一个限位阻板207。

托盘206为带有加强筋的平面板材结构。

旋转机构3的结构为:包括上封盖306和下封盖305,上封盖306和下封盖305上下贴合在旋转机构孔209内,上封盖306和下封盖305的中间空间内布置有齿轮303,齿轮303的中间部分安装转动盘304,转动盘304的中心位置设置有公对接头4的安装孔,上封盖306和下封盖305之间还安装有电机301,电机301的输出端连接蜗杆302,蜗杆302与齿轮303啮合。

公对接头4的结构为:包括底座404,底座404上设置有公头结构401,公头结构401为回转体外形,公头结构401的中间部位开挡板孔,两个挡板403通过转轴对称布置在公头结构401内部,两个挡板403之间通过复位弹簧402连接;

母对接头5的结构为:包括母头结构501,母头结构501为倒喇叭形回转体结构,母头结构501的内壁对称开设挡板槽502,倒喇叭形状增大母头结构501和公头结构401的对接导引面,母头结构501上还安装有多个引导装置503;

母对接头5安装在缆控潜水器7的底部框架上。

锁定机构6的结构为:包括固定在托盘206底部的驱动装置601,驱动装置601的输出端固定导引滑块602,导引滑块602上固定有锁扣603,锁扣603与锁扣孔208匹配,锁扣603伸出锁扣孔208,并伸到托盘206上面。

本实施例的抽屉式缆控潜水器水下布放回收装置的操作方法,包括如下操作步骤:

(一)缆控潜水器7的布放:

初始状态,抽屉机构2收缩在存储笼架1内,缆控潜水器7被多个锁扣603锁定在托盘206上,母对接头5套在公对接头4上,公对接头4的两个挡板403位于母对接头5的挡板槽502内;

当需要释放缆控潜水器7时,启动液压缸210,推动滑轨204沿着导轨201向存储笼架1外部滑动,滑轨204带动托盘206,托盘206带动缆控潜水器7一起向存储笼架1的外部滑动;当缆控潜水器7完全滑出存储笼架1后,液压缸210停止,接着,启动所有锁定机构6的驱动装置601,驱动装置601推动导引滑块602运动,导引滑块602带动锁扣603沿着锁扣孔208移动,并将缆控潜水器解锁,之后,缆控潜水器7在自身推进器推动下离开托盘206,完成缆控潜水器7的布放;

(二)缆控潜水器7的回收:

缆控潜水器7回收前,抽屉机构2和锁定机构6处于缆控潜水器7布放之后的状态,即液压缸210处于伸出状态,锁定机构6处于解锁状态,

回收时,缆控潜水器7依靠自身推进器移动到托盘206上方,之后,在推进器作用下,缆控潜水器7慢慢靠近托盘206,当靠近到指定距离后,在底部引导装置503的引导下,将母头结构501对准公头结构401,并控制缆控潜水器7继续靠近并落在托盘206上。

本发明的具体结构和功能如下:

主要包括存储笼架1、抽屉机构2、旋转机构3、公对接头4、母对接头5、锁定机构6和缆控潜水器7。

存储笼架1主要由笼架本体101、导向轮102、液压缸基座103组成,如图2所示。其中,笼架本体101为由型材制成的方形框架结构,用于rov的存储;导向轮102固定在笼架本体101rov出入口型材的内表面,用于rov进出时的导向和防碰;液压缸基座103固定在笼架本体101的底部结构上,用于液压缸210的支撑和固定

抽屉机构2主要由导轨201、导轨横梁202、限位挡块203、滑轨204、滑轨横梁205、托盘206、限位阻板207、锁扣孔208、旋转机构孔209、液压缸210组成,如图3所示。其中:导轨201为“⊥”型结构,两根导轨201一侧由导轨横梁202连接成型结构,并对称固定在笼架本体101的底部框架左右侧;导轨201左右侧均开设半圆形滑槽,用于滑轨204沿导轨201滑动;相对于导轨横梁202端的另一端,导轨201左右侧各固定一个限位挡块203,滑轨横梁205滑出导轨201。两个滑轨204分别布置在导轨201上,在笼架本体101出口方向由滑轨横梁205连接成型结构;滑轨204内侧设置和导轨201上半圆形滑槽对应的凸起半圆形滑条;相对于滑轨横梁205端的另一端,滑轨204左右侧各固定一个限位阻板207。托盘206为带有加强筋的平面板材结构,并固定在两个滑轨204上;托盘206上分别开设多个锁扣孔208和一个旋转机构孔209,本发明开设四个锁扣孔208。液压缸210缸体连接在导轨横梁202上,活塞连接在滑轨横梁205上。

旋转机构3主要由电机301、蜗杆302、齿轮303、转动盘304、下封盖305、上封盖306组成,如图5所示。其中,上封盖306和下封盖305上下贴合固定安装在旋转机构孔209内,中间的空间布置齿轮303。转动盘304布置安装在齿轮303中间部位,中心位置开设公对接头4安装孔。蜗杆302和齿轮303啮合布置,电机301布置在蜗杆302一端,驱动蜗杆302转动。电机301、蜗杆302均布置安装在上、下封盖之间。

公对接头4主要由公头结构401、挡板403、复位弹簧402和底座404组成,如图6所示。其中,底座404通过连接件固定在转动盘304上的安装孔内。公头结构401为回转体外形,固定在底座404上,中间部位开档板孔。两个挡板403通过转轴对称布置在公头结构401内部安装孔内,并能绕转轴转动。挡板弹簧403布置安装在两个挡板403之间,并支撑两个挡板403突出公头结构401外部。

母对接头5主要母头结构501、挡板槽502和引导装置503组成,如图7所示。其中,母头结构501为倒喇叭形回转体结构,内壁对称开设挡板槽502;倒喇叭形状增大母头结构501和公头结构401的对接导引面,有助于提升对接成功率。引导装置503主要为照明视频监控装置,主要用于引导母对接头5和公对接头4的对接,为根据实际情况配置的灯、摄像机等。母对接头5整体安装在缆控潜水器7的底部框架上。

锁定机构6主要由驱动装置601、导引滑块602和锁扣603组成,如图8所示。其中,驱动装置601为能够直线运动的驱动机构,可以是液压缸、直线运动器等,固定在托盘206的底部。导引滑块602连接到驱动装置601的直线运动端,在驱动装置601的驱动下沿着直线滑动。锁扣603一端固定在导引滑块602上,一端伸出锁扣孔208,伸出到托盘206上面。在驱动装置601驱动下,锁扣603能够随着导引滑块602沿着锁扣孔208前后移动。锁定机构6的数量和托盘206上锁扣孔208数量一致,本发明布置四个。

本发明主要用于缆控潜水器的水下布放回收,以消除缆控潜水器布放回收与笼架的卡碰现象,提供缆控潜水器的水下回收成功率。

实际使用过程中:

一)缆控潜水器的布放

初始状态,抽屉机构2收缩在存储笼架1内,缆控潜水器7被多个锁扣603锁定在托盘206上,母对接头5套在公对接头4上,公对接头4的两个挡板403位于母对接头5的挡板槽502内

当需要释放缆控潜水器7时,启动液压缸210,推动滑轨204沿着导轨201向存储笼架1外部滑动,滑轨204带动托盘206,托盘206带动缆控潜水器7一起向存储笼架1的外部滑动。当缆控潜水器7完全滑出存储笼架1后,液压缸210停止,如图1所示。接着,启动所有锁定机构6的驱动装置601,驱动装置601推动导引滑块602运动,导引滑块602带动锁扣603沿着锁扣孔208移动,并将缆控潜水器解锁,如图7所示。之后,缆控潜水器7在自身推进器推动下离开托盘206,完成缆控潜水器7的布放。

液压缸210伸出的最长距离由滑轨204上限位阻板207和导轨201上限位挡块203决定,当限位阻板207滑动到限位挡块203位置处,会由于限位挡块203的阻拦,滑轨无法继续向外滑出。

二)缆控潜水器的回收

缆控潜水器回收前,抽屉机构2和锁定机构6处于缆控潜水器7布放之后的状态,即液压缸210处于伸出状态,锁定机构6处于解锁状态。

回收时,缆控潜水器依靠自身推进器移动到托盘206上方。之后,在推进器作用下,缆控潜水器7慢慢靠近托盘206。当靠近到一定距离后,在底部引导装置503的引导下,将母头结构501对准公头结构401,并控制缆控潜水器继续靠近并落在托盘206上。上述缆控潜水器靠近并降落到托盘206的过程,只需保证母头结构501对准公头结构401即可,对缆控潜水器姿态没有特殊要求,如图9所示。

由于对缆控潜水器落在托盘206的姿态没有特殊要求,母对接头5套入公对接头4上的过程中,挡板403无法直接落入到挡板槽502中,则会受到母头结构501内壁的挤压,并缩入到公头结构401内的挡板孔内。同时,左右挡板403挤压复位弹簧402,使弹簧处于压缩状态。

在缆控潜水器落到托盘206上之后,开启电机301,带动蜗杆302转动,蜗杆302带动齿轮303、齿轮303带动转动盘304、转动盘304带动公对接头4转动。公对接头4转动,带动挡板403转动到母对接头5的挡板槽502位置处,在复位弹簧402的弹力作用下,挡板403绕转轴向公头结构401外侧转动,并伸入到挡板槽502内。公对接头4继续转动,则挡板403带动母对接头5转动,母对接头5带动缆控潜水器转动,并使缆控潜水器转动的可锁定位置处。

缆控潜水器转动到合适位置后,关闭电机301,启动锁定机构6的驱动装置601,驱动装置601带动导引滑块602,导引滑块602带动锁扣603沿着锁扣孔208移动到缆控潜水器固定锁孔处,将缆控潜水器锁定到托盘206上,如图1所示

缆控潜水器锁定后,启动液压缸210,带动滑轨204沿着导轨201向笼架本体101内滑动。滑轨204带动托盘206、托盘206带动缆控潜水器,并在左右侧导向轮102的保护下滑动到笼架本体101内部。完成缆控潜水器的回收

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。

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