一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法

摘要

一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法，包括压载块，压载块的上表面中心位置安装有腰形吊耳，腰形吊耳的圆柱段通过轴承装置支撑，腰形吊耳上配合安装有吊耳连接头，吊耳连接头的上表面安装有旋转支撑杆，位于旋转支撑杆两端头的压载块上分别固定安装有弹簧挡板，弹簧挡板与旋转支撑杆的侧面之间安装限位弹簧；位于旋转支撑杆一端的压载块上方设置有电磁铁，电磁铁的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆的外侧面对应；位于旋转支撑杆另一端的压载块上方设置有水压缸，水压缸的输出端与旋转支撑杆的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座，抛载装置不工作时，旋转支撑杆的两端挂在L型吊挂支座，工作灵活可靠。

权利要求

1.一种水下主被动式双驱动抛载装置，其特征在于：包括压载块(5)，所述压载块(5)的上表面中心位置安装有腰形吊耳(8)，所述腰形吊耳(8)的圆柱段通过轴承装置支撑，所述腰形吊耳(8)上配合安装有吊耳连接头(301)，所述吊耳连接头(301)的上表面安装有旋转支撑杆(3)，位于旋转支撑杆(3)两端头的压载块(5)上分别固定安装有弹簧挡板(6)，所述弹簧挡板(6)与旋转支撑杆(3)的侧面之间安装限位弹簧(4)；位于旋转支撑杆(3)一端的压载块(5)上方设置有电磁铁(1)，所述电磁铁(1)的铁芯在通电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆(3)的外侧面对应；位于旋转支撑杆(3)另一端的压载块(5)上方设置有水压缸(2)，所述水压缸(2)的输出端与旋转支撑杆(3)的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座(7)，抛载装置不工作时，旋转支撑杆(3)的两端挂在L型吊挂支座(7)；所述电磁铁(1)与水压缸(2)相对安装；所述电磁铁(1)正常工况下为断电状态；所述水压缸(2)的结构为：包括缸筒(201)、充气孔(202)、活塞杆(203)、活塞(204)、通孔(205)，所述缸筒(201)内通过密封装置安装活塞(204)，所述活塞(204)连接活塞杆(203)，活塞杆(203)伸出至缸筒(201)外部，活塞杆(203)与旋转支撑杆(3)对应，所述缸筒(201)上还设置有充气孔(202)，使缸筒(201)内部有杆腔内充入高压气体，无杆腔处的缸筒(201)上设置有通孔(205)，直接与外部连通；通孔(205)的孔径大小介于活塞杆(203)和活塞(204)直径之间；吊耳连接头(301)的外壁面安装有加强筋(302)；电磁铁(1)、水压缸(2)和L型吊挂支座(7)均固定在潜器上。

2.一种利用权利要求1所述的水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

(一)正常工况下：

电磁铁(1)、水压缸(2)、L型吊挂支座(7)固定在潜器上，电磁铁(1)处于断电状态，水压缸(2)有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁(1)和水压缸(2)的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆(203)与旋转支撑杆(3)接触，压载块(5)通过腰形吊耳(8)吊挂在旋转支撑杆(3)上，旋转支撑杆(3)挂放在L型吊挂支座(7)上，旋转支撑杆(3)两端侧面分别受限位弹簧(4)的约束，压载块(5)固定牢靠；

(二)当潜器遭遇断崖掉深时：

海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸(2)的活塞(204)向左运动，活塞杆(203)推动旋转支撑杆(3)绕腰形吊耳(8)中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆(3)两端同步脱离L型吊挂支座(7)的接触约束，旋转支撑杆(3)、限位弹簧(4)、压载块(5)、弹簧挡板(6)、腰形吊耳(8)在其重力作用下脱落，实现抛载；

(三)其余需要抛载工况时：

人为操作给电磁铁(1)通电，在磁力作用下电磁铁(1)的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆(3)，使旋转支撑杆(3)绕腰形吊耳(8)中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆(3)两端同步脱离L型吊挂支座(7)的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。

说明书

一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及水下装备技术领域，尤其是一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法。

背景技术

[0002] 水下抛载装置是实现潜器快速上浮的重要设施，根据使用工况不同，潜器依靠抛载装置实现快速上浮可分为正常上浮和应急上浮两种，应急上浮中有一种由于海中断崖而
引起的潜器掉深的工况，断崖掉深极为突然和迅速，操作人员没有判断和决策的时间，需要
抛载响应越快越好。而现有技术中的抛载装置基本靠人为决策并操控驱动，其抛载响应速
度与突然发生的断崖掉深速度难以匹配，故目前缺乏一种自感应式主动抛载方式。

发明内容

[0003] 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种水下主被动式双驱动抛载装置及其操作方法，从而使其具备自感应式主动抛载和人为决策被动抛载两种方式，以应对
潜器正常和应急上浮的多种工况，大大提高了工作可靠性，使用灵活性。

[0004] 本发明所采用的技术方案如下：

[0005] 一种水下主被动式双驱动抛载装置，包括压载块，所述压载块的上表面中心位置安装有腰形吊耳，所述腰形吊耳的圆柱段通过轴承装置支撑，所述腰形吊耳上配合安装有
吊耳连接头，所述吊耳连接头的上表面安装有旋转支撑杆，位于旋转支撑杆两端头的压载
块上分别固定安装有弹簧挡板，所述弹簧挡板与旋转支撑杆的侧面之间安装限位弹簧；位
于旋转支撑杆一端的压载块上方设置有电磁铁，所述电磁铁的铁芯在通电状态下外伸，铁
芯与旋转支撑杆的外侧面对应；位于旋转支撑杆另一端的压载块上方设置有水压缸，所述
水压缸的输出端与旋转支撑杆的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L型吊挂支座，抛载装
置不工作时，旋转支撑杆的两端挂在L型吊挂支座。

[0006] 其进一步技术方案在于：

[0007] 所述电磁铁与水压缸相对安装。

[0008] 所述电磁铁正常工况下为断电状态。

[0009] 所述水压缸的结构为：包括缸筒、充气孔、活塞杆、活塞、通孔，所述缸筒内通过密封装置安装活塞，所述活塞连接活塞杆，活塞杆伸出至缸筒外部，活塞杆的与旋转支撑杆对
应，所述缸筒上还设置有充气孔，使缸筒内部有杆腔内充入高压气体，无杆腔处的缸筒上设
置有通孔，直接与外部连通。

[0010] 通孔的孔径大小介于活塞杆和活塞直径之间。

[0011] 吊耳连接头的外壁面安装有加强筋。

[0012] 电磁铁、水压缸和L型吊挂支座均固定在潜器上。

[0013] 一种水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，包括如下操作步骤：

[0014] (一)正常工况下：

[0015] 电磁铁、水压缸、L型吊挂支座固定在潜器上，电磁铁处于断电状态，水压缸有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁和水压缸的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆与旋转支撑杆
接触，压载块通过腰形吊耳吊挂在旋转支撑杆上，旋转支撑杆挂放在L型吊挂支座上，旋转
支撑杆两端侧面分别受限位弹簧的约束，压载块固定牢靠；

[0016] (二)当潜器遭遇断崖掉深时：

[0017] 海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸的活塞向左运动，活塞杆推动旋转支撑杆绕腰形吊耳中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆两端同步脱离L型吊挂支座的接触约
束，旋转支撑杆、限位弹簧、压载块、弹簧挡板、腰形吊耳在其重力作用下脱落，实现抛载；

[0018] (三)其余需要抛载工况时：

[0019] 人为操作给电磁铁通电，在磁力作用下电磁铁的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆，使旋转支撑杆绕腰形吊耳中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆两端同步脱离L型吊挂支
座的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。

[0020] 本发明的有益效果如下：

[0021] (1)该装置具备自感应式主动抛载和人为操控被动抛载两种并联、独立的抛载方式，主动抛载响应迅速，不需要人为干预，适用于潜器因断崖引起的突然掉深事件；被动抛
载由人为决策与控制，可应对其余需要上浮的工况。

[0022] (2)自感应式水压缸不需要附加驱动源，仅依靠外界海水可快速同步执行主动抛载动作，具备主动性和快速性；且可依据潜器极限潜深灵活设定其腔内气体压力，适用于任
意深度的主动抛载，具备通用性和推广性。

[0023] (3)本发明结构紧凑、操作方便、工作可靠性好，使用灵活型好，可以满足多种工况。

附图说明

[0024] 图1为本发明的结构示意图。

[0025] 图2为本发明的爆炸图(省略电磁铁和水压缸)。

[0026] 图3为本发明吊耳连接头的结构示意图。

[0027] 图4为本发明水压缸待工作状态的结构示意图。

[0028] 图5为本发明水压缸作动状态的结构示意图。

[0029] 图6为本发明在工作状态时的结构示意图(电磁铁驱动抛载)。

[0030] 图7为本发明在工作状态时的结构示意图(水压缸驱动抛载)。

[0031] 图8为本发明压载块解脱状态示意图。

[0032] 其中：1、电磁铁；2、水压缸；3、旋转支撑杆；4、限位弹簧；5、压载块；6、弹簧挡板；7、L型吊挂支座；8、腰形吊耳；

[0033] 201、缸筒；202、充气孔；203、活塞杆；204、活塞；205、通孔；

[0034] 301、吊耳连接头；302、加强筋。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

[0036] 如图1‑图7所示，本实施例的水下主被动式双驱动抛载装置，包括压载块5，压载块5的上表面中心位置安装有腰形吊耳8，腰形吊耳8的圆柱段通过轴承装置支撑，腰形吊耳8
上配合安装有吊耳连接头301，吊耳连接头301的上表面安装有旋转支撑杆3，位于旋转支撑
杆3两端头的压载块5上分别固定安装有弹簧挡板6，弹簧挡板6与旋转支撑杆3的侧面之间
安装限位弹簧4；位于旋转支撑杆3一端的压载块5上方设置有电磁铁1，电磁铁1的铁芯在通
电状态下外伸，铁芯与旋转支撑杆3的外侧面对应；位于旋转支撑杆3另一端的压载块5上方
设置有水压缸2，水压缸2的输出端与旋转支撑杆3的外侧面对应，还包括间隔设置的两个L
型吊挂支座7，抛载装置不工作时，旋转支撑杆3的两端挂在L型吊挂支座7。

[0037] 电磁铁1与水压缸2相对安装。

[0038] 电磁铁1正常工况下为断电状态。

[0039] 水压缸2的结构为：包括缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205，缸筒201内通过密封装置安装活塞204，活塞204连接活塞杆203，活塞杆203伸出至缸筒201外部，
活塞杆203的与旋转支撑杆3对应，缸筒201上还设置有充气孔202，使缸筒201内部有杆腔内
充入高压气体，无杆腔处的缸筒201上设置有通孔205，直接与外部连通。

[0040] 通孔205的孔径大小介于活塞杆203和活塞204直径之间。

[0041] 吊耳连接头301的外壁面安装有加强筋302。

[0042] 电磁铁1、水压缸2和L型吊挂支座7均固定在潜器上。

[0043] 本实施例的水下主被动式双驱动抛载装置的操作方法，包括如下操作步骤：

[0044] (一)正常工况下：

[0045] 电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器上，电磁铁1处于断电状态，水压缸2有杆腔充注设定压力的高压气，电磁铁1和水压缸2的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆203
与旋转支撑杆3接触，压载块5通过腰形吊耳8吊挂在旋转支撑杆3上，旋转支撑杆3挂放在L
型吊挂支座7上，旋转支撑杆3两端侧面分别受限位弹簧4的约束，压载块5固定牢靠；

[0046] (二)当潜器遭遇断崖掉深时：

[0047] 海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸2的活塞204向左运动，活塞杆203推动旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座
7的接触约束，旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、腰形吊耳8在其重力作用下脱
落，实现抛载；

[0048] (三)其余需要抛载工况时：

[0049] 人为操作给电磁铁1通电，在磁力作用下电磁铁1的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆3，使旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转支撑杆3两端同步脱离L型
吊挂支座7的接触约束，同样使被抛弃部分脱落，实现抛载。

[0050] 本发明的具体结构和功能如下：

[0051] 主要包括电磁铁1、水压缸2、旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、L型吊挂支座7、腰形吊耳8、缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205、吊耳连接头301
等，其中电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器强结构上。

[0052] 本发明所述的抛载装置的驱动部分由电磁铁1(人为操控被动驱动)和自感应式水压缸2(主动驱动)并联组成，两者互不干涉均可单独驱动旋转支撑杆3实现抛载。

[0053] 电磁铁1正常工况下为断电状态，需要抛载时通电，电磁铁1的铁芯外伸顶推旋转支撑杆3发生旋转，直至实现抛载；

[0054] 水压缸2主要由缸筒201、充气孔202、活塞杆203、活塞204、通孔205等部分组成，安装时通过充气孔202向水压缸2有杆腔充高压气，腔内气体压力依据潜器极限潜深灵活设
定，缸筒201右端开有通孔205，使水压缸2的无杆腔直接与外部连通，通孔205的孔径大小介
于活塞杆203直径和活塞204直径之间，其目的是为活塞204提供右端限位且使外界海水对
活塞204初始作用面积大于活塞杆203径向截面积，因此当外界海水压力大于水压缸2腔内
气体压力时，活塞204在压力差作用下带动活塞杆203向左运动(如图4和图5)，活塞杆203外
伸顶推旋转支撑杆3旋转，直至实现抛载。

[0055] 该装置执行机构为旋转支撑杆3，旋转支撑杆3下设吊耳连接头301，吊耳连接头301开有腰形孔，腰形吊耳8可穿过该腰形孔，且旋转支撑杆3可绕腰形吊耳8圆柱段结构轴
心旋转，旋转90°即为旋转支撑杆3安装状态位置，旋转支撑杆3两端分别挂放在L型吊挂支
座7上，旋转支撑杆3逆时针旋转一定较小角度便可脱离L型吊挂支座7的约束，旋转支撑杆3
两端侧面分别装有限位弹簧4，以防旋转支撑杆3误旋转而引起误抛载，限位弹簧4另一端受
弹簧挡板6固定，弹簧挡板6焊接在压载块5上(如图1所示)，电磁铁1与水压缸2驱动后均可
单独克服弹簧弹力及旋转摩擦力，推动旋转支撑杆3逆时针旋转设定角度实现抛载，抛载时
旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块5、弹簧挡板6、腰形吊耳8五部分一起抛弃。

[0056] 实际工作过程中：

[0057] 正常情况下，该装置所有部件按图1的形式安装，电磁铁1、水压缸2、L型吊挂支座7固定在潜器强结构上，电磁铁1处于断电状态，水压缸2有杆腔充注设定压力的高压气，电磁
铁1和水压缸2的安装位置刚好使其铁芯和活塞杆203与旋转支撑杆3接触，压载块5通过腰
形吊耳8吊挂在旋转支撑杆3上，旋转支撑杆3挂放在L型吊挂支座7上，旋转支撑杆3两端侧
面分别受限位弹簧4约束，压载块5固定牢靠。

[0058] 潜器遭遇断崖掉深时，当海水压力达到设定值，高压海水推动水压缸2的活塞204向左运动(如图4)，活塞杆203推动旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直至旋转
支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束(如图6)，旋转支撑杆3、限位弹簧4、压载块
5、弹簧挡板6、腰形吊耳8在其重力作用下脱落(如图8)，实现抛载；

[0059] 其余需要抛载的工况下，人为操作给电磁铁1通电，在磁力作用下电磁铁1的铁芯做伸张运动，顶推旋转支撑杆3另一端，使旋转支撑杆3绕腰形吊耳8中轴心逆时针旋转，直
至旋转支撑杆3两端同步脱离L型吊挂支座7的接触约束(如图7)，同样使被抛弃部分脱落
(如图8)，实现抛载。

[0060] 操作简便，使用灵活、安全、可靠，给水下抛载带来了极大的便利，满足多种工况的使用要求。

[0061] 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。