CN110104126B - 一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，包括设于潜水器耐压壳体(3)外部的浮标体存储围栏(2)、设于潜水器耐压壳体3内部的平移液压缸(5)和旋转液压缸(5)及相应的液压控制阀组(4)，所述平移液压缸(5)和旋转液压缸(6)分别与液压控制阀组(4)实现液压连接，浮标体(1)存储于所述浮标体存储围栏(2)内，并通过液压控制阀组(4)控制所述旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体(1)的锁紧或释放。本发明的液压驱动存储及释放装置，平移液压缸和旋转液压缸串联，共同构成旋转伸缩一体化液压机构浮标体存储于浮标体存储围栏内，并通过液压控制阀组控制旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体的锁紧或释放。

Description

一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置

技术领域

本发明属于潜水器救援技术领域，更具体地，涉及一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置。

背景技术

应急救生浮标为潜水器等水下设备中的关键设备，在水下设备出现异常情况时，用以标识潜水器的位置，便于救援人员搜寻和救援。应急救生浮标的功能要求该装置的结构坚固、简单、可靠并能由任何人员来操纵，救生浮标的驱动方式要求不依赖于水下设备内部可能会遭到破坏的电力动力源。

应急救生浮标通常锁紧在水下设备上，在需要寻求救援时，则需要将浮标释放至水面。现有的浮标体释放结构主要有三种形式，机械链锁结构、气压释放结构和爆破解脱结构。其中，机械锁链结构原理是在浮标体的周围安装4～6个可旋转的锁舌，锁舌之间采用连接杆两两连接，其中一个锁舌的转动轴穿过潜艇耐压水舱，可从艇内操作转动带动所有锁舌旋转相同的角度进而解锁，浮标体依靠浮力上升到水面，其工作原理如图1和图2所示。

气压释放结构原理是浮标体制作成圆柱状存储在存储气缸筒内，并且和气缸筒内壁形成密封结构，气缸筒底部和高压气体驱动装置相连，该装置的释放信号电缆通过穿舱件连接到艇内，从艇内手动或自动输入释放信号可控制高压气体进入气缸筒底部进而吹出浮标体离开气缸筒，然后浮标体在浮力的作用下上浮到水面，其工作原理如图3所示。

爆破解脱结构原理是浮标体通过爆破解脱装置固定在耐压壳体外部，爆破解脱装置的控制信号来自耐压壳体内部的手动或自动控制终端，爆破解脱装置爆破后该装置处于脱开状态，浮标在浮力作用下上浮到水面，其工作原理如图4所示。

上述浮标释放方式的存在如下缺陷：(1)采用机械锁链结构，浮标体仅能通过浮力离开存储围栏和上浮，对释放角度要求较高，少量的锈蚀卡滞就会导致浮标不能释放，同时机械联锁结构复杂，长期不用容易锈蚀卡滞；(2)气缸筒是一个耐压结构，会受到海水压力的影响产生少量的变形，导致浮标体和筒体内部之间的动密封摩擦力加大甚至卡滞，同时由于该压力作用在浮标体的顶端，进而抵消了部分驱动压力，从而限制了该结构的有效释放深度，另外释放驱动机构在耐压壳体舷外，当电控功能失效时不能通过手动进行操作；(3)浮标体仅能通过浮力离开存储围栏和上浮，对释放角度要求较高，少量的锈蚀卡滞就会导致浮标不能释放，另外释放驱动机构在耐压壳体舷外，当电控功能失效时不能通过手动进行操作。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，平移液压缸和旋转液压缸串联，共同构成旋转伸缩一体化液压机构浮标体存储于浮标体存储围栏内，并通过液压控制阀组控制旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体的锁紧或释放。

为了实现上述目的，本发明提供一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，包括设于潜水器耐压壳体外部的浮标体存储围栏、设于潜水器耐压壳体内部的平移液压缸和旋转液压缸及相应的液压控制阀组；

其中，所述平移液压缸一端与浮标体底部锁紧或解锁，另一端与所述旋转液压缸连接，共同构成旋转伸缩一体化液压机构，且所述平移液压缸和旋转液压缸分别与液压控制阀组实现液压连接；

浮标体存储于所述浮标体存储围栏内，并通过液压控制阀组控制所述旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体的锁紧或释放。

进一步地，所述平移液压缸包括平移液压缸缸体，所述平移液压缸缸体通过液压管路AT和BT与所述液压控制阀组连接，构成闭合回路。

进一步地，所述平移液压缸包括设于所述平移液压缸缸体内的平移液压缸活塞杆；

所述平移液压缸活塞杆整体为I字型结构，其顶部设有T型锁紧件，底部设有平移液压缸活塞，该平移液压缸活塞与所述平移液压缸缸体的内壁接触，并可沿平移液压缸缸体的内壁运动。

进一步地，所述平移液压缸活塞杆内设有活塞杆内槽，该活塞杆内槽为方形结构。

进一步地，所述旋转液压缸包括旋转液压缸缸体及设于该旋转液压缸缸体外部的旋转液压缸活塞杆；

所述旋转液压缸缸体为半球形结构，其通过液压管路AR和BR与所述液压控制阀组连接，构成闭合回路。

进一步地，所述旋转液压缸活塞杆包括设于底部并与所述旋转液压缸缸体固定连接的圆柱段，以及设于顶部并与所述活塞杆内槽相匹配的方形段，且所述方形段的直径小于活塞杆内槽的直径。

进一步地，所述浮标体底部设有可容纳所述T型锁紧件的锁紧腔，该锁紧腔的结构形状与所述T型锁紧件的端部结构形状相匹配。

进一步地，所述液压控制阀组包括增压器，该增压器一端通过液压管路与全船液压系统通过接入口P连接，另一端通过液压管路与蓄能器连接；

接入口P与所述增压器之间的管路上设有第一节流阀；

所述增压器与蓄能器之间的管路上设有第三节流阀；

所述蓄能器和增压器之间的另一条管路上设有第二节流阀和安全阀。

进一步地，所述蓄能器输出管路一分为二；

其中一路与第一两位三通锥形换向阀连通后再一分为二，一路经过第一顺序阀与所述平移液压缸的AT连通，另一路与所述旋转液压缸的AR连通；

另一路与第二两位三通锥形换向阀连通后一分为二，一路通过第二顺序阀与所述平移液压缸的BT连通，另一路与所述旋转液压缸的BR口连通。

进一步地，所述第一两位三通锥形换向阀和第二两位三通锥形换向阀与所述旋转伸缩一体化液压机构之间设有液控单向阀。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的液压驱动存储及释放装置，平移液压缸和旋转液压缸串联，共同构成旋转伸缩一体化液压机构浮标体存储于浮标体存储围栏内，并通过液压控制阀组控制旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体的锁紧或释放。

2.本发明的液压驱动存储及释放装置，海水压力对释放动作的影响仅仅是通过活塞杆截面积抵消一部分释放推力，该装置活塞杆截面积较小，驱动力受海水压力影响小，在深海也能实现可靠释放。

3.本发明的液压驱动存储及释放装置，提供的释放推力较大，能够有效的在锈蚀和海生物的影响下将浮标体推出存储围栏，进一步确保浮标体的有效释放。

4.本发明的液压驱动存储及释放装置，平移液压缸和旋转液压缸及相应的液压控制阀组均设于耐压壳体内部，便于维护、保养和维修，也便于手动操作应急释放。

5.本发明的液压驱动存储及释放装置，采用蓄能器存储液压油，全船液压系统低压液压油经增压器增压后存储到蓄能器中，并采用两套两位三通锥形换向阀的巧妙组合，实现了“解锁-释放、存放-锁定”两个顺序动作，确保在紧急情况下，浮标体可及时顺利的解锁并释放，提高了潜水器的安全性和可靠性。

6.本发明的液压驱动存储及释放装置，两位三通锥形换向阀还设有手动操作机构，便于在断电或意外情况下，可手动操作两位三通锥形换向阀，实现对浮标体的解锁和释放，或者存放和锁定等工作。

附图说明

图1为现有技术中机械锁链三维结构示意图；

图2为现有技术中机械锁链平面结构示意图；

图3为现有技术中气压释放结构示意图；

图4为现有技术中爆破解脱结构示意图；

图5为本发明实施例水下浮标体液压驱动存储及释放装置的整体结构示意图；

图6为本发明实施例中旋转伸缩一体化液压机构结构示意图；

图7为本发明实施例中浮标的结构示意图；

图8为本发明实施例中浮标与平移液压缸锁紧状态示意图；

图9为本发明实施例中浮标与平移液压缸解锁状态示意图；

图10为本发明实施例中液压控制阀组的组成结构示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-浮标体、2-浮标体存储围栏、3-耐压壳体、4-液压控制阀组、5-平移液压缸、6-旋转液压缸、11-锁紧腔、41-增压器、42-第一节流阀、43-第二节流阀、44-第三节流阀、45-蓄能器、46-安全阀、47-单向阀、48-第一两位三通锥形换向阀、49-第二两位三通锥形换向阀、481-第一电磁铁、491-第二电磁铁、410-液控单向阀、411-第一顺序阀、412-第二顺序阀、51-平移液压缸缸体、52-平移液压缸活塞杆、521-T型锁紧件、522-平移液压缸活塞、523-活塞杆内槽、61-旋转液压缸缸体、62-旋转液压缸活塞杆、621-圆柱段、622-方形段。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图5所示，为解决现有技术中机械链锁结构、气压释放结构和爆破解脱结构存在的一些问题，本发明提出一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置。该装置包括设于潜水器耐压壳体3外部的浮标体存储围栏2、设于潜水器耐压壳体3内部的平移液压缸5和旋转液压缸6及相应的液压控制阀组4。其中，平移液压缸5和旋转液压缸6串联，共同构成旋转伸缩一体化液压机构，平移液压缸5一端与浮标底部实现锁紧或解锁，另一端与旋转液压缸6连接，且平移液压缸5和旋转液压缸6分别与液压控制阀组4实现液压连接。浮标体1存储于浮标体存储围栏2内，并通过液压控制阀组4控制旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体1的锁紧或释放。

如图6所示，平移液压缸5包括平移液压缸缸体51及设于该平移液压缸缸体51内的平移液压缸活塞杆52。其中，平移液压缸缸体51通过液压管路AT和BT与液压控制阀组4连接，构成闭合回路；平移液压缸活塞杆52整体为I字型结构，其顶部设有T型锁紧件521，底部设有平移液压缸活塞522，该平移液压缸活塞522与平移液压缸缸体51的内壁接触，并可沿平移液压缸缸体51的内壁运动，以带动平移液压缸活塞杆52相应运动，实现平移液压缸5的伸缩运动。此外，平移液压缸活塞杆52内设有活塞杆内槽523，优选地，该活塞杆内槽523为方形结构。旋转液压缸6包括旋转液压缸缸体61及设于该旋转液压缸缸体61外部的旋转液压缸活塞杆62。其中，旋转液压缸缸体61优选为半球形结构，其通过液压管路AR和BR与液压控制阀组4连接，构成闭合回路。优选地，旋转液压缸活塞杆62包括设于底部并与旋转液压缸缸体61固定连接的圆柱段621，以及设于顶部并与所述活塞杆内槽523相匹配的方形段622。方形段622的直径小于活塞杆内槽523的直径，便于方形段622插入所述活塞杆内槽523内，旋转液压缸活塞杆62在旋转液压缸缸体61的驱动作用下，带动平移液压缸活塞杆52转动，继而将旋转液压缸6的扭矩传递给平移液压缸5，实现平移液压缸5的旋转运动。

如图7所示，浮标体1底部设有可容纳T型锁紧件521的锁紧腔11，该锁紧腔11的结构形状与T型锁紧件521的端部结构形状相匹配，优选为矩形内凹槽结构。如图8所示，T型锁紧件521端部恰好插入该锁紧腔11内，实现对浮标体1的锁紧和存储。当需要解锁并释放时，液压控制阀组4的AR供油，旋转液压缸6解锁，然后BT供油，平移液压缸5伸出，将浮标体1推出浮标体存储围栏2外，浮标体1在浮力的作用下上浮到水面。当浮标体1存储时，BT供油，浮标体1进入浮标体存储围栏2，然后AR供油，浮标体1完成锁定，如图9所示。

如图10所示为发明实施例中液压控制阀组4的结构示意图，该液压控制阀组4包括增压器41，该增压器41一端通过液压管路与全船液压系统通过接入口P连接，另一端通过液压管路与蓄能器45连接。其中，接入口与增压器41之间的管路上设有第一节流阀42，操作第一节流阀42可对蓄能器45充液。在增压器42与蓄能器45之间的管路上设有第三节流阀44，操作第三节流阀44可切断对蓄能器45的供油。此外，为了防止蓄能器45中的油压过高，一般不超过安全阈值31.5MPa，在蓄能器45和增压器42之间的另一条管路上还设有第二节流阀43和安全阀46，安全阀46在蓄能器中年油压过高时开启，将液压油经接出口T回流到全船液压系统，此外，操作第二节流阀43，液压油可通过接出口T回流到全船液压系统，实现对蓄能器45的泄压。进一步地，为防止蓄能器45充油完毕后，外界环境如温度变化导致液压油回流，在增压器41与蓄能器45之间的管路上还设有单向阀47，该单向阀47可控制液压油仅可从增压器42流向蓄能器45中，无法倒流，保证蓄能器45中油压稳定。

进一步地，如图10所示，蓄能器45输出管路一分为二，其中一路与第一两位三通锥形换向阀48连通，然后再一分为二，一路经过第一顺序阀411后与平移液压缸5的AT口连通，另一路与旋转液压缸6的AR口连通；另一路与第二两位三通锥形换向阀49连通，然后一分为二，一路通过第二顺序阀412后与平移液压缸5的BT口连通，另一路与旋转液压缸6的BR口连通。此外，在第一两位三通锥形换向阀48上设有第一电磁铁481，第二两位三通锥形换向阀49上设有第二电磁铁491。当第一电磁铁481得电、第二电磁铁491失电时，液压油进入旋转液压缸6，驱动旋转液压缸活塞杆62动作，实现浮标体1解锁，压力油经过第一顺序阀411到达平移液压缸5，驱动平移液压缸活塞杆521动作，推动浮标体1远离浮标体存储围栏2，实现浮标体1的释放；相反，当第一电磁铁481失电、第二电磁铁491得电时，液压油先进入平移液压缸5驱动平移液压缸活塞杆521动作，拉动浮标体1进入浮标体存储围栏2，然后液压油经由第二顺序阀412到达旋转液压缸6，驱动旋转液压缸活塞杆62动作，实现对浮标体1的锁定。

此外，为了进一步确保液压控制阀组4工作的稳定性和可靠性，在第一两位三通锥形换向阀48和第二两位三通锥形换向阀49与旋转伸缩一体化液压机构之间设有液控单向阀410，其可有效防止浮标体1意外发生解锁和释放。

优选地，第一两位三通锥形换向阀48和第二两位三通锥形换向阀49还设有手动操作机构，便于在断电或意外情况下，可手动操作第一两位三通锥形换向阀48和第二两位三通锥形换向阀49，实现对浮标体1的解锁和释放，或者存放和锁定等工作，确保潜水器的救援信号及时，有效的发送到外界，保障潜水人员的安全。

本发明的液压驱动存储及释放装置，采用蓄能器存储液压油，全船液压系统低压液压油经增压器增压后存储到蓄能器中，并采用两套两位三通锥形换向阀的巧妙组合，实现了“解锁-释放、存放-锁定”两个顺序动作，确保在紧急情况下，浮标体可及时顺利的解锁并释放，提高了潜水器的安全性和可靠性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，其特征在于，包括设于潜水器耐压壳体（3）外部的浮标体存储围栏（2）、设于潜水器耐压壳体（3）内部的平移液压缸（5）和旋转液压缸（5）及相应的液压控制阀组（4）；

其中，所述平移液压缸（5）一端与浮标体（1）底部锁紧或解锁，另一端与所述旋转液压缸（6）连接，共同构成旋转伸缩一体化液压机构，且所述平移液压缸（5）和旋转液压缸（6）分别与液压控制阀组（4）实现液压连接；

浮标体（1）存储于所述浮标体存储围栏（2）内，并通过液压控制阀组（4）控制所述旋转伸缩一体化液压机构动作，实现浮标体（1）的锁紧或释放；

所述平移液压缸（5）包括平移液压缸缸体（51），所述平移液压缸缸体（51）通过液压管路AT和BT与所述液压控制阀组（4）连接，构成闭合回路；

所述平移液压缸（5）包括设于所述平移液压缸缸体（51）内的平移液压缸活塞杆（52）；

所述平移液压缸活塞杆（52）整体为I字型结构，其顶部设有T型锁紧件（521），底部设有平移液压缸活塞（522），该平移液压缸活塞（522）与所述平移液压缸缸体（51）的内壁接触，并可沿平移液压缸缸体（51）的内壁运动；所述平移液压缸活塞杆（52）内设有活塞杆内槽（523），该活塞杆内槽（523）为方形结构；

所述旋转液压缸（6）包括旋转液压缸缸体（61）及设于该旋转液压缸缸体（61）外部的旋转液压缸活塞杆（62）；

所述旋转液压缸缸体（61）为半球形结构，其通过液压管路AR和BR与所述液压控制阀组（4）连接，构成闭合回路；

所述旋转液压缸活塞杆（62）包括设于底部并与所述旋转液压缸缸体（61）固定连接的圆柱段（621），以及设于顶部并与所述活塞杆内槽（523）相匹配的方形段（622），且所述方形段（622）的直径小于活塞杆内槽（523）的直径；

所述浮标体（1）底部设有可容纳所述T型锁紧件（521）的锁紧腔（11），该锁紧腔（11）的结构形状与所述T型锁紧件（521）的端部结构形状相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，其特征在于，所述液压控制阀组（4）包括增压器（41），该增压器（41）一端通过液压管路与全船液压系统通过接入口P连接，另一端通过液压管路与蓄能器（45）连接；

接入口P与所述增压器（41）之间的管路上设有第一节流阀（42）；

所述增压器（41）与蓄能器（45）之间的管路上设有第三节流阀（44）；

所述蓄能器（45）和增压器（41）之间的另一条管路上设有第二节流阀（43）和安全阀（46）。

3.根据权利要求2所述的一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，其特征在于，所述蓄能器（45）输出管路一分为二；

其中一路与第一两位三通锥形换向阀（48）连通后再一分为二，一路经过第一顺序阀（411）与所述平移液压缸（5）的AT连通，另一路与所述旋转液压缸（6）的AR连通；

另一路与第二两位三通锥形换向阀（49）连通后一分为二，一路通过第二顺序阀（412）与所述平移液压缸（5）的BT连通，另一路与所述旋转液压缸（6）的BR口连通。

4.根据权利要求3所述的一种水下浮标体液压驱动存储及释放装置，其特征在于，所述第一两位三通锥形换向阀（48）和第二两位三通锥形换向阀（49）与所述旋转伸缩一体化液压机构之间设有液控单向阀（410）。