液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，采用液壓油或水作為驅(qū)動介質(zhì)，包括機(jī)械本體、信號纜解脫部分、動力纜解脫部分。機(jī)械本體提供與水下航行器與水下機(jī)械手之間的連接平臺。在水下航行器正常作業(yè)時，該裝置能保證航行器與水下機(jī)械手安全可靠連接。當(dāng)水下航行器-機(jī)械手出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，如機(jī)械手各驅(qū)動關(guān)節(jié)發(fā)生嚴(yán)重纏繞或卡死故障或機(jī)械手末端執(zhí)行器被水中纏繞物纏住，常規(guī)的容錯控制無法滿足作業(yè)要求必須進(jìn)行拋載以確保水下航行器的安全。控制系統(tǒng)發(fā)出解脫指令，快速實現(xiàn)液壓機(jī)械手與水下航行器間的脫離，以確保航行器的安全。本發(fā)明可實現(xiàn)液壓機(jī)械手本體、動力纜以及信號纜的水下解脫。
【專利說明】液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種水下解脫裝置，具體地說是水下航行器、機(jī)械關(guān)節(jié)的解脫裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水下航行器-機(jī)械手系統(tǒng)是目前唯一能夠進(jìn)入深海進(jìn)行海洋環(huán)境、資源探測、水下作業(yè)的裝備。該系統(tǒng)作業(yè)于復(fù)雜且未知的海洋環(huán)境中，機(jī)械手各關(guān)節(jié)可能發(fā)生纏繞、卡死等嚴(yán)重故障，機(jī)械手末端執(zhí)行器可能被水下纏繞物纏繞等故障。此時傳統(tǒng)的容錯控制已無法確保系統(tǒng)的安全，迅速使機(jī)械手脫離于航行器是確保航行器自身安全的重要方式。因此，水下應(yīng)急解脫裝置是水下航行器-機(jī)械手系統(tǒng)中確保系統(tǒng)安全的重要裝置之一。
[0003]機(jī)械手各關(guān)節(jié)安裝有旋轉(zhuǎn)編碼器對各關(guān)節(jié)角度進(jìn)行測量，因此在實現(xiàn)機(jī)械手脫離于航行器時需要同時完成信號纜與動力纜的解脫。目前，用于水下液壓機(jī)械手的解脫技術(shù)大都只是考慮了動力纜的解脫，而沒涉及到信號纜的解脫，如1998年“蘭鯨號潛器兩型機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究”的文章中設(shè)計的拋棄裝置采用高壓油拉斷可斷聯(lián)接螺栓的方法，完成機(jī)械手與水下航行器的分離，同時控制油路因為機(jī)械本體的分離而斷開。而對于電動機(jī)械手，信號纜與動力纜集成于一體，因此可認(rèn)為只含有信號纜的解脫，如申請?zhí)朇N201210140056.8 “氣壓驅(qū)動式水下解脫裝置”通過高壓氣體推動電纜插頭與插座間的分離，從而實現(xiàn)機(jī)械手與水下航行器間的脫離。
[0004]此外，涉及水下拋載裝置，如申請?zhí)枮镃N201110154966.7，名稱為“水下自主航行器開鎖式水下拋載機(jī)構(gòu)”的專利文件，只是實現(xiàn)了物體的拋載，而不涉及動力纜和信號纜的解脫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供可實現(xiàn)液壓機(jī)械手本體、動力纜以及信號纜的水下解脫的液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，其特征是:包括與水下航行器相連的上端蓋、與機(jī)械手相連的下端蓋、插頭支撐件、解脫驅(qū)動件，上端蓋中部設(shè)置通孔，上端蓋通孔里設(shè)置相連的電纜插座和電纜插頭，通孔與上端蓋側(cè)壁之間設(shè)置解脫孔，解脫驅(qū)動件安裝在解脫孔里，上端蓋上壁上安裝第一管接頭，第一管接頭與解脫驅(qū)動件相連通，插頭支撐件安裝在電纜插頭與通孔壁之間，插頭支撐件周向伸出凸臺，上端蓋下部設(shè)置鋼珠孔，下端蓋上設(shè)置凹槽，下端蓋安裝在上端蓋下部的外側(cè)，鋼珠位于鋼珠孔里，鋼珠內(nèi)側(cè)被凸臺頂住，鋼珠外側(cè)被凹槽頂住，從而使下端蓋掛在上端蓋上，下端蓋下方固定擋板，擋板的中部為通孔、端部為實體，插頭支撐件位于擋板的通孔上方，凸臺位于擋板的實體上方。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、上端蓋的側(cè)壁上設(shè)置上端蓋管接頭，下端蓋的側(cè)壁上設(shè)置下端蓋管接頭，下端蓋管接頭位于對應(yīng)的上端蓋管接頭的下方，且下端蓋管接頭和與其對應(yīng)的上端蓋管接頭通過下端蓋和上端蓋里開設(shè)的連接槽相連通，下端蓋的連接槽和其對應(yīng)的上端蓋的連接槽里安裝連接活塞，連接活塞與上端蓋和下端蓋均通過O型圈密封，連接活塞開設(shè)通孔。
[0010]2、所述的上端蓋管接頭和下端蓋管接頭均有12個，所述的鋼珠孔、凹槽、鋼珠均有6個。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0012]1、采用與液壓機(jī)械手相同的驅(qū)動介質(zhì)，從而避免需額外攜帶動力源，節(jié)省了水下航行器-機(jī)械手的空間。
[0013]2、針對水下液壓機(jī)械手與水下航行器間的分離需完成機(jī)械本體、信號纜以及動力纜的解脫，通過一個機(jī)構(gòu)的運動同時實現(xiàn)以上三部分的解脫，該解脫裝置結(jié)構(gòu)緊湊，只需占據(jù)水下航行器較小的空間。
[0014]3、通過螺釘?shù)念A(yù)緊力確保水下液壓機(jī)械手安全可靠地安裝與水下航行器上，確保正常工作時機(jī)械手能正常完成任務(wù)。
[0015]4、擋板通過螺釘連接固定在下端蓋底部，既可實現(xiàn)在解脫時提供受力平臺，也可使下端蓋易加工、安裝方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖(省略了管接頭、機(jī)械手關(guān)節(jié)與航行器連接板)；
[0018]圖3為本發(fā)明的俯視圖(省略了管接頭、機(jī)械手關(guān)節(jié)與航行器連接板)；
[0019]圖4為上端蓋示意圖；
[0020]圖5為下端蓋示意圖；
[0021 ]圖6為插頭支撐件示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0023]結(jié)合圖1?6，本發(fā)明一種液壓式水下應(yīng)急解脫裝置的整體結(jié)構(gòu)，其主要包括機(jī)械本體、信號纜解脫部分以及動力纜解脫部分。信號纜及動力纜解脫部分與機(jī)械本體間的徑向密封均采用O型圈密封。
[0024]機(jī)械本體包括上下端蓋兩部分；上端蓋I的結(jié)構(gòu)如圖4所示，其上端加工有兩個管螺紋孔，通過管接頭3可讓高壓液體進(jìn)入到上端蓋I與解脫驅(qū)動件19形成的密閉空間。其上端加工有四個均勻分布的螺紋孔，通過螺釘23可實現(xiàn)對下端蓋12的預(yù)緊，從而確保下端蓋12與鋼珠20緊密接觸，保證機(jī)械手的正常作業(yè)。其上端加工有均勻分布的四個連接孔通過螺釘2與水下航行器的連接，同時為減小該應(yīng)急解脫裝置的尺寸，在與水下航行器連接處加工兩個凹槽以便螺釘螺母的裝配。在上端蓋I四周均勻加工了 12個管螺紋孔，各螺紋孔底端與光孔相通。螺紋孔通過管接頭7、液壓管與航行器所提供的液壓裝置相連，光孔與連接活塞9間的徑向密封采用O型圈10密封。驅(qū)動各關(guān)節(jié)的液體可在其內(nèi)流動。電纜插座5通過普通螺紋固定于上端蓋I中，信號纜輸入端22與電纜插座5間通過硫化處理實現(xiàn)密封。解脫驅(qū)動件19通過O型圈6實現(xiàn)與上端蓋I的徑向密封。6個鋼珠套筒21均布嵌入在上端蓋I中，鋼珠20外側(cè)卡住下端蓋12，內(nèi)側(cè)受到插頭支撐件17的抵擋，從而使下端蓋12懸掛在上端蓋I上。
[0025]如圖5所示，下端蓋12提供與機(jī)械手連接的平臺。擋板13通過螺釘14連接固定在下端蓋12的底部，在解脫過程中，解脫驅(qū)動件19在高壓液體的驅(qū)動下，先推動插頭支撐件17向下運動，再推動擋板13使得下端蓋12脫離于上端蓋I。下端蓋12周圍加工12個管螺紋孔及光孔，通過管接頭11及液壓管將動力傳遞至各關(guān)節(jié)；將連接活塞9插入上下端蓋的光孔中，連接活塞9與上下端蓋12間通過O型圈10形成徑向密封。
[0026]插頭支撐件17的結(jié)構(gòu)如圖6所示，電纜插頭8通過普通螺紋固定在插頭支撐件17內(nèi)，形成一個整體。信號纜輸出端16再分別接入到各關(guān)節(jié)中，其中電纜插頭8與信號纜輸出端16間通過硫化處理實現(xiàn)密封。電纜插頭8通過O型圈18與上端蓋I內(nèi)壁實現(xiàn)徑向密封，確保在正常情況下，機(jī)械手能正常工作。
[0027]這種實施方式的工作原理為:
[0028]在正常情況下，該裝置為水下航行器與液壓機(jī)械手間提供安全可靠的連接平臺。上端蓋I與航行器連接板4相連，下端蓋12與機(jī)械手肩關(guān)節(jié)15相連，下端蓋12通過鋼珠20及插頭支撐件17提供的支撐力懸掛在上端蓋I中。電纜插頭8插入電纜插座5中以實現(xiàn)信號傳遞，其中各處的密封涉及到硫化處理及O型圈徑向密封。液壓管、管接頭7、上端蓋1、解脫活塞9、下端蓋12、管接頭11、液壓管所形成的密閉回路構(gòu)成動力傳遞通路，其中涉及到管螺紋密封及O型圈徑向密封。
[0029]當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障，需將機(jī)械手脫離于航行器時，航行器通過液壓管將高壓液體傳遞至上端蓋I與解脫驅(qū)動件19所形成的密閉空間中，推動解脫驅(qū)動件19向下運動。解脫驅(qū)動件19推動插頭支撐件17帶動電纜插頭8 一起向下運動，同時鋼珠20失去了插頭支持件17的抵擋而不再為下端蓋12提供支撐力。當(dāng)電纜插頭8與電纜插座5完全脫離時，便實現(xiàn)了信號纜的分離；解脫驅(qū)動件19及插頭支撐件17繼續(xù)在高壓液體的推動下向下運動，接觸到擋板13后將帶動整個下端蓋12及機(jī)械手本體向下運動，從而脫離于上端蓋，最終實現(xiàn)了動力纜及機(jī)械手本體與航行器間的分離。
[0030]本發(fā)明專利的目的是為水下航行器-液壓水下機(jī)械手系統(tǒng)提供一種可同時實現(xiàn)液壓機(jī)械手本體、動力纜以及信號纜的水下應(yīng)急解脫裝置。當(dāng)水下航行器-機(jī)械手系統(tǒng)正常作業(yè)時，該水下應(yīng)急解脫裝置為水下航行器與液壓機(jī)械手之間提供安全可靠地連接。而當(dāng)水下航行器-機(jī)械手系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障，需拋棄機(jī)械手確保水下航行器本身的安全時，該解脫裝置能實現(xiàn)機(jī)械手與航行器間的機(jī)械本體、動力纜與信號纜的可靠分離。
[0031]本發(fā)明專利的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0032]本發(fā)明專利采用液壓驅(qū)動方式，主要由機(jī)械本體、信號纜解脫部分、動力纜解脫部分三部分組成。在航行器正常工作時，下端蓋通過鋼珠及插頭支撐件所提供的支撐力懸掛于上端蓋上。為確保下端蓋的安全懸掛，在上端蓋上部開有四個均布的螺紋孔，通過螺釘給予下端蓋均勻的預(yù)緊力，以保證下端蓋能與鋼珠緊密接觸。此時所有解脫部分均不工作，航行器所提供的信號與動力均能正常地傳遞至機(jī)械手中，實現(xiàn)了機(jī)械手與航行器間的安全可靠連接。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，如機(jī)械手某關(guān)節(jié)發(fā)生嚴(yán)重纏繞或卡死故障或機(jī)械手末端執(zhí)行器被水中纏繞物纏住，機(jī)械手需完全脫離于航行器，包括信號纜與動力纜。航行器控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通過自身攜帶的液壓泵產(chǎn)生高壓液體，通過液壓管、管接頭等傳遞至機(jī)械本體中，進(jìn)而推動解脫驅(qū)動件向下運動，解脫驅(qū)動件推動插頭支撐件，使鋼珠失去插頭支撐件的支撐，此時電纜插頭與電纜插座分離，從而實現(xiàn)了信號纜的解脫；鋼珠不再為下端蓋提供支撐力，繼續(xù)在解脫驅(qū)動件的推動下，下端蓋脫離于上端蓋，從而實現(xiàn)了動力纜與液壓機(jī)械手本體的解脫。
[0033]機(jī)械本體主要由上端蓋、下端蓋、擋板以及多個管接頭等組成。上端蓋加工有12個螺紋進(jìn)油孔，可實現(xiàn)6個關(guān)節(jié)的驅(qū)動；加工有2個解脫用的進(jìn)油孔，其上安置管接頭，通過液壓管與航行器所攜帶的高壓驅(qū)動源組件相連；上端蓋的內(nèi)部加工有一環(huán)形孔，在高壓液體的驅(qū)動下，解脫驅(qū)動件可在環(huán)形孔內(nèi)運動；下端蓋加工有12個螺紋出油孔，與上端蓋相對應(yīng)。上下端蓋分別加工4個光孔以實現(xiàn)機(jī)械手與航行器間的連接。上端蓋加工有4個螺紋孔，通過螺釘為下端蓋提供預(yù)緊力，以確保下端蓋與鋼珠間緊密接觸，實現(xiàn)機(jī)械手與航行器間的安全可靠連接。信號纜解脫部分，通過高壓液體推動解脫驅(qū)動件向下運動，解脫驅(qū)動件通過O型圈實現(xiàn)徑向密封；從而實現(xiàn)電纜插頭與電纜插座間的分離，最終實現(xiàn)信號纜的解脫。動力纜的解脫部分:上下端蓋間通過連接活塞連接；連接活塞通過O型圈實現(xiàn)徑向密封；連接活塞中心處加工有通孔，水下航行器-機(jī)械手正常工作時，高壓液體通過液壓管、管接頭、上端蓋、連接活塞、下端蓋、管接頭、液壓管、最后分配至各個關(guān)節(jié)，此路線即為動力傳遞路線。需解脫時，在完成信號纜解脫后，解脫驅(qū)動件在高壓液體的驅(qū)動下，繼續(xù)推動插頭支撐件向下運動，最終推動擋板帶動整個下端蓋脫離于上端蓋，實現(xiàn)動力纜的解脫。
[0034]液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置的工作過程如下:當(dāng)水下航行器的控制系統(tǒng)發(fā)出解脫指令后，水下航行器為該解脫裝置提供高壓液體(液壓油或水)，推動解脫驅(qū)動件向下運動，進(jìn)而推動插座支撐件，帶動電纜插頭脫離電纜插座，實現(xiàn)信號纜的解脫；與此同時，隨著插座支撐件的向下運動，鋼珠失去插座支撐件的支撐，而不再為下端蓋提供支撐力，下端蓋在自身重力的作用下向下運動，但難以與上端蓋分離；此時解脫驅(qū)動件繼續(xù)在高壓液體的驅(qū)動下推動插座支撐件以及擋板運動，擋板通過螺釘固定于下端蓋中，從而高壓液體間接地推動了下端蓋脫離于上端蓋，實現(xiàn)了動力纜的解脫。最終整個機(jī)械手本體、信號纜以及動力纜可靠脫離于航行器。
[0035]本發(fā)明液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，采用液壓驅(qū)動方式，主要由機(jī)械本體、信號纜解脫部分、動力纜解脫部分三部分組成。在水下航行器正常工作時，下端蓋通過鋼珠及插頭支撐件所提供的支撐力懸掛于機(jī)械本體上。此時所有解脫部分均不工作，航行器所提供的信號與動力均能正常地傳遞至機(jī)械手中，實現(xiàn)了機(jī)械手與航行器間的安全可靠連接。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，如機(jī)械手某關(guān)節(jié)發(fā)生嚴(yán)重纏繞或卡死故障或機(jī)械手末端執(zhí)行器被水中纏繞物纏住，機(jī)械手需完全脫離于航行器，包括與航行器相連的信號纜與動力纜。航行器控制系統(tǒng)發(fā)出指令，通過自身攜帶的液壓泵產(chǎn)生高壓液體，通過液壓管、管接頭等傳遞至機(jī)械本體中，進(jìn)而推動解脫驅(qū)動件向下運動，解脫驅(qū)動件再推動插頭支撐件，使鋼珠失去插頭支撐件的支撐，此時電纜插頭與電纜插座分離，從而實現(xiàn)了信號纜的解脫；鋼珠不再為下端蓋提供支撐力，繼續(xù)在解脫驅(qū)動件的推動下，下端蓋脫離于上端蓋，從而實現(xiàn)了動力纜及液壓機(jī)械手本體的解脫。
[0036]機(jī)械本體主要由上端蓋、下端蓋以及多個管接頭等組成。上端蓋加工有12個螺紋進(jìn)油孔，可實現(xiàn)6個關(guān)節(jié)的驅(qū)動；加工有2個解脫用的進(jìn)油孔，其上安置管接頭，通過液壓管與航行器所攜帶的高壓驅(qū)動源組件相連；上端蓋的內(nèi)部加工有一環(huán)形孔，在高壓液體的驅(qū)動下，解脫驅(qū)動件可在環(huán)形孔內(nèi)運動；下端蓋加工有12個螺紋出油孔，與上端蓋相對應(yīng)，通過連接活塞構(gòu)成密閉的回路，即動力纜回路。上下端蓋分別加工4個光孔以實現(xiàn)機(jī)械手與航行器間的連接。
[0037]上端蓋加工有4個螺紋孔，通過螺釘為下端蓋提供預(yù)緊力，以確保下端蓋與鋼珠間緊密接觸，實現(xiàn)機(jī)械手與航行器間的安全可靠連接。
[0038]解脫過程中，當(dāng)鋼珠不再為下端蓋提供支撐力時，此時下端蓋亦很難完全脫離于上端蓋，擋板通過螺釘連接固定在下端蓋底部，從而解脫驅(qū)動件可通過擋板繼續(xù)給予下端蓋向下的推力。
[0039]信號纜解脫部分通過高壓液體推動解脫驅(qū)動件向下運動使電纜插頭分離于電纜插座來實現(xiàn)信號纜的解脫。解脫驅(qū)動件通過O型圈實現(xiàn)徑向密封。
[0040]動力纜解脫部分上下端蓋間通過連接活塞連接；連接活塞通過O型圈實現(xiàn)徑向密封；連接活塞中心處加工有通孔，水下航行器-機(jī)械手正常工作時，高壓液體通過液壓管、管接頭、上端蓋、連接活塞、下端蓋、管接頭、液壓管、最后分配至各個關(guān)節(jié)。需解脫時，在完成信號纜解脫后，解脫驅(qū)動件在高壓液體的驅(qū)動下，繼續(xù)推動插頭支撐件向下運動，最終推動擋板帶動整個下端蓋脫離于上端蓋，實現(xiàn)動力纜及液壓機(jī)械手的解脫。
【權(quán)利要求】
1.液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，其特征是:包括與水下航行器相連的上端蓋、與機(jī)械手相連的下端蓋、插頭支撐件、解脫驅(qū)動件，上端蓋中部設(shè)置通孔，上端蓋通孔里設(shè)置相連的電纜插座和電纜插頭，通孔與上端蓋側(cè)壁之間設(shè)置解脫孔，解脫驅(qū)動件安裝在解脫孔里，上端蓋上壁上安裝第一管接頭，第一管接頭與解脫驅(qū)動件相連通，插頭支撐件安裝在電纜插頭與通孔壁之間，插頭支撐件周向伸出凸臺，上端蓋下部設(shè)置鋼珠孔，下端蓋上設(shè)置凹槽，下端蓋安裝在上端蓋下部的外側(cè)，鋼珠位于鋼珠孔里，鋼珠內(nèi)側(cè)被凸臺頂住，鋼珠外側(cè)被凹槽頂住，從而使下端蓋掛在上端蓋上，下端蓋下方固定擋板，擋板的中部為通孔、端部為實體，插頭支撐件位于擋板的通孔上方，凸臺位于擋板的實體上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，其特征是:上端蓋的側(cè)壁上設(shè)置上端蓋管接頭，下端蓋的側(cè)壁上設(shè)置下端蓋管接頭，下端蓋管接頭位于對應(yīng)的上端蓋管接頭的下方，且下端蓋管接頭和與其對應(yīng)的上端蓋管接頭通過下端蓋和上端蓋里開設(shè)的連接槽相連通，下端蓋的連接槽和其對應(yīng)的上端蓋的連接槽里安裝連接活塞，連接活塞與上端蓋和下端蓋均通過O型圈密封，連接活塞開設(shè)通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的液壓驅(qū)動式水下應(yīng)急解脫裝置，其特征是:所述的上端蓋管接頭和下端蓋管接頭均有12個，所述的鋼珠孔、凹槽、鋼珠均有6個。
【文檔編號】B25J19/06GK103978497SQ201410195466
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張銘鈞, 劉星, 殷寶吉, 劉維新, 姚峰, 賈瑞棟, 王玉甲, 趙文德 申請人:哈爾濱工程大學(xué)