專利名稱：水下自動機(jī)電連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水下連接裝置，特別是一種自動實(shí)現(xiàn)機(jī)械連接與分離、并自動實(shí)現(xiàn)電連接與分離的水下自動機(jī)電連接裝置，用于水下工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海洋水下作業(yè)與工程中大量使用各類無人潛水器。無人潛水器具有集中式結(jié)構(gòu)，是在集中的搭載平臺上搭載各類專用的作業(yè)測量設(shè)備構(gòu)成。搭載平臺提供集中的設(shè)備搭載、能源供應(yīng)、以及信息處理和傳輸?shù)?，專用作業(yè)測量設(shè)備通過機(jī)械和電連接與搭載平臺形成完整的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具體水下探測作業(yè)功能。
早期的潛水器系統(tǒng)具有不可變的系統(tǒng)構(gòu)形，其搭載平臺只能搭載特定的設(shè)備，因此對不同任務(wù)的執(zhí)行能力和環(huán)境的適應(yīng)能力非常有限。新的模塊化潛水器具有通用搭載平臺，可根據(jù)具體任務(wù)和環(huán)境搭載不同的設(shè)備，形成不同的系統(tǒng)構(gòu)形，但設(shè)備與搭載平臺的機(jī)電連接與分離都是在干式環(huán)境下由人工實(shí)現(xiàn)的。更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性要求在水下實(shí)現(xiàn)模塊化潛水器搭載平臺與設(shè)備之間的機(jī)電連接與分離，這樣支持能力有限的平臺可攜帶多種設(shè)備，在水下根據(jù)需要選擇拼裝和使用，實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)構(gòu)形。模塊化潛水器的進(jìn)一步發(fā)展是自重構(gòu)潛水器，由數(shù)量眾多的分散的相似模塊組成，在水下根據(jù)需求通過模塊分離與接合重組適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)構(gòu)形。這都需要在水下濕環(huán)境中較頻繁地完成設(shè)備與平臺，或者模塊與模塊間的機(jī)電連接與分離，同時(shí)還需要協(xié)調(diào)執(zhí)行相關(guān)的電路通斷控制，還原由于連接方式變化引起的電路拓?fù)渥兓?、以及對電連接的絕緣進(jìn)行測試等。
現(xiàn)有的水下機(jī)械和電連接器技術(shù)通常針對的是局部問題，不能同時(shí)滿足上述的需要，因此實(shí)現(xiàn)水下構(gòu)形轉(zhuǎn)換需要復(fù)雜的多系統(tǒng)操作配合。并且，即使是對局部的機(jī)械連接分離，或是斷電情況下的電連接與分離，現(xiàn)有技術(shù)也是被動的，需要通過機(jī)械手或潛水員等外部幫助提供較精確的外部定位、足夠大的外部驅(qū)動力以及繁瑣的輔助操作如接頭鎖緊、電路通斷等。以電連接器為例，經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，美國USPTO專利號為4838797，名稱為水下連接和脫卸插頭和插座，該專利自述為一對通過變壓器耦合的插頭與插座，無論連接或是分離，均不與環(huán)境接觸，通過將初級線圈和次級線圈分別封裝至插頭和插座，可以實(shí)現(xiàn)水下連接與分離。該發(fā)明實(shí)現(xiàn)了一種水下濕插拔電連接器，但仍必須通過機(jī)械手、潛水員等實(shí)現(xiàn)連接器對位和插拔，要求較高的外部對位精度和外部驅(qū)動力。對于很多情況，如模塊化潛水器利用自身的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)設(shè)備的更換、或自重構(gòu)潛水器利用自身的變形能力實(shí)現(xiàn)模塊重組，由外部提供高精度對位、插拔和系列輔助操作是困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對背景技術(shù)中存在的不足，提供一種水下自動機(jī)電連接裝置，使其對上述的模塊化潛水器和自重構(gòu)潛水器的水下構(gòu)形轉(zhuǎn)換提供有效支持，能夠自動實(shí)現(xiàn)機(jī)電連接與分離，同時(shí)協(xié)調(diào)執(zhí)行相關(guān)的電路通斷、還原由于連接方式變化引起的電路拓?fù)渥兓?、以及對電連接的絕緣進(jìn)行測試等。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明包括主連接件和副連接件，主連接件上包括沿周向分布和沿徑向運(yùn)動的卡抓、沿軸向布置和沿軸向運(yùn)動的水下電插頭、卡抓傳動機(jī)構(gòu)、水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)、電機(jī)、主繼電器組、第一電接頭、位置開關(guān)和中央控制單元。其連接關(guān)系為卡抓傳動機(jī)構(gòu)的輸出端連接卡抓，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)的輸出端連接水下電插頭，卡抓傳動機(jī)構(gòu)和水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)的輸入端均連接電機(jī)轉(zhuǎn)軸，并且電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，其行程首先對應(yīng)卡抓傳動機(jī)構(gòu)的輸出端行程，然后對應(yīng)水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)的輸出端行程，電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，其行程首先對應(yīng)水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)的輸出端行程，然后對應(yīng)卡抓傳動機(jī)構(gòu)的輸出端行程；水下電插頭的引腳與第一電接頭的引腳通過主繼電器組的觸點(diǎn)相連，當(dāng)主繼電器組閉合時(shí)，水下電插頭至第一電接頭的線路接通；位置開關(guān)用于感知副連接件的接近狀態(tài)，其信號輸出端連接中央控制單元；中央控制單元還連接電機(jī)的控制端、主繼電器組的線圈端和第一電接頭的引腳。副連接件上包括連接裙、水下電插座和第二電接頭。連接裙與主連接件的卡抓相配合，水下電插座與主連接件的水下電插頭相配合，水下電插座引腳與第二電接頭引腳連接。連接裙的內(nèi)圈有錐形導(dǎo)套，主連接件上有與錐形導(dǎo)套相配合的導(dǎo)向錐，導(dǎo)向錐上有周向定位用的導(dǎo)向槽，錐形導(dǎo)套上分布有與導(dǎo)向槽相對應(yīng)的導(dǎo)向塊。位置開關(guān)的安裝位置是當(dāng)連接裙進(jìn)入卡抓的作用范圍時(shí)觸發(fā)。
當(dāng)采用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)水下兩個(gè)裝置連接時(shí)，主連接件固連于第一水下裝置，并通過第一電接頭與第一水下裝置電連接，副連接件固連于第二水下裝置，并通過第二電接頭與第二水下裝置電連接。一種可能的情況是第一水下裝置為水下搭載平臺，第二水下裝置為需要與搭載平臺連接的水下設(shè)備，另一種可能情況是第一水下裝置為已經(jīng)安裝和啟動的水下設(shè)備，第二水下裝置為需要與該水下設(shè)備機(jī)械連接并通訊或取電的另一水下設(shè)備。
第一水下裝置通過第一電接頭向主連接件供電，中央處理單元始終處于工作狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)連接前，主繼電器組處于斷開狀態(tài)，因此水下電插頭與第一電接頭之間的電路是斷開的。實(shí)現(xiàn)連接時(shí)，首先由其它輔助手段將副連接件和主連接件逐漸接近，錐形導(dǎo)套引導(dǎo)導(dǎo)向錐，導(dǎo)向槽引導(dǎo)導(dǎo)向塊，使主連接件和副連接件正確定位，直到觸發(fā)位置開關(guān)。中央控制單元收到位置開關(guān)觸發(fā)信號后，啟動電機(jī)正轉(zhuǎn)，首先通過卡抓傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動卡抓沿徑向向內(nèi)運(yùn)動，卡緊連接裙，然后通過水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動水下電插頭沿軸向向外運(yùn)動，將水下電插頭插入水下電插座。中央控制單元再控制主繼電器組閉合，將第一電接頭和水下電插頭之間的電路接通。
實(shí)現(xiàn)分離時(shí)，由第一水下裝置向中央控制單元發(fā)出指令，中央控制單元控制主繼電器組斷開，將第一電接頭和水下電插頭之間的電路切斷，再啟動電機(jī)反轉(zhuǎn)，首先通過水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動水下電插頭沿軸向向內(nèi)運(yùn)動，將水下電插頭從水下電插座分離，再通過卡抓傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動卡抓沿徑向向外運(yùn)動，將卡抓從連接裙松開。
通過以上方案，水下對接與分離過程完全是主動的和自動的，對外部的輔助要求僅限于連接時(shí)將副連接件與主連接件逐漸接近至觸發(fā)限位開關(guān)。
卡抓傳動機(jī)構(gòu)可以由第一主動齒輪，第一從動齒輪和槽形凸輪組成，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)由第二主動齒輪、第二從動齒輪和絲杠組成。第一主動齒輪和第二主動齒輪均為不完全齒輪，與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，其齒的布置方式為，第一主動齒輪和第二主動齒輪的齒相互錯(cuò)開，沿電機(jī)正轉(zhuǎn)方向，第一主動齒輪的齒在前，第二主動齒輪的齒在后?？ㄗド嫌谢瑝K，位于槽形凸輪的槽中，水下電插頭與絲杠固連。
電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，首先帶動第一從動齒輪正轉(zhuǎn)，槽形凸輪正轉(zhuǎn)，槽形凸輪再帶動卡抓收緊，然后帶動第二從動齒輪正轉(zhuǎn)，絲杠和水下電插頭伸出。電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，首先帶動第二從動齒輪反轉(zhuǎn)，絲杠和水下電插頭縮進(jìn)，然后帶動第一從動齒輪反轉(zhuǎn)，槽形凸輪反轉(zhuǎn)，槽形凸輪再帶動卡抓松開。
導(dǎo)向槽和導(dǎo)向塊用于主連接件和副連接件的相對周向定位。導(dǎo)向槽可以非對稱分布，此時(shí)主連接件和副連接件有唯一的對接方式。在一種更靈活的方案中，導(dǎo)向槽可以在導(dǎo)向錐上沿周向均勻分布，導(dǎo)向塊在錐形導(dǎo)套上對應(yīng)分布，主連接件和副連接件連接時(shí)，導(dǎo)向塊可以以多種對應(yīng)方式與導(dǎo)向槽配合，使主連接件和副連接件形成多種對接方式。
當(dāng)主連接件和副連接件有多種對接方式時(shí)，可以在導(dǎo)向塊內(nèi)安裝磁編碼器，導(dǎo)向槽內(nèi)安裝配套的磁讀碼器，讀碼器輸出連接到中央控制單元，中央控制單元據(jù)此感知主連接件與副連接件的對接方式。
水下電插座的對接部分可以由插針孔以及每個(gè)插針孔周圍的彈性防水材料圈組成，插針孔與水下電插座的引腳一一對應(yīng)且電連通。水下電插頭的對接部分由與插針孔配套的插針和每個(gè)插針周圍的彈性防水材料圈組成，插針與水下電插頭的引腳一一對應(yīng)且電連通。當(dāng)主連接件和副連接件有多種對接方式時(shí)，插針孔應(yīng)沿圓周均勻分布，并與主連接件和副連接件的對接方式相配合。
當(dāng)主連接件和副連接件采用不同的對接方式進(jìn)行對接時(shí)，插針與插針孔的對應(yīng)關(guān)系也發(fā)生變化。為了簡化水下設(shè)備的對接操作，最好在主連接件上增加一個(gè)副繼電器組，其觸點(diǎn)串接于主繼電器組的觸點(diǎn)至水下電插頭引腳的電路中，其線圈端與中央控制單元連接，用于還原由于對接方式不同引起的插針和插針孔對應(yīng)關(guān)系的變化。
因此，對于上述的存在多種對接方式并有副繼電器組的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)連接時(shí)，當(dāng)水下電插頭插入水下電插座后，中央控制單元首先根據(jù)對接方式控制副繼電器組的開閉狀態(tài)，還原由于對接方式不同引起的插針和插針孔對應(yīng)關(guān)系的變化，再控制主繼電器組接通，建立起第一電接頭和水下電插頭之間的電連接。
這樣使得第一水下裝置和第二水下裝置可以根據(jù)具體環(huán)境和需求選取合適的對接方式，但不改變其電協(xié)議。
水下電插頭上還可以安裝一個(gè)壓力傳感器，用來測量水下電插頭與水下電插座之間的壓緊力，為了保證水下電插頭與水下電插座之間連接的水密性，必須保證足夠的壓緊力。壓力傳感器輸出端接中央控制單元，中央控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)視壓力測量值，并控制電機(jī)保證壓緊力大于預(yù)定值。
為了保證工作的可靠性，主連接件上最好設(shè)置一個(gè)阻抗測量裝置，連接到主繼電器組的至水下電插頭或副繼電器組方向的觸點(diǎn)上。阻抗測量裝置包括多路開關(guān)、激勵(lì)電壓源、限流電阻和電流表，其激勵(lì)電壓源通過多路開關(guān)與主繼電器組的水下電插頭或副繼電器組方向的觸點(diǎn)相連，電流表和限流電阻串聯(lián)在激勵(lì)電壓源供電回路中，多路開關(guān)控制端及電流表輸出端與中央控制單元相連。對接時(shí)，在副繼電器組完成操作后，中央控制單元首先控制多路開關(guān)，依次測量繼電器A的水下電插頭或副繼電器組方向的每兩個(gè)觸點(diǎn)之間的阻抗，以檢測其絕緣狀態(tài)，一切正常后才可接通主繼電器組。
本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。本發(fā)明可以在水下濕環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)主連接件和副連接件的機(jī)械連接與分離，同時(shí)自動實(shí)現(xiàn)主連接件和副連接件的電連接與分離，協(xié)調(diào)相關(guān)的電路通斷、還原由于連接方式變化引起的電路拓?fù)渥兓?、以及對電連接的絕緣進(jìn)行測試。所有的操作都是自動和主動進(jìn)行的，裝置自身提供連接與分離驅(qū)動力，提供精確對位引導(dǎo)和電路測試，唯一需要外部提供的只是連接時(shí)初步的輔助定位。本發(fā)明用于模塊化潛水器和自重構(gòu)潛水器，可以有效支持其水下構(gòu)形轉(zhuǎn)換。


圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意2是圖1所示主連接件的B-B方向視3是圖1所示副連接件的C-C方向的視4是本發(fā)明實(shí)施例電原理圖具體實(shí)施方式
如圖所示，本發(fā)明包括主連接件1和副連接件2，主連接件1上包括沿周向分布和沿徑向運(yùn)動的卡抓3、沿軸向布置和沿軸向運(yùn)動的水下電插頭4、卡抓傳動機(jī)構(gòu)5、水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6、電機(jī)7、主繼電器組8、第一電接頭9、位置開關(guān)10和中央控制單元11。其連接關(guān)系為卡抓傳動機(jī)構(gòu)5的輸出端連接卡抓3，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6的輸出端連接水下電插頭4，卡抓傳動機(jī)構(gòu)5和水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6的輸入端均連接電機(jī)7轉(zhuǎn)軸，并且電機(jī)7正轉(zhuǎn)時(shí)，其行程首先對應(yīng)卡抓傳動機(jī)構(gòu)5的輸出端行程，然后對應(yīng)水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6的輸出端行程，電機(jī)7反轉(zhuǎn)時(shí)，其行程首先對應(yīng)水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6的輸出端行程，然后對應(yīng)卡抓傳動機(jī)構(gòu)5的輸出端行程；水下電插頭4的引腳與第一電接頭9的引腳通過主繼電器組8的觸點(diǎn)相連，當(dāng)主繼電器組8閉合時(shí)，水下電插頭4至第一電接頭9的線路接通；位置開關(guān)10用于感知副連接件2的接近狀態(tài)，其信號輸出端連接中央控制單元11；中央控制單元11還連接電機(jī)7的控制端、主繼電器組8的線圈端和第一電接頭9的引腳。副連接件2上包括水下電插座12、連接裙13和第二電接頭14。連接裙13與主連接件1的卡抓3相配合，水下電插座12與主連接件1的水下電插頭4相配合，水下電插座12的引腳與第二電接頭14的引腳連接。連接裙13的內(nèi)圈有錐形導(dǎo)套15，主連接件1上有與錐形導(dǎo)套15相配合的導(dǎo)向錐16，導(dǎo)向錐16上有周向定位用的導(dǎo)向槽17-20，錐形導(dǎo)套15上分布有與導(dǎo)向槽17-20相對應(yīng)的導(dǎo)向塊21、22。位置開關(guān)10的安裝位置是當(dāng)連接裙13進(jìn)入卡抓3的作用范圍時(shí)觸發(fā)。
當(dāng)采用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)水下兩個(gè)裝置連接時(shí)，主連接件1固連于第一水下裝置，并通過第一電接頭9與第一水下裝置電連接，副連接件2固連于第二水下裝置，并通過第二電接頭14與第二水下裝置電連接。
卡抓傳動機(jī)構(gòu)5包括第一主動齒輪23、第一從動齒輪24和槽形凸輪25，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6包括第二主動齒輪26、第二從動齒輪27和絲杠28。第一主動齒輪23和第二主動齒輪26均為不完全齒輪，與電機(jī)7轉(zhuǎn)軸相連，其齒的布置方式為，第一主動齒輪23和第二主動齒輪26的齒相互錯(cuò)開，沿電機(jī)7正轉(zhuǎn)方向，第一主動齒輪23的齒在前，第二主動齒輪26的齒在后?？ㄗ?上有滑塊，位于槽形凸輪25的槽中，水下電插頭4與絲杠28固連。
導(dǎo)向槽17-20在導(dǎo)向錐16上沿周向均勻分布，導(dǎo)向塊21、22在錐形導(dǎo)套15上對應(yīng)分布，主連接件1和副連接件2連接時(shí)，導(dǎo)向塊21、22可以以多種對應(yīng)方式與導(dǎo)向槽17-20配合，使主連接件1和副連接件2形成多種對接方式。
當(dāng)主連接件1和副連接件2有多種對接方式時(shí)，導(dǎo)向塊21、22內(nèi)設(shè)置磁編碼器29，導(dǎo)向槽17-20內(nèi)設(shè)置有配套的磁讀碼器30，磁讀碼器30的輸出連接到中央控制單元11，中央控制單元11據(jù)此感知主連接件1與副連接件2的對接方式。
水下電插座12上設(shè)有插針孔31，插針孔31與水下電插座12的引腳一一對應(yīng)且電連通，每個(gè)插針孔31的周圍為彈性防水材料圈32，水下電插頭4上裝有與插針孔31配套的插針33，插針33與水下電插頭4的引腳一一對應(yīng)且電連通，每個(gè)插針33周圍為彈性防水材料圈32，當(dāng)主連接件1和副連接件2有多種對接方式時(shí)，插針孔31沿圓周均勻分布，并與主連接件1和副連接件2的對接方式相配合。
當(dāng)主連接件和副連接件有多種對接方式時(shí)，主連接件1具有副繼電器組34，其觸點(diǎn)串接于主繼電器組8至水下電插頭4引腳的電路中，其線圈端與中央控制單元11連接，用于還原由于對接方式不同引起的插針33和插針孔31對應(yīng)關(guān)系的變化。
水下電插頭4上或者設(shè)置壓力傳感器35，感知水下電插頭4與水下電插座12之間的壓力，壓力傳感器35輸出端與中央控制單元11連接。
本發(fā)明還可設(shè)有一個(gè)阻抗測量裝置36，阻抗測量裝置36包括多路開關(guān)37、激勵(lì)電壓源38、電流表39和限流電阻40，激勵(lì)電壓源38通過多路開關(guān)37與主繼電器組8的水下電插頭4或副繼電器組34方向的觸點(diǎn)相連，電流表39和限流電阻40串聯(lián)在激勵(lì)電壓源38供電回路中，多路開關(guān)37控制端及電流表39輸出端與中央控制單元11相連。
以下結(jié)合

本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例由可分離的主連接件1和副連接件2組成。
主連接件1主要由第一連接底板41、設(shè)備安裝底板42和外罩43組成。
第一連接底板41上有卡抓3和導(dǎo)向錐16。卡抓3在第一連接底板41的徑向?qū)Р?4中運(yùn)動。外罩43上安裝有第一電接頭9。第一水下裝置與外罩43固連，并與第一電接頭9電連接。在第一連接底板41和設(shè)備安裝底板42之間裝有可軸向運(yùn)動的水下電插頭4，由第二主動齒輪26、第二從動齒輪27和絲杠28構(gòu)成的水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)6，和由第一主動齒輪23、第一從動齒輪24和槽形凸輪25構(gòu)成卡抓傳動機(jī)構(gòu)5。設(shè)備安裝底板42和外罩43之間形成水密空間，水密空間里面容納著中央控制單元11、主繼電器組8、副繼電器組34、驅(qū)動電機(jī)7、電路阻抗測量裝置36和水下電插頭運(yùn)動限位開關(guān)45。
副連接件2上有第二連接底板46，上面安裝有水下電插座12和連接裙13，連接裙13上安裝有錐形導(dǎo)套15。第二連接底板46上面還安裝有第二電接頭14。第二水下裝置與第二連接底板46固連，并與第二電接頭14電連接。
如圖2所示，導(dǎo)向錐16上有沿圓周均勻分布的導(dǎo)向槽17-20，在導(dǎo)向槽17-20內(nèi)裝有感知導(dǎo)向塊21、22位置的位置開關(guān)10，和用于讀取導(dǎo)向塊21、22上磁性信息的磁讀碼器30。水下電插頭4上裝有沿圓周均勻分布的插針33，每個(gè)插針周圍為彈性防水材料圈32，水下電插頭4中心是壓力傳感器35。
如圖3所示，錐形導(dǎo)套15上安裝有相對的導(dǎo)向塊21、22，上面有磁編碼器29，提供對導(dǎo)向塊21、22的標(biāo)識。水下電插座12上裝有沿圓周均勻分布的插針孔31，每個(gè)插針孔周圍為彈性防水材料圈32。
由圖2和3可以看出，主連接件1和副連接件2有4種對接方式，分別為導(dǎo)向塊21位于導(dǎo)向槽17-20中。
如圖4所示，在主連接件1中，水下電插頭4的引腳通過主繼電器組8和副繼電器組34的觸點(diǎn)與第一電接頭9的引腳連接，各繼電器的通斷由中央控制單元11控制。在本例情況下，水下電插頭4和第一電接頭9均包括4個(gè)引腳，第一電接頭9的引腳與主繼電器組8的同編號觸點(diǎn)連接，形成4個(gè)電通路，其中兩個(gè)用于通訊，兩個(gè)用于輸電。中央控制單元11掛在電源線和通訊線上。由于主連接件1和副連接件2之間的對接方式有4種，水下電插頭4的插針33和水下電插座12的插針孔31的編碼對應(yīng)關(guān)系也有四種，中央控制單元11控制副繼電器組34，在主繼電器組8觸點(diǎn)與水下電插頭4引腳之間實(shí)現(xiàn)與之相反的編號對應(yīng)關(guān)系，最終保證第一電接頭9和第二電接頭14之間同編號引腳相連。在主繼電器組8的至水下電插頭4或副繼電器組34方向的觸點(diǎn)上，連接有電路阻抗測量裝置36，包括多路開關(guān)37、激勵(lì)電壓源38、電流表39和限流電阻40。激勵(lì)電壓源38通過多路開關(guān)37與主繼電器組8的水下電插頭4或副繼電器組34方向的觸點(diǎn)相連，電流表39和限流電阻40串聯(lián)在激勵(lì)電壓源38供電回路中，多路開關(guān)37控制端及電流表39輸出端與中央控制單元11相連。中央控制單元11收到預(yù)定范圍內(nèi)的阻抗測量值后，控制主繼電器組8閉合，實(shí)現(xiàn)通訊與輸電電路的接通。
權(quán)利要求
1.一種水下自動機(jī)電連接裝置，包括主連接件(1)和副連接件(2)，其特征在于，主連接件(1)上包括沿周向分布和沿徑向運(yùn)動的卡抓(3)、沿軸向布置和沿軸向運(yùn)動的水下電插頭(4)、卡抓傳動機(jī)構(gòu)(5)、水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)(6)、電機(jī)(7)、主繼電器組(8)、第一電接頭(9)、位置開關(guān)(10)和中央控制單元(11)，卡抓傳動機(jī)構(gòu)(5)的輸出端連接卡抓(3)，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)(6)的輸出端連接水下電插頭(4)，卡抓傳動機(jī)構(gòu)(5)和水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)(6)的輸入端均連接電機(jī)(7)轉(zhuǎn)軸，水下電插頭(4)引腳與第一電接頭(9)引腳通過主繼電器組(8)的觸點(diǎn)相連，位置開關(guān)(10)信號輸出端連接中央控制單元(11)，中央控制單元(11)還連接電機(jī)(7)的控制端、主繼電器組(8)的線圈端和第一電接頭(9)的引腳；副連接件(2)上包括水下電插座(12)、連接裙(13)和第二電接頭(14)，連接裙(13)與主連接件(1)的卡抓(3)相配合，水下電插座(12)與主連接件(1)的水下電插頭(4)相配合，水下電插座(12)的引腳與第二電接頭(14)的引腳連接，連接裙(13)的內(nèi)圈有錐形導(dǎo)套(15)，主連接件(1)上有與錐形導(dǎo)套(15)相配合的導(dǎo)向錐(16)，導(dǎo)向錐(16)上有周向定位用的導(dǎo)向槽(17-20)，錐形導(dǎo)套(15)上分布有與導(dǎo)向槽(17-20)對應(yīng)的導(dǎo)向塊(21，22)，位置開關(guān)(10)的安裝位置是當(dāng)連接裙(13)進(jìn)入卡抓(3)的作用范圍時(shí)觸發(fā)，主連接件(1)固連于第一水下裝置，并通過第一電接頭(9)與第一水下裝置電連接，副連接件(2)固連于第二水下裝置，并通過第二電接頭(14)與第二水下裝置電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，導(dǎo)向槽(17-20)在導(dǎo)向錐(16)上沿周向均勻分布，導(dǎo)向塊(21、22)在錐形導(dǎo)套(15)上與導(dǎo)向槽(17-20)對應(yīng)分布，主連接件(1)和副連接件(2)連接時(shí)，導(dǎo)向塊(21、22)以多種對應(yīng)方式與導(dǎo)向槽(17-20)配合，使主連接件(1)和副連接件(2)形成多種對接方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，當(dāng)主連接件(1)和副連接件(2)有多種對接方式時(shí)，導(dǎo)向塊(21、22)內(nèi)設(shè)有磁編碼器(29)，導(dǎo)向槽(17-20)內(nèi)設(shè)有配套的磁讀碼器(30)，磁讀碼器(30)輸出連接中央控制單元(11)，中央控制單元(11)據(jù)此感知主連接件(1)與副連接件(2)的對接方式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，水下電插座(12)上設(shè)有插針孔(31)，每個(gè)插針孔(31)周圍為彈性防水材料圈(32)，水下電插頭(4)上設(shè)有與插針孔(31)配套的插針(33)，每個(gè)插針(33)周圍為彈性防水材料圈(32)，當(dāng)主連接件(1)和副連接件(2)有多種對接方式時(shí)，插針孔(31)沿圓周均勻分布，并與主連接件(1)和副連接件(2)的對接方式相配合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者4所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，當(dāng)主連接件(1)和副連接件(2)有多種對接方式時(shí)，主連接件(1)設(shè)有副繼電器組(34)，其觸點(diǎn)串接于主繼電器組(8)至第一電接頭(9)引腳的電路中，其線圈端與中央控制單元(11)連接，用于還原由于對接方式變化引起的插針(33)和插針孔(31)對應(yīng)關(guān)系的變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，卡抓傳動機(jī)構(gòu)(5)由第一主動齒輪(23)、第一從動齒輪(24)和槽形凸輪(25)組成，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)(6)由第二主動齒輪(26)，第二從動齒輪(27)和絲杠(28)組成，第一主動齒輪(23)和第二主動齒輪(26)均為不完全齒輪，與電機(jī)(7)轉(zhuǎn)軸相連，其齒的布置方式為，第一主動齒輪(23)和第二主動齒輪(26)的齒相互錯(cuò)開，沿電機(jī)(7)正轉(zhuǎn)方向，第一主動齒輪(23)的齒在前，第二主動齒輪(26)的齒在后。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，在水下電插頭(4)上或者設(shè)有壓力傳感器(35)，壓力傳感器(35)的輸出端與中央控制單元(11)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下自動機(jī)電連接裝置，其特征是，或者設(shè)有一個(gè)阻抗測量裝置(36)，連接到主繼電器組(8)的至水下電插頭(4)方向的觸點(diǎn)上，阻抗測量裝置(36)包括多路開關(guān)(37)、激勵(lì)電壓源(38)、電流表(39)和限流電阻(40)，激勵(lì)電壓源(38)通過多路開關(guān)(37)與主繼電器組(8)的水下電插頭(4)方向的觸點(diǎn)相連，電流表(39)和限流電阻(40)串聯(lián)在激勵(lì)電壓源(38)供電回路中，多路開關(guān)(37)控制端及電流表(39)輸出端與中央控制單元(11)相連。
全文摘要
一種水下自動機(jī)電連接裝置，用于水下工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明主連接件上的卡抓傳動機(jī)構(gòu)輸出端連接卡抓，水下電插頭傳動機(jī)構(gòu)輸出端連接水下電插頭，主繼電器組觸點(diǎn)串接于水下電插頭引腳至第一電接頭引腳的線路中，中央控制單元連接電機(jī)控制端、主繼電器組線圈端和第一電接頭引腳；副連接件上連接裙與卡抓相配合，水下電插座與水下電插頭配合，水下電插座引腳與第二電接頭引腳連接；副連接件連接裙內(nèi)圈有錐形導(dǎo)套，主連接件上有與錐形導(dǎo)套相配合的導(dǎo)向錐，導(dǎo)向錐上有導(dǎo)向槽，錐形導(dǎo)套上分布有配套的導(dǎo)向塊。本發(fā)明可自動實(shí)現(xiàn)連接，自身提供驅(qū)動力，自動進(jìn)行線路拓?fù)溥€原和阻抗檢測，適于模塊化潛水器和自重構(gòu)潛水器水下構(gòu)形轉(zhuǎn)換。
文檔編號H01R13/629GK1585205SQ20041002469
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月27日
發(fā)明者葛彤, 黃秀章, 曹智裕, 連璉, 劉建民 申請人:上海交通大學(xué)