一种水下无人航行器抛载装置的制作方法

1.本发明涉及一种水下无人航行器抛载装置，属于水下机器人领域。


背景技术：

2.水下无人航行器是一种自带能源、自主推进、自主控制，具有水下操控及感知作业能力的新型海洋监测设备，可脱离母船自主作业，在军事和民用海洋开发方面具有广阔的应用前景。抛载装置是水下无人航行器的重要组成部分，主要作用是当水下无人航行器在水下作业中遇到紧急情况或者发生故障时，抛载装置抛离一定重量的抛载块，从而减小水下无人航行器自身重量实现紧急上浮。
3.目前国内外水下无人航行器常用的抛载装置主要分为电磁吸附式、熔断式、电机驱动式等等，电磁吸附式直接利用电磁铁吸附抛载块，可实现断电抛载，但是需要持续供电，电磁铁吸力需要随抛载块重量增大而增大，功率也随之增大，使用较重抛载块时能耗较高。熔断式需要利用电阻发热原理将悬挂抛载的金属丝熔断，可靠性较大，无法实现断电抛载。电机驱动式利用电机驱动机械装置实现抛载，可靠性高，但是无法实现断电抛载。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，所提出的抛载装置安全性高、使用成本低。
5.本发明目的通过以下技术方案予以实现：
6.一种水下无人航行器抛载装置，包括主安装板、抛载执行机构、抛载块、压紧簧、抛载块罩；其中抛载执行机构的数量至少为一个；
7.抛载执行机构和抛载块罩安装于主安装板上，压紧簧用于为抛载块提供分离力；抛载执行机构锁定时，抛载块被固定于抛载块罩内，抛载执行机构解锁后，抛载块受重力和压紧簧联合作用从抛载块罩内脱落。
8.本发明一实施例中，当抛载执行机构的数量为多个时，抛载执行机构按中心对称分布在抛载块罩周围，共同进行锁定或解锁。
9.本发明一实施例中，抛载执行机构包括水密电磁铁、铁块、长杠杆、长杠杆弹簧、短杠杆、短杠杆弹簧、杠杆支架；
10.长杠杆的一端和短杠杆的一端均安装在杠杆支架上方转轴上；短杠杆的另一端用于卡住抛载块；长杠杆弹簧将长杠杆和杠杆支架连接在一起，短杠杆弹簧将短杠杆和杠杆支架连接在一起；长杠杆的另一端固联铁块，在主安装板上铁块的对应位置安装水密电磁铁。
11.本发明一实施例中，短杠杆的一端设有凸出部，卡在长杠杆的一端下部。
12.本发明一实施例中，长杠杆弹簧提供的拉力略大于短杠杆弹簧提供的拉力。
13.本发明一实施例中，安装抛载块时，水密电磁铁通电吸附铁块，长杠杆锁定位置，将抛载块较粗的一端朝上推入抛载块罩，随着抛载块向上运动，短杠杆会随之向上转动，直
至抛载块到达某一位置，短杠杆和抛载块粗端脱离接触，短杠杆弹簧会将短杠杆拉回原位，卡住抛载块。
14.本发明一实施例中，当水下航行器发出抛载指令或水下航行器意外故障断电后，水密电磁铁断电失去吸力，长杠杆、短杠杆同时失去约束，抛载块在重力和压紧簧的共同作用下向下运动直至脱离抛载块罩。
15.本发明一实施例中，完成抛载动作后，长杠杆弹簧会将长杠杆拉回原位。
16.本发明一实施例中，当受到水密电磁铁吸附作用时，由长杠杆、短杠杆组成的杠杆组合体无法顺时针转动，而短杠杆可以独自逆时针转动。
17.本发明一实施例中，抛载块为上粗下细外形，中间有一个台阶，短杠杆的另一端卡在该台阶上。
18.本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
19.(1)本发明利用杠杆原理，使用较小吸力的电磁铁即可实现重量较大的抛载块的固定和抛离，能量损耗较小。
20.(2)本发明可同时安装多套抛载执行机构，防止单个电磁铁出现故障导致抛载块意外抛离，有效减小抛载装置的故障率。
21.(3)本发明结构简单，只有电磁铁需要进行水密封装，其他部件均为金属非承压部件，抛载动作简单可靠。
22.(4)本发明可实现断电抛载，安全性较高。
23.(5)本发明抛载块为简单圆柱外形，加工简单、使用成本低。
24.(6)本发明安装抛载块时只需将抛载块沿抛载块罩推入到固定位置即可实现固定，操作简单方便。
附图说明
25.图1为本发明实施例的总装图；
26.图2为本发明实施例抛载执行机构的组装示意图；
27.图3为本发明实施例抛载块的外形图。
具体实施方式
28.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
29.一种水下无人航行器抛载装置，包括主安装板1、抛载执行机构、抛载块7、压紧簧8、和抛载块罩9。抛载执行机构和抛载块罩9安装于主安装板1上，抛载执行机构锁定时，抛载块7被固定于抛载块罩9内，抛载执行机构解锁后，抛载块7受重力和压紧簧8联合作用从抛载块罩9内脱落。在抛载装置中可安装多套抛载执行机构。
30.抛载执行机构包括水密电磁铁2、铁块3、长杠杆4、长杠杆弹簧5、短杠杆6、短杠杆弹簧10和杠杆支架11。长杠杆4和短杠杆6安装在杠杆支架11上方转轴上，长杠杆弹簧5将长杠杆4和杠杆支架11连接在一起，短杠杆弹簧10将短杠杆6和杠杆支架11连接在一起。长杠杆4一端固联铁块3，在主安装板1上铁块3的对应位置安装水密电磁铁2。
31.当受到水密电磁铁2吸附作用时，由长杠杆4、短杠杆6组成的杠杆组合体无法顺时
针转动，而短杠杆6可以独自逆时针转动(按长杠杆4在左，短杠杆6在右方向观察)。
32.更具体的：
33.如图1、图2和图3所示，长杠杆4和短杠杆6安装在杠杆支架11上方转轴上，短杠杆6在转轴附近有一处凸台，和长杠杆4安装在一起后，短杠杆6可向上转动，向下则会带动长杠杆4一起转动。长杠杆弹簧5将长杠杆4和杠杆支架11连接在一起，短杠杆弹簧10将短杠杆6和杠杆支架11连接在一起。长杠杆4一端固联铁块3，在主安装板1上铁块3的对应位置安装水密电磁铁2。由以上所述水密电磁铁2、铁块3、长杠杆4、长杠杆弹簧5、短杠杆6、短杠杆弹簧10和杠杆支架11组成了一套独立的抛载执行机构，在抛载装置中可安装多套抛载执行机构。在本实施例中安装了两套抛载执行机构，对称分布在抛载块罩9两侧。抛载块罩9两侧开槽，内部安装抛载块7、压紧簧8，压紧簧8上端和抛载块罩9固联，主要起对抛载块7的压紧作用；抛载块7为上粗下细外形，中间有一个台阶。短杠杆6一端伸入抛载块罩9的开槽内，卡在抛载块7的台阶上，阻止抛载块7下落。
34.当水下航行器正常工作未发出抛载指令时，水密电磁铁2为通电吸附状态，将固联在长杠杆4上的铁块3吸附在水密电磁铁2上，长杠杆4会处于无法转动状态，同时，由于短杠杆6受到长杠杆4的约束无法向下转动从而将抛载块7卡住。
35.当水下航行器发出抛载指令或水下航行器意外故障断电后，水密电磁铁2断电失去吸力，长杠杆4、短杠杆6同时失去约束，抛载块7在重力和压紧簧8的共同作用下向下运动直至脱离抛载块罩9。完成抛载动作后，长杠杆弹簧5会将长杠杆4拉回原位。
36.安装抛载块7时，水密电磁铁2通电吸附铁块3，长杠杆4锁定位置，将抛载块7较粗的一端朝上推入抛载块罩9，随着抛载块7向上运动，短杠杆6会随之向上转动，直至抛载块7到达某一位置，短杠杆6和抛载块7粗端脱离接触，短杠杆弹簧10会将短杠杆6拉回原味，卡在抛载块7的台阶上。抛载块7在压紧簧8和短杠杆6的共同作用下处于锁定位置，无法下落。
37.本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
38.本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

技术特征：
1.一种水下无人航行器抛载装置，其特征在于，包括主安装板(1)、抛载执行机构、抛载块(7)、压紧簧(8)、抛载块罩(9)；其中抛载执行机构的数量至少为一个；抛载执行机构和抛载块罩(9)安装于主安装板(1)上，压紧簧(8)用于为抛载块(7)提供分离力；抛载执行机构锁定时，抛载块(7)被固定于抛载块罩(9)内，抛载执行机构解锁后，抛载块(7)受重力和压紧簧(8)联合作用从抛载块罩(9)内脱落。2.根据权利要求1所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，当抛载执行机构的数量为多个时，抛载执行机构按中心对称分布在抛载块罩(9)周围，共同进行锁定或解锁。3.根据权利要求1所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，抛载执行机构包括水密电磁铁(2)、铁块(3)、长杠杆(4)、长杠杆弹簧(5)、短杠杆(6)、短杠杆弹簧(10)、杠杆支架(11)；长杠杆(4)的一端和短杠杆(6)的一端均安装在杠杆支架(11)上方转轴上；短杠杆(6)的另一端用于卡住抛载块(7)；长杠杆弹簧(5)将长杠杆(4)和杠杆支架(11)连接在一起，短杠杆弹簧(10)将短杠杆(6)和杠杆支架(11)连接在一起；长杠杆(4)的另一端固联铁块(3)，在主安装板(1)上铁块(3)的对应位置安装水密电磁铁(2)。4.根据权利要求3所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，短杠杆(6)的一端设有凸出部，卡在长杠杆(4)的一端下部。5.根据权利要求3所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，长杠杆弹簧(5)提供的拉力略大于短杠杆弹簧(10)提供的拉力。6.根据权利要求3所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，安装抛载块(7)时，水密电磁铁(2)通电吸附铁块(3)，长杠杆(4)锁定位置，将抛载块(7)较粗的一端朝上推入抛载块罩(9)，随着抛载块(7)向上运动，短杠杆(6)会随之向上转动，直至抛载块(7)到达某一位置，短杠杆(6)和抛载块(7)粗端脱离接触，短杠杆弹簧(10)会将短杠杆(6)拉回原位，卡住抛载块(7)。7.根据权利要求3所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，当水下航行器发出抛载指令或水下航行器意外故障断电后，水密电磁铁(2)断电失去吸力，长杠杆(4)、短杠杆(6)同时失去约束，抛载块(7)在重力和压紧簧(8)的共同作用下向下运动直至脱离抛载块罩(9)。8.根据权利要求7所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，完成抛载动作后，长杠杆弹簧(5)会将长杠杆(4)拉回原位。9.根据权利要求3所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，当受到水密电磁铁(2)吸附作用时，由长杠杆(4)、短杠杆(6)组成的杠杆组合体无法顺时针转动，而短杠杆(6)可以独自逆时针转动。10.根据权利要求1所述的水下无人航行器抛载装置，其特征在于，抛载块(7)为上粗下细外形，中间有一个台阶，短杠杆(6)的另一端卡在该台阶上。

技术总结
本发明公开了一种水下无人航行器抛载装置，包括主安装板、水密电磁铁、铁块、长杠杆、长杠杆弹簧、短杠杆、抛载块、压紧簧、抛载块罩、短杠杆弹簧和杠杆支架。抛载块安装于抛载块罩内部，受到长杠杆、短杠杆组合体和压紧簧的联合作用处于锁定状态，长杠杆、短杠杆组合成的杠杆组合体受水密电磁铁通断电产生的吸附力作用而处于锁定和可转动两状态，当杠杆组合体可转动时，抛载块受重力和压紧簧联合作用从抛载块罩脱落完成抛载。该装置结构简单，安全性高，使用成本低，便于安装。便于安装。便于安装。


技术研发人员：田锋 王奥博 王亭亭 周桐宇 安平
受保护的技术使用者：中国航天空气动力技术研究院
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/10/19