水下设备用抛载装置的抛载方法及水下设备用抛载系统与流程

1.本发明属于设备自救抛载技术领域，具体涉及一种水下设备用抛载装置的抛载方法，另外，本发明还涉及一种水下设备用抛载系统。


背景技术：

2.目前，水下设备用于安全自救的抛载装置主要采用得电电磁铁、失电电磁铁、电机驱动控制、以及电熔丝等作为抛载执行动力器件。其中，应用电磁铁进行抛载控制主要是将抛载直接或间接吸附在电磁铁上，通过控制电磁铁的磁性吸附能力并与加载的配重或外加增强脱离装置配合来实现抛载工作；水下电机驱动的抛载装置则是通过电机的旋转运动驱动相关重物机构脱钩实现抛载控制；熔丝抛载则是需要通电来实现相关保险熔丝断裂抛载。
3.在实现本发明的过程中，发明人发现上述抛载装置至少存在以下缺陷：
4.1、对于得电电磁铁抛载装置，其能够在系统突然断电的故障状态下正常安全自救，但是由于系统上电后电磁铁一直处于通电状态，抛载系统静态功耗大，通常在几瓦到几十瓦之间，因此对于以电池供电为主的水下设备来说，这种抛载装置存在耗能大的缺陷没有实用价值。
5.2、对于失电电磁铁抛载装置，由于待机状态系统不通电，仅在抛载工作时通电抛载，因此其节能特性大大提高，但是其存在的问题是一旦系统供电故障就不能够正常抛载，不能兼顾断电故障状态下的自救问题，虽然也有通过设置专用抛载控制电源来确保抛载装置安全正常工作的方案，但是这样会增加装置的复杂度，也增加了额外的自重。
6.3、对于采用电机驱动的抛载装置、熔丝式抛载装置，显然其获得的安全自救效果与失电电磁铁是一样的，因此其也不能解决系统断电情况下的安全自救需求。


技术实现要素：

7.基于上述背景问题，本发明旨在提供一种水下设备用抛载装置的抛载方法，采用抛载控制电容为无源元件，水下设备运行时可实现充电储存电荷，当水下设备主动或被动断开电源端供电时，抛载控制电容可向失电电磁铁放电以使失电电磁铁失去磁吸力，从而实现抛载，不仅实现了超低功耗，又能克服失电电磁铁因供电故障突然断电而不能安全自救的问题。
8.本发明的另一目的是提供一种水下设备用抛载系统。
9.为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：
10.水下设备用抛载装置的抛载方法，其特征在于，包括以下步骤：
11.水下设备运行时，其供电控制输出端与抛载装置的电源端电连接，通过电源端向抛载装置的控制单元中的抛载控制电容充电，并控制抛载装置的失电电磁铁断电，此时失电电磁铁与抛载装置的配重衔铁磁吸固定；
12.当水下设备主动或被动断开电源端供电时，抛载控制电容向失电电磁铁放电，此
时失电电磁铁的磁性被反向抵消而失去磁吸力，配重衔铁失去磁吸力而抛出。
13.进一步地，控制单元的抛载控制电容充电时，通过控制电子开关截止以使失电电磁铁断电；当电源端断开供电时，通过控制电子开关导通以使抛载控制电容向失电电磁铁放电。
14.更进一步地，通过在抛载控制电容的进电端设置二极管以使电源端供电断开时，抛载控制电容内储存的电荷不能反向回流，只能向失电电磁铁放电。
15.另一方面，本发明实施例还提供一种水下设备用抛载系统，包括抛载装置和控制单元，所述控制单元包括二极管、电阻、抛载控制电容、以及电子开关，所述二极管的阳极与电源端电连接，所述二极管的阴极与电阻的一端电连接；
16.所述电子开关为mos管，所述mos管的源极与电阻的另一端、以及与抛载控制电容的正极电连接，所述mos管的漏极与抛载装置的失电电磁铁的电磁线圈电连接，所述mos管的栅极与电源端电连接。
17.进一步地，所述抛载装置包括：
18.失电电磁铁，设置在水下设备上；
19.配重衔铁，一头与所述失电电磁铁磁吸固定，另一头与水下设备活动连接。
20.更进一步地，所述失电电磁铁与固定在水下设备上的支座i固定连接，所述配重衔铁与固定在水下设备上的支座ii活动连接。
21.更进一步地，所述支座ii上设有旋转轴，所述配重衔铁通过固定销转动连接在旋转轴上；
22.所述固定销的一头转动连接在旋转轴上，另一头活动插设在配重衔铁上，以在配重衔铁失去磁吸力时绕所述旋转轴转动，并与所述固定销脱离。。
23.进一步地，所述抛载装置还包括弹开机构，所述弹开机构包括：
24.导向杆，活动穿设在所述支座i上，且邻近所述失电电磁铁设置；
25.弹性件，套设在所述导向杆上，且位于所述支座i和配重衔铁之间，以在配重衔铁与失电电磁铁磁吸固定时，所述导向杆的底端与配重衔铁抵接，且所述弹性件被压缩。
26.更进一步地，所述导向杆的顶端通过外螺纹螺接有限位螺母，以防止导向杆从支座i上脱出。
27.进一步地，所述水下设备用抛载系统还包括：
28.水密舱体，与水下设备固定，所述水密舱体的底端向上凹设有容置槽，所述容置槽内固定有所述失电电磁铁；所述水密舱体的顶端向下开设有容置腔，所述容置腔内设有所述控制单元，所述容置腔的开口端连接有水密耐压舱盖。
29.与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下效果：
30.1、本发明提供一种水下设备用抛载装置的抛载方法，其采用的抛载控制电容为无源元件，在长时间的带电工作过程中能够始终处于满电荷状态，其其充电及控制回路在待机通电状态下的静态待机功耗非常低，理论上在毫瓦级甚至更低，相较于得电电磁铁的待机功耗(几瓦到几十瓦)来说，静态功耗相差数万甚至数十万倍，从而节省了水下设备有限的电池电能，又能克服传统应用上失电电磁铁因供电故障突然断电而不能安全自救的问题。
31.2、本发明的水下设备用抛载系统包括抛载装置和控制单元，控制单元为无源器
件，工作可靠性高，且节省了为安全需要的备用电池舱相关的安装空间。
32.3、本发明的抛载装置包括失电电磁铁和配重衔铁，配重衔铁的一头与失电电磁铁磁吸固定，另一头与水下设备上固定的支座i活动连接，即本发明的配重衔铁为杠杆式配重，失电电磁铁只需要承担配重衔铁的部分重量即可，因此其可搭载的抛载重量远比失电电磁铁的吸附能力要大，即其可承载的抛载重量范围可调节能力较大。
33.4、本发明的配重衔铁通过固定销与支座i转动连接，这样当配重衔铁失去磁吸力时，会绕旋转轴向下转动，而固定销又活动插设在配重衔铁上，因此配重衔铁向下转动时会从固定销上脱出，从而实现抛载，结构简单。
34.5、本发明的抛载装置还包括弹开机构，弹开机构包括导向杆和弹性件，当配重衔铁与失电电磁铁磁吸固定时，弹性件被压缩，当配重衔铁失去磁吸力时，在弹性件的回弹力作用下可以迅速将配重衔铁向下弹出，保证了抛载工作稳定可靠。
35.6、本发明在导向杆的顶端还螺接有限位螺母，当配重衔铁失去磁吸力向下转动时，导向杆失去配重衔铁的支撑会向下移动，限位螺母的存在可以防止导向杆从支座i脱出。
36.7、本发明的水下设备用抛载系统还包括水密舱体，失电电磁铁和控制单元容置在水密舱体内，以保证其不受水体环境的影响。
附图说明
37.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
38.图1为本发明实施例1中抛载装置的结构示意图；
39.图2为本发明实施例1中抛载装置的主视图；
40.图3为本发明实施例1中控制单元的电路连接示意图；
41.图4为本发明实施例2中水密舱体的主视剖视图。
具体实施方式
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
44.实施例1
45.为了解决现有采用得电电磁铁、失电电磁铁、电机驱动控制、以及电熔丝等作为抛载执行动力器件进行抛载作业时存在的或能耗高、或不可靠等问题，本发明实施例提供一种水下设备用抛载系统，包括：抛载装置和控制单元，控制单元用于触发抛载装置的抛载。
46.在本实施例中，如图1和2所示，所述抛载装置包括：失电电磁铁1和配重衔铁2。
47.所述失电电磁铁1固定在水下设备上，具体的，本实施例在水下设备上连接有支座i 100，所述失电电磁铁1通过螺钉固定在所述支座i 100上。
48.所述配重衔铁2的一头(图1中的左侧)可以与失电电磁铁1磁吸固定，另一头(图1中的右侧)与水下设备活动连接。
49.具体的，本实施例在水下设备上还连接有支座ii 200，如图2所示，所述支座ii 200的底部固定有旋转轴200-1，所述旋转轴200-1上转动连接有固定销200-2，所述固定销200-2为锥形，具体是固定销200-2的大头端与旋转轴200-1转动连接，固定销200-2的小头端活动插设在所述配重衔铁2的左端。
50.需要说明的是，固定销200-2的形状并不局限与本实施例中的锥形，在其他实施例中也可是圆柱形、棱柱形等，本实施例不做具体限制；另需说明的是，支座i 100和支座ii 200的结构本实施例不做限制。
51.如图2所示，当配重衔铁2的右侧失去磁吸力时，配重衔铁2会绕旋转轴200-1向下转动，在向下转动时，由于固定销200-2与配重衔铁2活动连接，此时配重衔铁2会在自重下与固定销200-2脱离，从而完成抛载。
52.由于配重衔铁2为杠杆式配重，失电电磁铁1只需要承担配重衔铁2的部分重量即可，因此其可搭载的抛载重量远比失电电磁铁1的吸附能力要大，即其可承载的抛载重量范围可调节能力较大。
53.为了使配重衔铁2在失去磁吸力时能够瞬间向下转动，本实施例的抛载装置还包括弹开机构3，如图1和2所示，所述弹开机构3包括：导向杆301和弹性件302。
54.在本实施例中，所述导向杆301竖向且活动穿设在所述支座i 100上，所述弹性件302套设在所述导向杆301上，且弹性件302位于支座i 100和配重衔铁2之间，并弹性件302的顶端与支座i 100的下表面固定。所述弹性件302可以是弹簧，但是并不局限于此。
55.当配重衔铁2被失电电磁铁1磁吸固定时，导向杆301的底端与配重衔铁2的上表面抵接，且弹性件302被压缩，当配重衔铁2失去磁吸力时，在弹性件302的回弹力作用下，配重衔铁2可以瞬间向下转动，保证了抛载的可靠性。
56.为了防止导向杆301从支座i 100上脱出，本实施例在导向杆301的顶端还螺接有限位螺帽303，当配重衔铁2失去磁吸力向下转动时，导向杆301失去配重衔铁2的支撑会向下移动，限位螺母303的存在可以防止导向杆301从支座i 100脱出。
57.需要说明的是，在实际应用中，为了配合水下设备的质心配重需要，如图1所示，还可以在配重衔铁2的中间位置设置加装空间201，用于加装调节砝码，从而可根据配重质心调节需要放置相应的铅块进行水下设备的总体质心配平。
58.在本实施例中，如图3所示，所述控制单元：包括二极管、电阻、抛载控制电容、以及电子开关，所述二极管的阳极与电源端电连接，所述二极管的阴极与电阻的一端电连接；
59.所述电子开关为mos管，所述mos管的源极与电阻的另一端、以及与抛载控制电容的正极电连接，所述mos管的漏极与失电电磁铁的电磁线圈电连接，所述mos管的栅极与电源端电连接。
60.所述失电电磁铁的电磁线圈一端与mos管的栅极电连接，另一端接地。
61.本实施例的工作原理是：
62.当电源端vcc接通直流电源时，电子开关q处于截止状态，此时直流电源通过二极
管d、电阻r给抛载控制电容c充电，并且在水下设备的整个运行期间始终处于供电状态，直到抛载控制电容c充满为止，由于抛载控制电容c充满电后电路中不再有电流流过，此时由于电子开关q处于截止状态，因此失电电磁铁1的电磁线圈l没有电流流过，失电电磁铁1处于最大吸力状态，并将配重衔铁2磁吸固定。
63.当外部控制系统主动、或因为故障断开电源端vcc供电时，由于二极管d的单向导电，因此抛载控制电容c内储存的电荷对二极管d反偏不能反向通过二极管d回流，此时电源端vcc电压降为0，电子开关q立即导通，抛载控制电容c通过电子开关q、电磁线圈l形成回路，抛载控制电容c对电磁线圈l放电，由于电磁线圈l通电，则失电电磁铁1的磁性被反向抵消，此时配重衔铁2失去磁吸力。
64.当配重衔铁2失去磁吸力时，在弹性件302的回弹力作用下，配重衔铁2可以瞬间向下转动，在向下转动时，由于固定销200-2与配重衔铁2活动连接，此时配重衔铁2会在自重下与固定销200-2脱离，从而完成抛载。
65.实施例2
66.水下设备用抛载系统，与实施例1不同的是，本实施例的抛载装置还包括水密舱体4，如图4所示，所述失电电磁铁1和控制单元设置在水密舱体4内，可以对其你形成防护。
67.在本实施例中，所述水密舱体4的底端向上凹设有容置槽401，所述容置槽401内固定有所述失电电磁铁1，具体的，失电电磁铁1与容置槽401之间设有密封层402，密封层402通过密封材料灌装形成，同时可进行防腐处理。
68.所述水密舱体4的顶端向下开设有容置腔403，所述容置腔403内设有所述控制单元，所述容置腔403的开口端连接有水密耐压舱盖404，以保证容置腔403内的密封性，从而对控制单元进行保护。
69.为了将水密舱体4与水下设备连接，本实施例在水密耐压舱盖404上设有水密连接器405，所述水密连接器405呈l形，由水平部和竖向部组成，水密连接器405的竖向部穿设在水密耐压舱盖404上且与水密耐压舱盖固定，水密连接器405的水平部与水下设备固定。
70.本实施例通过水密舱体4的设置，可以对失电电磁铁1和控制单元进行保护，避免水体环境对其造成影响。
71.应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.水下设备用抛载装置的抛载方法，其特征在于，包括以下步骤：水下设备运行时，其供电控制输出端与抛载装置的电源端电连接，通过电源端向抛载装置的控制单元中的抛载控制电容充电，并控制抛载装置的失电电磁铁断电，此时失电电磁铁与抛载装置的配重衔铁磁吸固定；当水下设备主动或被动断开电源端供电时，抛载控制电容向失电电磁铁放电，此时失电电磁铁的磁性被反向抵消而失去磁吸力，配重衔铁失去磁吸力而抛出。2.根据权利要求1所述的水下设备用抛载装置的抛载方法，其特征在于，控制单元的抛载控制电容充电时，通过控制电子开关截止以使失电电磁铁断电；当电源端断开供电时，通过控制电子开关导通以使抛载控制电容向失电电磁铁放电。3.根据权利要求2所述的水下设备用抛载装置的抛载方法，其特征在于，通过在抛载控制电容的进电端设置二极管以使电源端供电断开时，抛载控制电容内储存的电荷不能反向回流，只能向失电电磁铁放电。4.水下设备用抛载系统，包括抛载装置和控制单元，其特征在于，所述控制单元包括二极管、电阻、抛载控制电容、以及电子开关，所述二极管的阳极与电源端电连接，所述二极管的阴极与电阻的一端电连接；所述电子开关为mos管，所述mos管的源极与电阻的另一端、以及与抛载控制电容的正极电连接，所述mos管的漏极与抛载装置的失电电磁铁的电磁线圈电连接，所述mos管的栅极与电源端电连接。5.根据权利要求4所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，所述抛载装置包括：失电电磁铁，设置在水下设备上；配重衔铁，一头与所述失电电磁铁磁吸固定，另一头与水下设备活动连接。6.根据权利要求5所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，所述失电电磁铁与固定在水下设备上的支座i固定连接，所述配重衔铁与固定在水下设备上的支座ii活动连接。7.根据权利要求6所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，所述支座ii上设有旋转轴，所述配重衔铁通过固定销转动连接在旋转轴上；所述固定销的一头转动连接在旋转轴上，另一头活动插设在配重衔铁上，以在配重衔铁失去磁吸力时绕所述旋转轴转动，并与所述固定销脱离。8.根据权利要求6所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，所述抛载装置还包括弹开机构，所述弹开机构包括：导向杆，活动穿设在所述支座i上，且邻近所述失电电磁铁设置；弹性件，套设在所述导向杆上，且位于所述支座i和配重衔铁之间，以在配重衔铁与失电电磁铁磁吸固定时，所述导向杆的底端与配重衔铁抵接，且所述弹性件被压缩。9.根据权利要求8所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，所述导向杆的顶端通过外螺纹螺接有限位螺母，以防止导向杆从支座i上脱出。10.根据权利要求5所述的水下设备用抛载系统，其特征在于，还包括：水密舱体，与水下设备固定，所述水密舱体的底端向上凹设有容置槽，所述容置槽内固定有所述失电电磁铁；所述水密舱体的顶端向下开设有容置腔，所述容置腔内设有所述控制单元，所述容置腔的开口端连接有水密耐压舱盖。

技术总结
本发明提供一种水下设备用抛载装置的抛载方法及水下设备用抛载系统，属于设备安全自救技术领域。抛载方法包括以下步骤：水下设备运行时，通过电源端向抛载装置的控制单元中的抛载控制电容充电，并控制抛载装置的失电电磁铁断电，此时失电电磁铁与抛载装置的配重衔铁磁吸固定；当水下设备主动或被动断开电源端供电时，抛载控制电容向失电电磁铁放电，此时失电电磁铁的磁性被反向抵消而失去磁吸力，配重衔铁失去磁吸力而抛出。抛载系统包括抛载装置和控制单元。本发明采用的抛载控制电容为无源元件，其静态待机功耗非常低，从而节省了水下设备有限的电池电能，又能克服传统失电电磁铁因供电故障突然断电而不能受控完成抛载的安全自救问题。全自救问题。全自救问题。


技术研发人员：熊治荣
受保护的技术使用者：西安智荣机电科技有限公司
技术研发日：2021.10.11
技术公布日：2023/10/20