水下抛缆机构及水下设备的制作方法

1.本技术涉及水下机器人技术领域，具体涉及一种水下抛缆机构及水下设备。


背景技术：

2.随着国家对于海洋发展战略的大力推进，自主式水下航行器(autonomous underwater vehicle,auv)作为一种高技术的水下勘测手段，被大量地应用到海洋工程领域。但是由于复杂的海底环境，经常会出现意外故障，为保障自主式水下航行器在发生意外情况下，利用水下抛缆机构将其顺利回收，故水下抛缆机构的设计显得尤为重要。
3.现有的电磁铁抛缆机构，为保证耐压要求，内部需充油，其结构复杂，安装相对繁琐。
4.背景技术部分的内容仅仅是公开发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

5.本技术提供一种水下抛缆机构及水下设备，旨在解决水下抛缆机构自身结构复杂及安装困难的问题。
6.根据本技术的第一方面，提出一种水下抛缆机构，包括壳体、驱动组件、浮力组件和限位组件，其中，所述壳体的顶部包括开口端；驱动组件连接于所述壳体内，所述驱动组件包括旋转件，所述旋转件具有第一凸台、第二凸台和凹槽，所述凹槽位于所述第一凸台与所述第二凸台之间；所述浮力组件位于所述开口端，所述浮力组件包括浮力件和限位板，所述限位板连接于所述浮力件的下端；限位组件连接于所述壳体上，所述限位组件包括第一限位件、第二限位件和复位弹性件，所述第一限位件和所述第二限位件上均具有定位孔，且均能够绕所述定位孔旋转，所述复位弹性件连接于所述第一限位件和所述第二限位件之间；其中，当所述第一凸台抵接于所述第一限位件的底壁，且所述第二凸台抵接于所述第二限位件的底壁时，通过所述第一限位件和所述第二限位件卡接于所述限位板上，使所述浮力组件限位于所述壳体内，并且/或者，当通过旋转所述旋转件，使所述第一限位件、所述第二限位件和所述复位弹性件位于所述凹槽内时，所述限位板推动所述第一限位件和所述第二限位件转动，使所述浮力组件脱离所述壳体。
7.根据本技术的第二方面，提出一种水下设备，包括本体和如上所述的水下抛缆机构，所述水下抛缆机构固定于所述本体上。
8.例如，本技术第一方面提供的水下抛缆机构可以用于本技术第二方面提供的水下设备。因此，本技术以下任一项实施例中关于水下抛缆机构的描述可以适用于本技术的第一至二中任一方面。
9.根据一些实施例，所述第一凸台和所述第二凸台的高度相同。
10.根据一些实施例，所述浮力组件还包括手动抛缆件，抵接于所述第一限位件和所述第二限位件的顶壁，通过按压所述手动抛揽件，所述手动抛揽件推动所述第一限位件和
所述第二限位件转动，使所述浮力组件脱离所述壳体。
11.根据一些实施例，所述旋转件的凹槽为u型槽。
12.根据一些实施例，所述驱动组件还包括舵机和连接轴，舵机密封于所述壳体内，并电连接外部设备；连接轴连接于所述舵机与所述旋转件之间，所述连接轴的方形轴连接于所述旋转件的方形轴孔；其中，通过所述舵机驱动所述连接轴旋转，控制所述旋转件的旋转角度，使所述第一凸台抵接于所述第一限位件的底壁，且所述第二凸台抵接于所述第二限位件的底壁，或者，使所述第一限位件、所述第二限位件和所述复位弹性件位于所述凹槽内。
13.根据一些实施例，所述壳体还包括储缆舱和固定件，储缆舱位于所述壳体内，所述储缆舱内储存缆绳，所述缆绳一端连接于所述储缆舱；固定件位于所述壳体的外侧壁上，用于固定于外部设备。
14.根据一些实施例，所述浮力组件还包括缆绳连接件，连接于所述缆绳的另一端。
15.根据一些实施例，所述的水下抛缆机构，还包括第一导向筒，引导所述浮力组件限位于所述限位组件上。
16.根据一些实施例，所述的水下抛缆机构，还包括弹射组件，包括导向杆、第二导向筒和压力弹簧，所述压力弹簧布置于所述第二导向筒内，所述导向杆一端抵接于所述浮力组件的下端，另一端连接于所述压力弹簧上。
17.基于上述的一种水下抛缆机构及水下设备，通过驱动组件的旋转件的第一凸台和第二凸台分别限位第一限位件和第二限位件的转动，从而使浮力组件限位于壳体中，并再通过驱动组件的旋转件的旋转驱动后，限位组件的第一限位件和第二限位件位于旋转件的凹槽内，解除限位，实现浮力组件可以脱离壳体；利用限位组件的第一限位件和第二限位件与浮力组件的限位板构成一个机械式的卡接结构，其结构简单，可在复杂的海底环境中使用。
18.弹出的浮力组件可再次安装于壳体内，只需通过按压浮力组件，使限位组件的第一限位件和第二限位件重新卡接到浮力组件的限位板上即可，从而使浮力组件的安装过程简单。
19.为能更进一步了解本技术的特征及技术内容，请参阅以下有关本技术的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本技术，而非对本技术的保护范围作任何的限制。
附图说明
20.下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
21.图1示出本技术示例实施例的水下抛缆机构的立体结构示意图。
22.图2示出本技术示例实施例的水下抛缆机构的剖面结构示意图。
23.图3示出图2中a-a剖面结构示意图。
24.图4示出本技术示例实施例的手动抛缆的结构示意图。
25.图5示出本技术示例实施例的旋转件的结构示意图。
26.图6示出本技术示例实施例的抛缆前的旋转件的位置结构示意图。
27.图7示出本技术示例实施例的抛缆时的旋转件的位置结构示意图。
具体实施方式
28.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
29.在本技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
30.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
31.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
33.以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。
34.如图1-3所示，根据本技术示例实施例，本技术公开一种水下抛缆机构10，包括壳体410、驱动组件300、浮力组件100、限位组件200、弹力组件500和第一导向筒420，其中，壳体410的顶部包括开口端，浮力组件100位于开口端，限位组件200连接于壳体410上，通过限位组件200与浮力组件100相互限位，将浮力组件100固定于壳体410内，通过驱动组件300可以对限位组件200进行锁定或解锁，如果是锁定状态，浮力组件100不能脱离壳体410，如果是解锁状态，浮力组件100依靠弹力组件500的弹力以及自身的浮力脱离壳体410并上浮至
水面，第一导向筒420可以引导浮力组件100卡接于限位组件200上，并将其装回到壳体410内，以便再次使用。
35.参图2，根据本技术实施例，壳体410还包括储缆舱440和固定件460，储缆舱440位于壳体410内，储缆舱440为密封舱，储缆舱440内储存缆绳450，缆绳450一端连接于储缆舱440；固定件460位于壳体410的外侧壁上，用于固定于外部设备。固定件460可以固定于auv的本体上，缆绳450可以采用零浮力缆绳450，缆绳450连接于auv和浮力组件100之间，用于auv的回收。
36.参图5，根据本技术实施例，驱动组件300连接于壳体410内，驱动组件300包括旋转件340，旋转件340具有第一凸台3401、第二凸台3402和凹槽，凹槽位于第一凸台3401与第二凸台3402之间；第一凸台3401与第二凸台3402平行设置，且凹槽贯通于整个旋转件340。第一凸台3401和第二凸台3402的高度相同。旋转件340的凹槽可以为u型槽。
37.参图2和3，驱动组件300还包括舵机310和连接轴330，通过壳体密封端盖430将舵机310密封于壳体410内，并通过水密头350电连接外部设备；舵机310固定于壳体410内的舵机固定板320上，连接轴330连接于舵机310与旋转件340之间，连接轴330的方形轴连接于旋转件340的方形轴孔；其中，通过舵机310驱动连接轴330旋转，控制旋转件340的旋转角度，使第一凸台3401抵接于第一限位件2101的底壁，且第二凸台3402抵接于第二限位件2102的底壁，或者，使第一限位件2101、第二限位件2102和复位弹性件220位于凹槽内。驱动组件300采用舵机310，可以控制舵机310轴旋转的角度，实现精准控制旋转件340的旋转角度，且成本较低。
38.参图4，根据本技术实施例，浮力组件100包括浮力件120和限位板140，限位板140连接于浮力件120的下端；限位板140与浮力件120相接的位置处形成凹陷结构，便于限位组件200卡接于此。
39.根据本技术实施例，浮力组件100还包括手动抛缆件110，抵接于第一限位件2101和第二限位件2102的顶壁，通过按压手动抛揽件，手动抛揽件推动第一限位件2101和第二限位件2102转动，使浮力组件100脱离壳体410。水下抛缆机构10具有应急手动抛缆功能，实现两套抛缆模式，在舵机310抛缆失效的情况下，依然可以实现手动抛缆的目的。
40.参图2，浮力组件100还包括缆绳连接件130，用于连接缆绳450的另一端。当浮力组件100浮到水面上时，通过缆绳450连接水下的auv，并组织进行打捞回收。
41.参图2-3和图6-7，根据本技术实施例，限位组件200包括第一限位件2101、第二限位件2102和复位弹性件220，第一限位件2101和第二限位件2102上均具有定位孔211，且均能够绕定位孔211旋转，复位弹性件220连接于第一限位件2101和第二限位件2102之间；其中，当第一凸台3401抵接于第一限位件2101的底壁，且第二凸台3402抵接于第二限位件2102的底壁时，通过第一限位件2101和第二限位件2102卡接于限位板140上，使浮力组件100限位于壳体410内，并且/或者，当通过旋转旋转件340，使第一限位件2101、第二限位件2102和复位弹性件220位于凹槽内时，限位板140推动第一限位件2101和第二限位件2102转动，使浮力组件100脱离壳体410。
42.第一限位件2101和第二限位件2102均是通过插销插入定位孔211后，并固定于壳体410上，这样就可以使第一限位件2101和第二限位件2102分别围绕着各自的插销转动，定位孔211位于靠近第一限位件2101和第二限位件2102的中央位置，不受外力的情况下，复位
弹性件220将第一限位件2101和第二限位件2102呈一字型结构。
43.当限位板140向上推动第一限位件2101和第二限位件2102的外侧时，如果旋转件340的第一凸台3401和第二凸台3402分别抵接于靠近复位弹性件220一侧的第一限位件2101和第二限位件2102，第一限位件2101和第二限位件2102的外侧无法向上转动，使得浮力组件100无法脱离壳体410；如果旋转件340通过舵机310带动旋转后，第一限位件2101和第二限位件2102位于凹槽内，第一限位件2101和第二限位件2102的外侧可以向上转动，使得浮力组件100可以脱离壳体410。
44.如果按压手动抛揽件，由于旋转件340的第一凸台3401和第二凸台3402分别抵接于靠近复位弹性件220一侧的第一限位件2101和第二限位件2102，第一限位件2101和第二限位件2102的外侧无法向上转动，但可以向下转动，也可以使得浮力组件100脱离壳体410。
45.本技术中，舵机310可以采用正向旋转90
°
，再反向旋转90
°
，从而可以实现从第一凸台3401和第二凸台3402分别抵接于第一限位件2101和第二限位件2102上的状态，调节为第一限位件2101和第二限位件2102位于凹槽内。当然，本技术不限定旋转角度，也可以采用30
°
、60
°
或45
°
，凡是可以达到与本技术相同的效果即可。
46.参图3，根据本技术实施例，弹射组件设置于靠近壳体410的侧壁，其包括导向杆510、第二导向筒520和压力弹簧530，压力弹簧530布置于第二导向筒520内，导向杆510一端抵接于浮力组件100的下端，另一端连接于压力弹簧530上。本技术中的弹射组件的作用是为了浮力组件100顺利脱离水下抛缆机构10的壳体410，并顺利浮出水面，降低了浮力组件100如卡住等不能弹出问题的发生几率。
47.另外，本技术的水下抛缆机构10可以分为上部的浮力组件100，该部分可以整体弹出，并浮出水面，其余部分可称为下部，包括壳体410、驱动组件300、限位组件200和弹射组件及第一导向筒420。上部和下部之间连接关系是通过第一限位件2101和第二限位件2102与限位板140卡接实现。当需要抛缆时，通过舵机310带动连接轴330和旋转件340正向旋转90
°
，使第一限位件2101和第二限位件2102处于旋转件340的u型槽内，上部在弹射组件的弹力和浮力件120的浮力的作用下，浮力组件100浮出水面；然后舵机310带动连接轴330和旋转件340反向旋转90
°
，使旋转件340恢复初始位置，第一凸台3401和第二凸台3402再次分别抵接于第一限位件2101和第二限位件2102的下方，为上部与下部安装做准备。
48.本技术中，上部与下部的安装过程：
49.上部沿着第一导向筒420引导，从上向下移动，向下移动过程中，限位板140会使第一限位件2101和第二限位件2102的外侧向下转动，上部继续向下移动，使第一限位件2101和第二限位件2102限位与限位板140上，安装完成。上部在向下移动过程中，会使导向杆510在第二导向筒520内滑动，压缩弹簧，使弹簧处于蓄能状态，保证第一限位件2101和第二限位件2102限位与限位板140卡紧。
50.本技术中，手动抛缆过程：
51.当驱动组件300出现故障时，按动手动抛缆件110，使其向下移动，推动第一限位件2101和第二限位件2102的外侧可以向下转动，使得浮力组件100脱离壳体410，实现手动抛缆过程。
52.根据本技术的第二方面，提出一种水下设备，包括本体和如上的水下抛缆机构10，水下抛缆机构10固定于本体上。水下抛缆机构10整体重量约为3kg左右，具有小型化、模块
化的特点，且适用于如水下自主航行器和水下滑翔机上安装。
53.最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种水下抛缆机构，其特征在于，包括：壳体，所述壳体的顶部包括开口端；驱动组件，连接于所述壳体内，所述驱动组件包括旋转件，所述旋转件具有第一凸台、第二凸台和凹槽，所述凹槽位于所述第一凸台与所述第二凸台之间；浮力组件，所述浮力组件位于所述开口端，所述浮力组件包括浮力件和限位板，所述限位板连接于所述浮力件的下端；限位组件，连接于所述壳体上，所述限位组件包括第一限位件、第二限位件和复位弹性件，所述第一限位件和所述第二限位件上均具有定位孔，且均能够绕所述定位孔旋转，所述复位弹性件连接于所述第一限位件和所述第二限位件之间；其中，当所述第一凸台抵接于所述第一限位件的底壁，且所述第二凸台抵接于所述第二限位件的底壁时，通过所述第一限位件和所述第二限位件卡接于所述限位板上，使所述浮力组件限位于所述壳体内，并且/或者当通过旋转所述旋转件，使所述第一限位件、所述第二限位件和所述复位弹性件位于所述凹槽内时，所述限位板推动所述第一限位件和所述第二限位件转动，使所述浮力组件脱离所述壳体。2.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述第一凸台和所述第二凸台的高度相同。3.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述浮力组件还包括：手动抛缆件，抵接于所述第一限位件和所述第二限位件的顶壁，通过按压所述手动抛揽件，所述手动抛揽件推动所述第一限位件和所述第二限位件转动，使所述浮力组件脱离所述壳体。4.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述旋转件的凹槽为u型槽。5.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述驱动组件还包括：舵机，密封于所述壳体内，并电连接外部设备；连接轴，连接于所述舵机与所述旋转件之间，所述连接轴的方形轴连接于所述旋转件的方形轴孔；其中，通过所述舵机驱动所述连接轴旋转，控制所述旋转件的旋转角度，使所述第一凸台抵接于所述第一限位件的底壁，且所述第二凸台抵接于所述第二限位件的底壁，或者，使所述第一限位件、所述第二限位件和所述复位弹性件位于所述凹槽内。6.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述壳体还包括：储缆舱，位于所述壳体内，所述储缆舱内储存缆绳，所述缆绳一端连接于所述储缆舱；固定件，位于所述壳体的外侧壁上，用于固定于外部设备。7.根据权利要求6所述的水下抛缆机构，其特征在于，所述浮力组件还包括缆绳连接件，连接于所述缆绳的另一端。8.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，还包括第一导向筒，引导所述浮力组件限位于所述限位组件上。9.根据权利要求1所述的水下抛缆机构，其特征在于，还包括：弹射组件，包括导向杆、第二导向筒和压力弹簧，所述压力弹簧布置于所述第二导向筒内，所述导向杆一端抵接于所述浮力组件的下端，另一端连接于所述压力弹簧上。
10.一种水下设备，其特征在于，包括：本体；权利要求1-9中任一项所述的水下抛缆机构，所述水下抛缆机构固定于所述本体上。

技术总结
本申请提供一种水下抛缆机构及水下设备，水下抛缆机构包括壳体、驱动组件、浮力组件和限位组件，其中，驱动组件的旋转件具有第一凸台、第二凸台和凹槽，凹槽位于第一凸台与第二凸台之间；浮力组件包括限位板，限位组件包括第一限位件、第二限位件和复位弹性件，复位弹性件连接于第一限位件和第二限位件之间；当第一凸台抵接于第一限位件的底壁，且第二凸台抵接于第二限位件的底壁时，通过第一限位件和第二限位件卡接于限位板上，使浮力组件限位于壳体内，并且/或者当第一限位件、第二限位件和复位弹性件位于凹槽内时，限位板推动第一限位件和第二限位件转动，使浮力组件脱离壳体。本申请的技术方案实现了水下抛缆机构自身结构简单以及安装便捷。单以及安装便捷。单以及安装便捷。


技术研发人员：吴义涛 韩宝鹏 王振涛 芦斌 祝雷雷
受保护的技术使用者：天津海翼科技有限公司
技术研发日：2022.12.20
技术公布日：2023/5/14