一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置及使用方法与流程

1.本发明涉及缓冲装置技术领域，尤其是一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置及使用方法。


背景技术：

2.潜水器可服务于深海探测与科学研究、深海资源开发与利用的作业任务，运载科学家和工程技术人员进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底有效执行包括深海微生物环境参数检测、保证取样及原位研究，海洋生态、物理及海底地质原位观测与实时研究，水下科研设施的布放、回收、维护与维修，水下生产保障作业，水下突发事件现场观察作业及水下生产系统、设备的辅助安装与维修作业等。
3.目前，潜水器实现坐底任务主要通过潜水器底部安装固定支架或底部直接接触海底实现，其中底部安装固定支架通过支架与海底接触的方式实现坐底，这种方式潜水器只能选择相对平坦的硬质海底进行坐底作业。
4.潜器坐底作业属于危险工况，受海底地形、海底流、潜器坐底速度、潜器排水量等多种因素联合作用，潜器坐底后状态难以准确预判，存在结构冲击损坏、姿态不可控等诸多风险。如坐底速度较大或潜器本身排水量较大，坐底过程中会对坐底支架或潜器本身造成较大冲击，有可能导致坐底支架、耐压结构等部件受损，进而影响潜器自身安全；如潜器坐底过程中处于微负浮力或零浮力状态，坐底后因海底反作用力会产生反复弹跳，造成潜器姿态不受控制，影响设备使用或舱内人员安全。


技术实现要素：

5.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置及使用方法，从而可以方便的实现潜器海底坐底时提供缓冲的坐底支架缓冲装置，配合潜水器实现坐离底作业任务，大大提高了安全性。
6.本发明所采用的技术方案如下：
7.一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，包括与潜器连接的潜器连接段，所述潜器连接段的内部配合安装有坐底支撑段，坐底支撑段与坐底装置接触海底部分连接，所述坐底支撑段伸出潜器连接段底部；
8.潜器连接段的结构为：包括顶部呈敞口的薄壁圆柱体结构的连接段壳体，连接段壳体的底部中间设置有开口，开口处配合安装坐底支撑段，连接段壳体的内壁面上下间隔设置有连接段弹簧台阶和支撑段弹簧台阶，连接段弹簧台阶和支撑段弹簧台阶之间安装避震弹簧；
9.位于支撑段弹簧台阶的底部安装有压力补偿器，压力补偿器位于坐底支撑段的顶面，坐底支撑段的外壁面与连接段壳体的内壁面之间安装有上下间隔的连接段封板和阻尼盘，在连接段封板下方形成充油密封腔，充油密封腔被阻尼盘分成上半充油密闭腔体和下半充油密闭腔体，阻尼盘上开有阻尼孔；
10.坐底支撑段的内壁面安装有支撑段封板，支撑段封板上方的坐底支撑段上开有输油孔；
11.位于连接段壳体的外壁面通过销轴安装有对称的减速板，每块减速板的底面中间位置与连接段壳体之间安装柔性支撑管，同时柔性支撑管穿过连接段壳体后与坐底支撑段内部空腔连通。
12.其进一步技术方案在于：
13.所述潜器连接段为半封闭空腔结构。
14.所述坐底支撑段为杆状半封闭空腔结构。
15.所述连接段壳体的外壁面焊接有支撑架，支撑架上安装销轴，销轴连接减速板。
16.单块减速板成圆弧形结构，减速板闭合时，正好包裹在连接段壳体的外壁面并共形。
17.所述柔性支撑管与连接段壳体之间通过法兰盘或密封胶连接。
18.所述潜器连接段与坐底支撑段同轴安装。
19.一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置的使用方法，包括如下步骤：
20.s1：准备工作，将缓冲装置安装于潜水器坐底支架上；
21.s2：当潜器坐底时，坐底支撑段触底，由于潜器自身重量及坐底时存在速度，潜器连接段受压带动避震弹簧压缩，吸收潜器坐底势能及动能，起到减震作用；
22.s3：避震弹簧被压缩到位后，潜器连接段继续垂向向下运动，此时连接段封板压缩充油密闭腔内的油液，加速通过阻尼盘上阻尼孔，此时，阻尼孔起到消耗潜器势能及动能作用；
23.s4：当潜器连接段向下运动压缩充油密闭腔内的油液时，由于阻尼孔存在，油液无法及时向下半充油密闭腔体流动，导致油液会向柔性支撑管内流动，此时柔性支撑管与上半充油密闭腔体连通，柔性支撑管充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板展开，减速板展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器势能及动能；
24.s5：当潜器坐底到最低点后，由于避震弹簧已被压缩到位，避震弹簧会反向弹起，导致潜器处于坐底后反弹状态；此时潜器连接段受避震弹簧的作用垂向向上运动，充油密闭腔内油液会受压由下半充油密闭腔体向上半充油密闭腔体流动，同样通过阻尼盘上的阻尼孔，消耗动能；柔性支撑管与密闭腔的接口处于下半充油密闭腔体，油液仍会向柔性支撑管内流动，柔性支撑管充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板展开，减速板展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器动能。
25.本发明的有益效果如下：
26.本发明结构紧凑、合理，操作方便，在潜器坐底下降过程中，可通过装置内避震弹簧可吸收潜器下降触底过程中的动能，带来显著的避震效果，降低对坐底装置及潜器结构的冲击；同时装置内密闭腔阻尼孔及减速板可消耗潜器下降触底过程及触底后可能的弹起过程中的动能，可快速实现潜器坐底后的静止状态。
27.本发明采用无动力减震技术路线，结构简单，可靠性高，可维护性好。
28.本发明主要用作潜水器坐底过程中减缓对潜器本体的冲击及快速消除潜器震荡。
附图说明
29.图1为本发明的结构示意图(展开状态)。
30.图2为本发明的半剖视图(展开状态)。
31.图3为本发明的内部结构示意图(展开状态)。
32.图4为本发明的结构示意图(回收状态)。
33.图5为本发明的半剖视图(回收状态)。
34.图6为本发明的内部结构示意图(回收状态)。
35.其中：1、潜器连接段；2、减速板；3、坐底支撑段；4、避震弹簧；5、压力补偿器；6、柔性支撑管；7、阻尼盘；8、充油密闭腔；801、上半充油密闭腔体；802、下半充油密闭腔体；9、支撑段封板；10、输油孔；11、连接段封板；12、连接段壳体；13、连接段弹簧台阶；14、支撑段弹簧台阶。
具体实施方式
36.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
37.如图1-图6所示，本实施例的用于潜水器坐底支架的缓冲装置，包括与潜器连接的潜器连接段1，潜器连接段1的内部配合安装有坐底支撑段3，坐底支撑段3与坐底装置接触海底部分连接，坐底支撑段3伸出潜器连接段1底部；
38.潜器连接段1的结构为：包括顶部呈敞口的薄壁圆柱体结构的连接段壳体12，连接段壳体12的底部中间设置有开口，开口处配合安装坐底支撑段3，连接段壳体12的内壁面上下间隔设置有连接段弹簧台阶13和支撑段弹簧台阶14，连接段弹簧台阶13和支撑段弹簧台阶14之间安装避震弹簧4；
39.位于支撑段弹簧台阶14的底部安装有压力补偿器5，压力补偿器5位于坐底支撑段3的顶面，坐底支撑段3的外壁面与连接段壳体12的内壁面之间安装有上下间隔的连接段封板11和阻尼盘7，在连接段封板11下方形成充油密闭腔8，充油密闭腔8被阻尼盘7分成上半充油密闭腔体801和下半充油密闭腔体802，阻尼盘7上开有阻尼孔；
40.坐底支撑段3的内壁面安装有支撑段封板9，支撑段封板9上方的坐底支撑段3上开有输油孔10；
41.位于连接段壳体12的外壁面通过销轴安装有对称的减速板2，每块减速板2的底面中间位置与连接段壳体12之间安装柔性支撑管6，同时柔性支撑管6穿过连接段壳体12后与坐底支撑段3内部空腔连通。
42.潜器连接段1为半封闭空腔结构。
43.坐底支撑段3为杆状半封闭空腔结构。
44.连接段壳体12的外壁面焊接有支撑架，支撑架上安装销轴，销轴连接减速板2。
45.单块减速板2成圆弧形结构，减速板2闭合时，正好包裹在连接段壳体12的外壁面并共形。
46.柔性支撑管6与连接段壳体12之间通过法兰盘或密封胶连接。
47.潜器连接段1与坐底支撑段3同轴安装。
48.本实施例的用于潜水器坐底支架的缓冲装置的使用方法，包括如下步骤：
49.s1：准备工作，将缓冲装置安装于潜水器坐底支架上；
50.s2：当潜器坐底时，坐底支撑段3触底，由于潜器自身重量及坐底时存在速度，潜器连接段1受压带动避震弹簧4压缩，吸收潜器坐底势能及动能，起到减震作用；
51.s3：避震弹簧4被压缩到位后，潜器连接段1继续垂向向下运动，此时连接段封板11压缩充油密闭腔8内的油液，加速通过阻尼盘7上阻尼孔，此时，阻尼孔起到消耗潜器势能及动能作用；
52.s4：当潜器连接段1向下运动压缩充油密闭腔8内的油液时，由于阻尼孔存在，油液无法及时向下半充油密闭腔体802流动，导致油液会向柔性支撑管6内流动，此时柔性支撑管6与上半充油密闭腔体801连通，柔性支撑管6充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板2展开，减速板2展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器势能及动能；
53.s5：当潜器坐底到最低点后，由于避震弹簧4已被压缩到位，避震弹簧4会反向弹起，导致潜器处于坐底后反弹状态；此时潜器连接段1受避震弹簧4的作用垂向向上运动，充油密闭腔8内油液会受压由下半充油密闭腔体802向上半充油密闭腔体801流动，同样通过阻尼盘7上的阻尼孔，消耗动能；柔性支撑管6与密闭腔的接口处于下半充油密闭腔体802，油液仍会向柔性支撑管6内流动，柔性支撑管6充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板2展开，减速板2展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器动能。
54.本发明所述的用于潜水器坐底支架缓冲装置的具体结构和功能如下：
55.主要包括潜器连接段1、坐底支撑段3、避震弹簧4、压力补偿器5、减速板2、柔性支撑管6及其他销轴、螺栓、螺钉等紧固件。
56.其中，坐底支撑段3为杆状半封闭空腔结构，包含顶部压力补偿器5、弹簧台阶、阻尼盘7、输油孔10、封板等。
57.其中，潜器连接段1为半封闭空腔结构，包含连接段壳体12、弹簧台阶及封板等。
58.其中，潜器连接段1上部与潜器连接，坐底支撑段3与坐底装置接触海底部分连接；避震弹簧4安装在连接段弹簧台阶13与支撑段弹簧台阶14之间；压力补偿器5安装在坐底支撑段3的顶部；减速板2通过销轴方式与连接段壳体12连接；柔性支撑管6与连接段壳体12通过法兰盘或密封胶连接，其与坐底支撑段3内部空腔连通。
59.潜器连接段1与坐底支撑段3为同轴安装，其中连接段壳体12、封板为坐底支撑段3提供轴向运动支撑，接触位置采用密封圈密封；同时连接段壳体12、连接段封板11与坐底支撑段3共同构成充油密封腔8，充油密闭腔8内充满液压油，通过顶部压力补偿器5可实现密闭腔内油液与外界海水压力平衡，避免密闭腔承压，减轻结构重量，提高可靠性。
60.实际工作过程中：
61.本潜水器坐底缓冲装置安装于潜水器坐底支架上。
62.当潜器坐底时，坐底支撑段3触底，由于潜器自身重量及坐底时存在一定速度，潜器连接段1受压带动避震弹簧4压缩，吸收潜器坐底势能及动能，起到减震作用。同时，弹簧压缩到位后，潜器连接段1继续垂向向下运动，此时连接段封板11压缩充油密封腔内油液，使其加速通过阻尼盘7上阻尼孔，此时，阻尼孔可以起到消耗潜器势能及动能作用。此外，当连接段向下运动压缩密闭腔内油液时，由于阻尼孔存在，油液无法及时向密闭腔下半部分流动，导致油液会向柔性支撑管6(此时支撑管与密闭腔上半部分连通)内流动，柔性支撑管6充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板2展开，减速板2展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器势能及动能。上述弹簧蓄能、阻尼孔及减速板2可消耗潜器下降势
能及动能，可起到减震及缓冲作用。
63.当潜器坐底到最低点后，由于弹簧已被压缩到位，弹簧会反向弹起，导致潜器处于坐底后反弹状态。此时连接段受弹簧作用垂向向上运动，充油密闭腔8内油液会受压由下半部分向密闭腔上半部分流动，同样通过阻尼盘7上的阻尼孔，消耗动能；同时柔性支撑管6与密闭腔的接口处于密闭腔下半部分，油液仍会向柔性支撑管6内流动，柔性支撑管6充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板2展开，减速板2展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器动能。上述阻尼孔及减速板2可消耗潜水器下降时弹簧的蓄能，显著减弱潜器弹起频率及幅度。
64.通过以上操作方式即可方便的完成潜器坐底工作，采用无动力减震技术，整体结构简单，可靠性高，可维护性好。
65.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：包括与潜器连接的潜器连接段(1)，所述潜器连接段(1)的内部配合安装有坐底支撑段(3)，坐底支撑段(3)与坐底装置接触海底部分连接，所述坐底支撑段(3)伸出潜器连接段(1)底部；潜器连接段(1)的结构为：包括顶部呈敞口的薄壁圆柱体结构的连接段壳体(12)，连接段壳体(12)的底部中间设置有开口，开口处配合安装坐底支撑段(3)，连接段壳体(12)的内壁面上下间隔设置有连接段弹簧台阶(13)和支撑段弹簧台阶(14)，连接段弹簧台阶(13)和支撑段弹簧台阶(14)之间安装避震弹簧(4)；位于支撑段弹簧台阶(14)的底部安装有压力补偿器(5)，压力补偿器(5)位于坐底支撑段(3)的顶面，坐底支撑段(3)的外壁面与连接段壳体(12)的内壁面之间安装有上下间隔的连接段封板(11)和阻尼盘(7)，在连接段封板(11)下方形成充油密封腔(8)，充油密封腔(8)被阻尼盘(7)分成上半充油密闭腔体(801)和下半充油密闭腔体(802)，阻尼盘(7)上开有阻尼孔；坐底支撑段(3)的内壁面安装有支撑段封板(9)，支撑段封板(9)上方的坐底支撑段(3)上开有输油孔(10)；位于连接段壳体(12)的外壁面通过销轴安装有对称的减速板(2)，每块减速板(2)的底面中间位置与连接段壳体(12)之间安装柔性支撑管(6)，同时柔性支撑管(6)穿过连接段壳体(12)后与坐底支撑段(3)内部空腔连通。2.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：所述潜器连接段(1)为半封闭空腔结构。3.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：所述坐底支撑段(3)为杆状半封闭空腔结构。4.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：所述连接段壳体(12)的外壁面焊接有支撑架，支撑架上安装销轴，销轴连接减速板(2)。5.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：单块减速板(2)成圆弧形结构，减速板(2)闭合时，正好包裹在连接段壳体(12)的外壁面并共形。6.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：所述柔性支撑管(6)与连接段壳体(12)之间通过法兰盘或密封胶连接。7.如权利要求1所述的一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置，其特征在于：所述潜器连接段(1)与坐底支撑段(3)同轴安装。8.一种如权利要求1所述的用于潜水器坐底支架的缓冲装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：s1：准备工作，将缓冲装置安装于潜水器坐底支架上；s2：当潜器坐底时，坐底支撑段(3)触底，由于潜器自身重量及坐底时存在速度，潜器连接段(1)受压带动避震弹簧(4)压缩，吸收潜器坐底势能及动能，起到减震作用；s3：避震弹簧(4)被压缩到位后，潜器连接段(1)继续垂向向下运动，此时连接段封板(11)压缩充油密闭腔(8)内的油液，加速通过阻尼盘(7)上阻尼孔，此时，阻尼孔起到消耗潜器势能及动能作用；s4：当潜器连接段(1)向下运动压缩充油密闭腔(8)内的油液时，由于阻尼孔存在，油液无法及时向下半充油密闭腔体(802)流动，导致油液会向柔性支撑管(6)内流动，此时柔性
支撑管(6)与上半充油密闭腔体(801)连通，柔性支撑管(6)充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板(2)展开，减速板(2)展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器势能及动能；s5：当潜器坐底到最低点后，由于避震弹簧(4)已被压缩到位，避震弹簧(4)会反向弹起，导致潜器处于坐底后反弹状态；此时潜器连接段(1)受避震弹簧(4)的作用垂向向上运动，充油密闭腔(8)内油液会受压由下半充油密闭腔体(802)向上半充油密闭腔体(801)流动，同样通过阻尼盘(7)上的阻尼孔，消耗动能；柔性支撑管(6)与密闭腔的接口处于下半充油密闭腔体(802)，油液仍会向柔性支撑管(6)内流动，柔性支撑管(6)充满带压油液后形成硬性支撑效果，支撑减速板(2)展开，减速板(2)展开后与海水作用，克服海水阻力同样会消耗潜器动能。

技术总结
一种用于潜水器坐底支架的缓冲装置及使用方法，包括与潜器连接的潜器连接段，其内部配合安装有坐底支撑段；连接段壳体的内壁面上下间隔设置有连接段弹簧台阶和支撑段弹簧台阶，两者之间安装避震弹簧；位于支撑段弹簧台阶的底部安装有压力补偿器，坐底支撑段的外壁面与连接段壳体的内壁面之间安装有上下间隔的连接段封板和阻尼盘，在连接段封板下方形成充油密封腔；坐底支撑段的内壁面安装有支撑段封板，支撑段封板上方的坐底支撑段上开有输油孔，位于连接段壳体的外壁面通过销轴安装有对称的减速板，可以方便的实现潜器海底坐底时提供缓冲的坐底支架缓冲装置，配合潜水器实现坐离底作业任务，大大提高了安全性。大大提高了安全性。大大提高了安全性。


技术研发人员：齐新
受保护的技术使用者：深海技术科学太湖实验室
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/7/25