一种海洋工程浮式结构的快速锚固动力发射装置

1.本发明涉及锚固发射装置，具体为一种基于高压空气的海洋工程浮式结构在紧急情况下的快速锚固的动力发射装置。


背景技术：

2.由于海洋面积巨大，海洋情况极其复杂，随着人们对海洋环境的拓展活动越来越多，对于海洋工程浮式结构的安全要求也越来越高。为了减少事故的发生或者减少危机状况下产生的损失，必须发展用于快速紧急锚固的技术。现有的传统锚固技术多采用机械抛锚，其布锚速度较慢，需要多个矢量控制、且需要锚链制动器、止链器或工程船协调作业，效率低下且施工要求高，其抛锚方式的机动性、灵活性不够，导致不能在紧急情况迅速作出反应。


技术实现要素：

3.发明目的：本发明的目的在于提供一种用于海上浮式结构实现极端海况或紧急情况下的快速抛锚或临时加锚的锚固动力发射装置。
4.技术方案：本发明的一种海洋工程浮式结构的快速锚固动力发射装置，包括锚箭，还包括用于连接锚箭的锚箭套管，用于将锚箭固定在锚箭套管上的约束装置以及用于推动锚箭发射的动力装置；所述锚箭套管设置在动力装置的一端，所述约束装置固定在动力装置的外部；锚箭套管向动力装置内部移动时，锚箭套管带动约束装置转动，约束装置解除对锚箭的约束，锚箭套管接触动力装置，动力装置推动锚箭向远离动力装置的方向运动。
5.进一步的，所述锚箭套管包括套管本体，所述套管本体为中空结构，套管本体的一端与锚箭连接，套管本体的另一端正对动力装置端部的通孔；套管本体的外部沿周向设有传动楔形板，相邻的传动楔形板之间的套管本体外部设有卡槽。所述约束装置包括凸轮、驱动杆、驱动轮和约束连杆；所述凸轮通过活动销与动力装置的外部连接，所述约束连杆的一端与凸轮的一侧固定，约束连杆的另一端与锚箭的外部固定；所述驱动杆的一端与凸轮连接，驱动杆的另一端穿过动力装置与驱动轮连接，所述驱动轮设于通孔处，锚箭套管向动力装置内部移动时，传动楔形板与驱动轮接触。锚箭套管受到垂直于动力装置的方向的力而想动力装置内部运动，锚箭套管的传动楔形板驱动所述驱动轮向四周移动一定距离，驱动杆在运动的过程中驱动凸轮转动从而使得所述约束连杆向四周转动一定角度从而失去对锚箭的约束。
6.进一步的，所述动力装置包括气缸，所述气缸内设有压缩气体储存腔，压缩气体储存腔的出气端正对通孔，出气端设有用于通断气体的喷射阀门，通孔的侧壁上设有用于约束锚箭套管的承重凸台，所述承重凸台通过卡槽对锚箭套管限位。所述喷射阀门包括第一阀门板和第二阀门板，所述第一阀门板和第二阀门板对称设置，第一阀门板和第二阀门板上设有用于将其固定并拼接成整体的栓帽和推动销，第一阀门板和第二阀门板的侧边设有与出气端侧壁连接的弹簧；锚箭套管的套管本体内设有用于推动栓帽和推动销的凸台；出
气端内壁上分别设有用于对栓帽和推动销进行限位的栓帽约束栓和推动销约束栓；所述通孔的侧壁设有承重凸台凹槽，所述承重凸台通过固定销与承重凸台凹槽的内壁连接，承重凸台的一侧还设有与承重凸台凹槽内壁连接的支撑弹簧。锚箭套管沿所述气缸内通孔方向移动一定距离后，其内部的凸台可以推动栓帽和推动销，此时栓帽和推动销向前移动从而失去对所述喷射阀门的约束，触发喷射阀门在弹簧的作用下向两边打开，喷射阀门瞬间打开后，压缩气体储存腔内的高压气体瞬间喷出，对锚箭套管施以向外的推力，承重凸台最先受到锚箭套管的接触推力而卡进承重凸台凹槽，承重凸台由于支撑弹簧的弹力使其回到原来的状态，此时承重凸台进入锚箭套管外部的卡槽，将有向外运动趋势的锚箭套管约束住，锚箭受到压缩气体的作用与锚箭套管分离并发射出去。
7.进一步的，所述锚箭包括锥形箭头和设置在锥形箭头一侧的楔形锚链板，所述锚箭的外部设有用于固定约束连杆的连杆卡槽。所述连杆卡槽的一侧设有用于连杆伸长移动的连杆凹槽，所述连杆卡槽与连杆凹槽之间的夹角为钝角。这里设置钝角的结构，有助于防止约束连杆在解除限制时可以向前伸缩一段距离，从而避免由于预留空间不够而导致的约束连杆无法脱离的状况。
8.本发明的工作原理为：以动力装置的气缸内管中心线为轴线，锚箭套管在轴线上运动并带动约束装置向四周运动，松开对锚箭的约束，承重凸台通过弹簧缓冲作用和固定销约束作用实现对锚箭套管的约束达到与锚箭的分离，利用具有高压的气体控制喷射阀门，从而实现锚箭的快速发射。该整体装置通过约束装置和承重凸台实现对锚箭和锚箭套管的约束，由于喷射阀是瞬时打开瞬间形成高压，可实现快速发射，大大提高了抛锚的速度。
9.有益效果：本发明和现有技术相比，具有如下显著性特点：（1）本发明由锚箭套管上的楔形板对驱动轮和驱动杆施加推力，使其向四周移动一定距离，带动凸轮转动一定角度，其传动稳定，结构相对简单，稳定性好易维护；（2）本发明通过锚箭套管的运动触发推动栓帽和推动销，使得栓帽和推动销失去对喷射阀门的约束，其传动结构简单稳定，密封性好，不容易出现卡壳，稳定性和连贯性好；（3）本发明能够实现海洋工程浮式结构紧急情况的快速锚固，弥补了传统锚固系统缺乏的快速性，可以保持海洋工程浮式结构的稳定，极大地提高了抛锚的机动性和灵活性，具有广泛的应用前景。
附图说明
10.图1为本发明整体结构示意图；图2为本发明的侧面剖视图；图3为图2中a的局部放大图；图4为本发明的剖面图；图5为图4中b的局部放大图；图6为本发明的锚箭套管结构示意图；图7为本发明气缸结构示意图；图8为本发明的喷射阀门的俯视剖面图；图9为本发明的喷射阀门的侧视剖面图；图10为喷射阀门闭合示意图；
图11为喷射阀门打开示意图；图12为喷射阀门结构示意图；图13为本发明装置处于发射状态的示意图。
具体实施方式
11.下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
12.参见图1所示的一种海洋工程浮式结构的快速锚固动力发射装置，由上至下包括依次设置的动力装置4、锚箭套管2和锚箭1，动力装置4外侧连接有约束装置3；锚箭套管2与锚箭1连接，约束装置3将锚箭1固定在锚箭套管2上，锚箭套管2向动力装置4内部移动时，锚箭套管2带动约束装置3转动，约束装置3解除对锚箭1的约束，锚箭套管2触发动力装置4，动力装置4推动锚箭1向远离动力装置4的方向运动。
13.参见图6，锚箭套管2包括套管本体21，套管本体21为中空结构，套管本体21的一端与锚箭1连接，套管本体21的另一端正对动力装置4端部的通孔41；套管本体21的外部沿周向设有传动楔形板22，相邻的传动楔形板22之间的套管本体外部设有卡槽23，锚箭套管的套管本体21内设有凸台24。
14.参见图2，约束装置3包括凸轮31、驱动杆32、驱动轮33和约束连杆34；为了实现对锚箭稳定的限制固定，约束装置3设置四组，沿着动力装置4外侧周向均布，同时为了与约束装置3相互对应，锚箭套管2上的传动楔形板22也设置4组，凸轮31通过活动销35与动力装置4的外部连接，约束连杆34的一端与凸轮31的一侧固定，约束连杆34的另一端与锚箭1的外部固定；驱动杆32的一端与凸轮31连接，驱动杆32的另一端穿过动力装置4与驱动轮33连接，驱动轮33设于通孔41处，锚箭套管的四个传动楔形板22驱动四个驱动轮33向四周移动一定距离，驱动杆32在运动的过程中驱的凸轮转动从而使得四个约束连杆34向四周转动一定角度从而失去对锚箭的约束；锚箭套管2向动力装置4内部移动时，传动楔形板22与驱动轮33接触；锚箭1包括锥形箭头11和设置在锥形箭头一侧的楔形锚链板12，锥形箭头11的端部伸入套管本体21内，两者相互嵌合，楔形锚链板12沿着锚箭1周向均匀布置四组，楔形锚链板12设有连接孔，锥形箭头11有利于发射后的固定；锚箭1的外部设有用于固定约束连杆34的连杆卡槽13，连杆卡槽13的一侧设有用于约束连杆34伸长移动的连杆凹槽14，连杆卡槽13与连杆凹槽14之间的夹角为钝角，通过连杆卡槽13与连杆凹槽14的设置，可以使约束连杆34在解除约束时向前移动一端距离，方便约束连杆34从锚箭1上脱离。
15.参见图8，动力装置4包括气缸42，气缸42内设有压缩气体储存腔421，压缩气体储存腔421的出气端正对通孔41，出气端设有用于通断气体的喷射阀门43；通孔41的侧壁设有承重凸台凹槽44；参见图3
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5，通孔41的侧壁上设有用于约束锚箭套管2的承重凸台45，承重凸台45通过卡槽23对锚箭套管2限位，承重凸台45与卡槽23的数目对应，均设置四组，承重凸台45通过固定销451与承重凸台凹槽44的内壁连接，承重凸台45的一侧还设有与承重凸台凹槽44内壁连接的支撑弹簧452；参见图12，喷射阀门43包括第一阀门板431和第二阀门板432，第一阀门板431和第二阀门板432对称设置，第一阀门板43和第二阀门板432上设有用于将其固定并拼接成整体的栓帽433和推动销434，第一阀门板431和第二阀门板432的侧边设有与出气端侧壁连接的弹簧435；参见图9和图10，出气端内壁上分别设有用于对栓帽433和推动销434进行限位的栓帽约束栓436和推动销约束栓437，锚箭套管2在运动的过程
中，凸台24会接触栓帽433和推动销434，栓帽433和推动销434向前移动进入栓帽约束栓436和推动销约束栓437并被约束固定，第一阀门板43和第二阀门板432失去约束后，通过弹簧435在强大拉力的作用下向两边瞬间拉开，此时压缩气体储存腔421内气体喷出，同时由于锚箭套管2在移动过程中，会接触承重凸台4并推动其进入承重凸台凹槽44，承重凸台45由于支撑弹簧452的弹力使其回到原来的状态，此时承重凸台45进入锚箭套管2的卡槽23，通过支撑弹簧452缓冲作用和固定销451的约束作用实现对所述锚箭套管的约束。
16.整体实施时，将本实施例的装置装在船甲板且垂直斜向下，初始时刻锚箭套管2套在锚箭1上，锚箭1受到约束连杆34的约束，当锚箭1受到垂直气缸42表面的斜向上的推力并带动带动锚箭套管2向上运动，从而完成一系列的传动过程。首先，锚箭套管2上的传动楔形板22与驱动轮33接触，使得向上的力转换成沿驱动杆32的方向，从而使得驱动杆32向四周运动一定距离，此时驱动杆32带动凸轮31旋转一定角度，约束连杆34也也转动一定角度，从而约束连杆34失去对锚箭1的约束控制，此时锚箭套管2和锚箭1继续向上运动一定距离，锚箭套管2接触承重凸台45，由于向上的推力从而使得承重凸台45转动一定角度嵌进承重凸台凹槽44，然后锚箭套管2和锚箭1继续向上运动，由于承重凸台凹槽44里放置的支撑弹簧产生弹力使得承重凸台44进入卡槽23，此时，锚箭套管2和锚箭1继续向上运动，锚箭套管2运动到一定距离后推动承重凸台45，承重凸台45转动一定角度后锚箭套管2运动到最上面。此时，参见图10，气缸内的喷射阀门仍处于关闭状态，随后锚箭套管2内的凸台24推动栓帽433和推动销434分别进入栓帽约束栓436和推动销约束栓437，此时喷射阀门失去约束，在弹簧435拉力作用下，第一阀门板43和第二阀门板432被强大拉力向两边瞬间拉开，参见图11，喷射阀门仍处于打开状态；随后参见图13，装置处于发射状态，锚箭套管1和锚箭2受到高压气体的喷射压力向下运动，由于卡槽23通过承重凸台45约束住锚箭套管2使得锚箭套管2与锚箭1发生分离，从而使得锚箭1射出。