自治式潜器对接充电插头装置的制作方法

本发明涉及自治式潜器对接技术领域，尤其是一种自治式潜器对接充电插头装置。

背景技术：

自治式潜器(简称auv)在水下的活动时间主要受自身所携带能源的限制，国内外研制出不同结构、形式的auv水下对接系统，auv与水下对接系统成功对接后对接系统需要对auv进行充电并进行数据的下载和任务上传。电力和信息接口的成功连接是完成这些工作的关键。目前电力和信息传输有两种方式，非接触式和接触式，非接触式感应传输可以做到对海水的完全可靠密封，不存在海水腐蚀连接器和精确对准等一些问题。但其主要缺点是能量传输效率较低，此外，由于数据传输使用的是无线电磁波方式，容易受到外界干扰而不稳定，水下长时间使用经济性较差。接触式插拔传输方式虽然对海水密封要求较高，但是具有原理结构简单、传输稳定高效的特点，一旦连接成功，传输过程几乎不受任何海洋环境的影响。水下湿插拔连接器应用广泛、产品成熟，因此水下长时间使用接触式传输方式经济性较好，更适用于水下工程运用。

auv在水下进入搭载对接装置后需要对其进行定位、姿态调整和夹紧，这些过程中很难保证auv上对接母头和对接公头能够精准对正。实现接触式插拔传输技术的关键在于插头装置有导向对正功能，能够在auv对接母头和插头装置对接公头存在一定范围偏差的情况下完成水下湿插拔连接。现有的插头装置在偏差补偿技术上采用球铰进行单自由度上的补偿，这种补偿方式在非接触式传输方案中可以保证两感应面相互贴合，但是在接触式传输方案中仅能通过球铰的偏转补偿auv对接母头和插头装置公头在平面上的位移偏差，而球铰的偏转在auv母头和公头两轴线方向上引起了新的偏差，这一偏差只能通过湿插拔连接器的连接容差进行补偿，然而目前湿插拔连接器的容差范围一般很低，因此现有充电插拔装置形式能补偿的偏差范围十分有限。

充电插拔装置需要配合湿插拔连接器产品使用，目前市场上成熟的湿插拔连接器产品，包括电连接器、光纤连接器和光电混合连接器。适用于auv水下对接任务的光电混合连接器的输电功率均在10kw/芯以上，数据通过光纤传输，满足auv充电和信息传输的要求；湿插拔力均小于55kgf，相应尺寸的液压或电动驱动机构完全满足插拔力的要求。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的自治式潜器对接充电插头装置，从而使用在auv对接存在一定范围偏差的情况下能够进行自动补偿完成湿插拔任务的充电插头装置，以降低对对接精度的要求，提高对接成功率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种自治式潜器对接充电插头装置，包括顶板，所述顶板上部固定有底座，所述底座上通过轴承轴连接公头支撑座，所述公头支撑座通过法兰和锁紧件安装插拔装置公头，所述轴承轴的外部套有弹簧；所述插拔装置公头的顶部对接有与其配合的插拔装置母头。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述底座为圆柱体结构，所述底座的内表面设置有定位台阶，所述定位台阶处安装下关节轴承，所述底座上开有环形槽，所述环形槽内安装弹簧；所述公头支撑座的内表面固定有上关节轴承，所述上关节轴承和下关节轴承之间通过轴肩安装轴承轴。

所述轴承轴的两端分别通过螺纹端盖固定在上关节轴承和下关节轴承上。

所述弹簧和轴承轴共轴安装。

所述插拔装置公头的结构为：包括第一导向筒，所述第一导向筒中部设置有湿插拔连接器公头，所述第一导向筒的内环面上开有多个导向槽，所述导向槽成喇叭形开口。

所述插拔装置母头的结构为：包括第二导向筒，所述第二导向筒成圆柱体结构，并在其下部延伸有锥形开口，所述第二导向筒内中部设置有湿插拔连接器母头，所述第二导向筒的内壁面上间隔设置有定位凸起。

插拔装置母头安装在自治式潜器的腹部。

所述顶板的底部安装有直线运动驱动装置，控制其上下移动。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过采用充电插头装置，相对于现有充电插头装置，由于设置了两处关节轴承，下端关节轴承偏转可进行平面上的位移偏差补偿，上关节轴承偏转可进行公头和母头之间轴线方向的偏差补偿，避免因位移补偿造成轴线方向偏差而不能成功对接的情况。另外采用插拔公头和母头上的凸起和导向槽保证周向对正。因此本发明中的对接插头装置可以在存在更大范围偏差的情况下保证湿插拔连接器公头和母头轴线一致，从而确保接触式传输通道的搭建并提高对接成功率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图(全剖视图)。

图3为本发明插拔装置公头的俯视图。

图4为本发明插拔装置母头的仰视图。

其中：1、插拔装置公头；101、第一导向筒；102、湿插拔连接器公头；103、导向槽；2、拔装置母头；201、第二导向筒；202、湿插拔连接器母头；203、定位凸起；3、公头支撑座；4、弹簧；5、轴承轴；6、底座；7、顶板；8、上关节轴承；9、下关节轴承。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例的自治式潜器对接充电插头装置，包括顶板7，顶板7上部固定有底座6，底座6上通过轴承轴5连接公头支撑座3，公头支撑座3通过法兰和锁紧件安装插拔装置公头1，轴承轴5的外部套有弹簧4；插拔装置公头1的顶部对接有与其配合的插拔装置母头2。

底座6为圆柱体结构，底座6的内表面设置有定位台阶，定位台阶处安装下关节轴承9，底座6上开有环形槽，环形槽内安装弹簧4；公头支撑座3的内表面固定有上关节轴承8，上关节轴承8和下关节轴承9之间通过轴肩安装轴承轴5。

轴承轴5的两端分别通过螺纹端盖固定在上关节轴承8和下关节轴承9上。

弹簧4和轴承轴5共轴安装。

插拔装置公头1的结构为：包括第一导向筒101，第一导向筒101中部设置有湿插拔连接器公头102，第一导向筒101的内环面上开有多个导向槽103，导向槽103成喇叭形开口。

插拔装置母头2的结构为：包括第二导向筒201，第二导向筒201成圆柱体结构，并在其下部延伸有锥形开口，第二导向筒201内中部设置有湿插拔连接器母头202，第二导向筒201的内壁面上间隔设置有定位凸起203。

插拔装置母头2安装在自治式潜器的腹部。

顶板7的底部安装有直线运动驱动装置，控制其上下移动。

本发明的具体结构如下：主要由插拔装置公头1、插拔装置母头2、公头支撑座3、弹簧4、轴承轴5、底座6、顶板7、上关节轴承8、下关节轴承9组成。

其中顶板7与具有直线运动的驱动装置相连为整个充电插头装置提供动力。

底座6固定在顶板7上，底座6圆柱形内表面下部具有定位台阶，中间具有安装弹簧4的环形凹槽。

公头支撑座3上端面通过法兰与插拔装置公头1下端面螺栓连接，公头支撑座3圆柱形内表面上部具有定位台阶。

下关节轴承9外圈通过底座6圆柱内表面的台阶定位安装在底座6上。

上关节轴承8外圈通过公头支撑座3圆柱内表面的台阶定位安装在公头支撑座3上。

轴承轴5通过上下轴肩安装在上关节轴承8和下关节轴承9之间，两端通过螺纹端盖固定。

弹簧4与轴承轴5共轴安装在底座6和公头支撑座3之间。

插拔装置母头2安装于auv腹部。

插拔装置公头1由第一导向筒101和湿插拔连接器公头102组成，第一导向筒101上开有导向槽103，导向槽103具有喇叭形开口。

插拔装置母头2由第二导向筒201和湿插拔连接器母头202组成，第二导向筒201上有定位凸起203，导向筒下端具有圆锥形开口。

实际工作过程中：

auv进入搭载对接装置后，经定位、姿态调整和夹紧后开始湿插拔对接，顶板7被其下方的直线运动驱动装置竖直向上推动，插头机构整体向上运动。如果插拔装置公头1和插拔装置母头2精确对正则湿插拔连接器公头102和湿插拔连接器母头202可直接对接。如果插拔装置公头1和插拔装置母头2之间存在一定的偏差则在插头机构整体向上运动过程中插拔装置公头1上的第一导向筒101首先与母头第二导向筒201上的圆锥面接触，产生接触力该接触力对下关节轴承9处的力矩大于对上关节轴承8处的力矩，整个装置首先在下关节轴承9处发生明显偏转；随着装置的向上运动这一偏转逐渐补偿插拔装置公头1和插拔装置母头2之间的位移偏差，但是由于在下关节轴承9处的偏转造成了插拔装置公头1和插拔装置母头2在轴线上的偏差。随着装置进一步向上移动，第一导向筒101另一侧与第二导向筒201另一侧开始接触，接触力产生相反的作用效果，但是此时由于第一导向筒101与第二导向筒201之前接触点的约束作用，该接触力会促使插拔装置公头1和公头支撑座3在上关节轴承处8发生偏转；这一偏转刚好补偿由于下关节轴承9偏转产生的插拔装置公头1和插拔装置母头2轴线上的偏差，第一导向筒101随即沿第二导向筒201轴线方向进入第二导向筒201，进入过程中定位凸起203对导向槽103进行导向完成插拔装置公头1和插拔装置母头2周向定位，随着装置进一步向上移动湿插拔连接器公头102和湿插拔连接器母头202连接，此时湿插拔对接完成。

充电和信息交换结束后驱动装置向下运动带动整个插头装置向下移动，插拔装置公头1和插拔装置母头2分离后在弹簧4的作用下装置恢复竖直状态。

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。