适用于水下的吸附扣爪对接装置的制作方法

本发明属于水下对接，特别是涉及了一种适用于水下的吸附扣爪对接装置。

背景技术：

1、水下对接是海洋工程和水下探测等领域中的关键技术之一。传统水下对接装置往往面临以下问题：对接过程中连接不牢固，易受水流和环境干扰；难以适应不同尺寸和形状的对接对象；在复杂水下环境中对接效率低下。此外，一些对接装置在适应不同尺寸和形状的对接对象时可能存在限制。

2、然而，目前的水下对接装置在面对复杂水下环境和不同对接对象时存在一些不足之处，水下对接装置通常依赖于吸附技术，但这些技术存在吸附力不足、表面适应性差等问题。在水下环境中，水流和目标表面的不规则性可能导致传统吸附技术难以确保持久、可靠的连接。部分水下对接装置在适应不同对接对象时缺乏灵活性。对于不同尺寸、形状和特殊结构的目标，传统装置可能需要进行繁琐的调整或存在适应性不足的情况。此外，水下工程往往发生在复杂多变的水下环境中，例如海流强度、水下能见度等因素对对接装置的性能提出了挑战。传统技术在这些特殊环境下可能表现出限制和不足。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适用于水下的吸附扣爪对接装置。与传统对接机构相比，本发明对接装置能够在水下环境中实现高效、稳定的对接过程。并且其配备的吸附平台可以借助水下流场提供吸附力，调节对接过程中位姿，节省对接装置本体对接时的耗能，并实现可靠地固定对接装置，具有更低的功耗和更稳定的对接固定能力。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、吸附扣爪对接装置包括伸缩扣爪机构和吸附平台；所述的伸缩扣爪机构中设有线轮和可伸缩的夹爪，所述吸附平台主要由引导套筒和文丘里管组成；当伸缩扣爪机构和吸附平台对接时，若干个夹爪与若干个引导套筒分别一一对应，夹爪连接在引导套筒上，夹爪用于防止伸缩扣爪机构和吸附平台在对接后脱开，文丘里管用于提供对线轮中绳索的牵引力，从而调整伸缩扣爪机构和吸附平台之间的相对位姿。

4、所述伸缩扣爪机构包括机构框架壳体、夹爪、线轮步进电机、引导外壳、第一引导板、第二引导板、丝杆、伸缩杆、线轮和步进电机；线轮安装在机构框架壳体的底部，线轮步进电机的输出轴与线轮连接且线轮步进电机用于控制线轮中的绳索的缩放长度；

5、步进电机安装在机构框架壳体的外底面，丝杆位于机构框架壳体的内部，步进电机的输出轴与丝杆的底端同轴固定连接，步进电机用于驱动丝杆转动；第一引导板和第二引导板平行间隔地设置在机构框架壳体内部，且第一引导板位于第二引导板的下方，第一引导板和第二引导板的中部均开设通孔，第二引导板可上下移动地设置在驱动丝杆的外周，第一引导板在通孔处通过螺纹与驱动丝杆的外侧面连接，当步进电机驱动丝杆转动时，第一引导板沿着丝杆的轴向上下移动；

6、引导外壳固定安装在机构框架壳体底端的外周，夹爪位于引导外壳的底端，且夹爪与伸缩杆的底端连接，第一引导板和第二引导板均与伸缩杆的顶部连接；通过控制第一引导板和第二引导板的位置，从而控制伸缩杆的位置和夹爪的伸缩状态；所述伸缩状态包括伸展状态和回缩状态。

7、所述吸附平台包括支撑板、引导套筒、文丘里管和造流管道；文丘里管固定安装在支撑板的中部，造流管道与文丘里管固定连接，造流管道通过引入水流使得文丘里管内产生流场，文丘里管通过牵引线轮中的绳索带动伸缩扣爪机构移动；引导套筒采用上、下两端均开口的倒置空心圆台结构，引导套筒连接在支撑板的外周；当所述伸缩扣爪机构和吸附平台对接时，引导外壳的外侧壁与引导套筒的内侧壁紧贴；

8、当夹爪处于伸展状态时，夹爪的径向尺寸小于引导套筒下端开口，使得夹爪可穿过引导套筒的底端；当夹爪处于回缩状态时，夹爪的径向尺寸大于引导套筒下端开口，使得夹爪被卡在引导套筒的底端。

9、所述的伸缩杆包括内杆和外杆，外杆可上下移动地套设在内杆的外周，内杆的顶端和底端分别与第二引导板和夹爪的末端连接，外杆的顶端和底端分别与第一引导板和夹爪的根端连接；当第一引导板和第二引导板上下移动时，夹爪的根端和末端同步移动，进而使得夹爪的伸缩状态发生改变。

10、所述伸缩扣爪机构还包括限位挡柱，限位挡柱固定连接在机构框架壳体的内底面，限位挡柱位于第二引导板的下方，用于限制第二引导板的向下移动，进而控制第一引导板和第二引导板之间的间距。

11、所述夹爪的伸缩状态主要由第一引导板和第二引导板之间的间距控制；当第一引导板和第二引导板接触时，夹爪处于伸展状态；当第一引导板和第二引导板之间的距离达到预设阈值时，夹爪处于回缩状态。

12、所述引导外壳的外侧壁采用锥面结构，使得引导外壳的外侧壁和引导套筒的内侧壁形成锥面压紧推进结构。

13、所述造流管道底端伸入在文丘里管内部，使得造流管道的管道进水口和管道出水口分别位于文丘里管的外部和内部，且管道进水口位于管道出水口的上方；当造流管道中引入水流时，文丘里管内部产生自上而下流向的水流，从而形成用于牵引线轮中绳索的高速流场。

14、本发明的有益效果如下：

15、1、本发明的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，与传统对接机构相比，本发明装置能够在水下环境中实现高效、稳定的对接过程，并且配备的吸附平台装置可以借助水下流场提供吸附力，调节对接过程中位姿，节省对接装置本体对接时的耗能，并保证平台对接后的稳定性，具有更低的功耗和更稳定的对接固定能力。

16、2、本发明通过设置的引导板可以对伸缩扣爪灵活控制，提高水下作业效率。

技术特征：

1.一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述伸缩扣爪机构包括机构框架壳体、夹爪(1)、线轮步进电机(2)、引导外壳(3)、第一引导板(5)、第二引导板(6)、丝杆(7)、伸缩杆、线轮(10)和步进电机(10)；线轮(10)安装在机构框架壳体的底部，线轮步进电机(2)的输出轴与线轮(10)连接且线轮步进电机(2)用于控制线轮(10)中的绳索的缩放长度；

3.根据权利要求2所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述吸附平台包括支撑板(12)、引导套筒(13)、文丘里管(14)和造流管道；文丘里管(14)固定安装在支撑板(12)的中部，造流管道与文丘里管(14)固定连接，造流管道通过引入水流使得文丘里管(14)内产生流场，文丘里管(14)通过牵引线轮(10)中的绳索带动伸缩扣爪机构移动；引导套筒(13)采用上、下两端均开口的倒置空心圆台结构，引导套筒(13)连接在支撑板(12)的外周；当所述伸缩扣爪机构和吸附平台对接时，引导外壳(3)的外侧壁与引导套筒(13)的内侧壁紧贴；

4.根据权利要求2所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述的伸缩杆包括内杆(8)和外杆(9)，外杆(9)可上下移动地套设在内杆(8)的外周，内杆(8)的顶端和底端分别与第二引导板(6)和夹爪(1)的末端连接，外杆(9)的顶端和底端分别与第一引导板(5)和夹爪(1)的根端连接；当第一引导板(5)和第二引导板(6)上下移动时，夹爪(1)的根端和末端同步移动，进而使得夹爪(1)的伸缩状态发生改变。

5.根据权利要求2所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述伸缩扣爪机构还包括限位挡柱(4)，限位挡柱(4)固定连接在机构框架壳体的内底面，限位挡柱(4)位于第二引导板(6)的下方，用于限制第二引导板(6)的向下移动，进而控制第一引导板(5)和第二引导板(6)之间的间距。

6.根据权利要求2所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述夹爪(1)的伸缩状态主要由第一引导板(5)和第二引导板(6)之间的间距控制；当第一引导板(5)和第二引导板(6)接触时，夹爪(1)处于伸展状态；当第一引导板(5)和第二引导板(6)之间的距离达到预设阈值时，夹爪(1)处于回缩状态。

7.根据权利要求1所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述引导外壳(3)的外侧壁采用锥面结构，使得引导外壳(3)的外侧壁和引导套筒(13)的内侧壁形成锥面压紧推进结构。

8.根据权利要求3所述的一种适用于水下的吸附扣爪对接装置，其特征在于：所述造流管道底端伸入在文丘里管(14)内部，使得造流管道的管道进水口(15)和管道出水口(16)分别位于文丘里管(14)的外部和内部，且管道进水口(15)位于管道出水口(16)的上方；当造流管道中引入水流时，文丘里管(14)内部产生自上而下流向的水流，从而形成用于牵引线轮(10)中绳索的流场。

技术总结本发明公开了一种适用于水下的吸附扣爪对接装置。伸缩扣爪机构用于和吸附平台对接，步进电机的输出轴与丝杆连接，用于驱动丝杆转动；第二引导板可上下移动地设置在驱动丝杆的外周，第一引导板在通孔处通过螺纹与驱动丝杆的外侧面连接；引导外壳安装在机构框架壳体上，夹爪与伸缩杆的底端连接，两个引导板均与伸缩杆的顶端连接；通过控制两个引导板的位置，从而控制伸缩杆的位置和夹爪的伸缩状态；文丘里管固定在吸附平台上，利用文丘里效应制造流场引导装置对接，引导外壳的外侧壁与引导套筒的内侧壁对接。本发明装置具有更低的功耗和更稳定的对接固定能力，提高了水下作业效率。技术研发人员：张连杰,雷勇,于亮,金煜凯,刘萍萍,兰琦受保护的技术使用者：西安中核核仪器股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5