一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置及破冰方法

本发明属于水下航行器共用，特别是涉及一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置及破冰方法。

背景技术：

1、在现今极地探测过程当中，极地破冰对于极地探测作业十分重要，对于水下航行器极地航行以及上浮，主要威胁因素包括浮冰、近出水面及厚冰层等，但受到常年冷冻影响，极地冰层不是一触即破。现有的技术手段中，主流的破冰仍是依靠壳体强度进行破冰，这种破冰方式会产生较大振动会导致航行器内部的零件、人员和物资等受损。仅依靠壳体强度破冰，可能会由于水下航行器自身的结构强度不足而造成结构损伤或破冰效率低。依靠壳体强度破冰，有可能会出现水下航行器围壳露出水面但上层建筑还卡在冰层内部的情况，这将导致破冰效率低下和结构损伤等后果。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置及破冰方法，以解决现有水下航行器依靠壳体强度破冰可能产生的围壳露出水面但上层建筑仍卡在冰层内部导致破冰效率低下和结构损伤的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，它包括底座、液压缸、连接机构、升举机构和滚刀机构，所述连接机构设置在底座上，所述升举机构设置在连接机构的顶部，所述液压缸通过连接机构带动升举机构的升降，所述滚刀机构转动设置在升举机构上，所述滚刀机构包括球滚子轴承和多个滚筒，所述球滚子轴承转动设置在升举机构上，所述球滚子轴承上转动设置有多个滚筒，所述多个滚筒均布在球滚子轴承的外侧。

3、更进一步的，所述升举机构包括升举板，所述球滚子轴承转动设置在升举板的中心。

4、更进一步的，所述连接机构包括两组剪叉式升降架，所述剪叉式升降架的顶部通过第一移动滑槽与升举板连接，所述剪叉式升降架顶部的两端均与第一移动滑槽滑动连接，所述剪叉式升降架的底部通过第二移动滑槽与底座连接，所述剪叉式升降架底部的两端均与第二移动滑槽滑动连接，所述第一移动滑槽上设置有液压缸，所述液压缸的液压杆与剪叉式升降架顶部的一端连接，所述液压缸驱动剪叉式升降架顶部一端在第一移动滑槽上的滑动，所述液压缸的缸体与第一移动滑槽连接并设于剪叉式升降架顶部的两端之间。

5、更进一步的，所述第一移动滑槽和第二移动滑动槽内均滑动设置有两个柱滚子轴承，所述剪叉式升降架顶部的两端均通过柱滚子轴承与第一移动滑槽滑动连接，所述剪叉式升降架底部的两端均通过柱滚子轴承与第二移动滑动槽滑动连接。

6、更进一步的，两个所述剪叉式升降架之间通过连接杆相连。

7、更进一步的，所述底座设置在上层建筑上并与上层建筑共型。

8、更进一步的，所述球滚子轴承上连接有第一电机，所述第一电机的输出端与球滚子轴承连接，所述第一电机驱动球滚子轴承转动。

9、更进一步的，所述滚筒上连接有第二电机，所述第二电机的输出端与滚筒连接，所述第二电机驱动滚筒转动。

10、更进一步的，所述滚筒上设置有多个刀片，所述多个刀片周期性间隔排布在滚筒的外侧表面上。

11、本发明还提供了一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置的破冰方法，它包括以下步骤：

12、步骤1：水下航行器到达待破冰冰层的下方；

13、步骤2：液压缸回油，液压缸的液压杆回缩带动连接机构伸长，连接机构带动升举板上的滚刀机构上升并从底座中升出；

14、步骤3：当滚刀机构从底座中升出时，同时打开第一电机和第二电机，使得滚刀机构中球滚子轴承以及滚筒同时进行转动，使得滚筒在沿球滚子轴承转动的同时也沿自身轴线转动；

15、步骤4：在球滚子轴承以及滚筒进行转动的过程中，滚筒上的刀片切削冰层使其厚度变薄，降低冰层强度，再辅助水下航行器储备浮力，完成破冰作业；

16、步骤5：完成破冰作业后，关闭第一电机和第二电机，液压缸进油，液压杆伸出带动连接机构缩短，连接机构带动升举板上的滚刀机构下降并缩回至底座内。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、1、本发明实现了水下航行器的快速破冰，提高了破冰效率；

19、2、本发明通过液压缸提供动力通过剪叉式升降架升起滚刀机构，滚刀机构的滚筒沿球滚子轴承转动的同时也沿自身轴线转动，使得滚筒外壁上的刀片能够有效的切削冰层使其厚度变薄，降低冰层强度，再辅助水下航行器储备浮力，达到破冰的效果；

20、3、本发明中底座与上层建筑共型，当连接机构、升举机构和滚刀机构均收回底座内时，整个辅助破冰装置通过底座实现了装置与水下航行器的共型；

21、4、本发明结构简单、安全性能稳定、破冰性能好，可用于辅助水下航行器破冰工作的进行，并且避免了水下航行器依靠壳体强度破冰时造成的结构损伤。

技术特征：

1.一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：它包括底座(1)、液压缸(2)、连接机构(3)、升举机构(4)和滚刀机构(5)，所述连接机构(3)设置在底座(1)上，所述升举机构(4)设置在连接机构(3)的顶部，所述液压缸(2)通过连接机构(3)带动升举机构(4)的升降，所述滚刀机构(5)转动设置在升举机构(4)上，所述滚刀机构(5)包括球滚子轴承(13)和多个滚筒(15)，所述球滚子轴承(13)转动设置在升举机构(4)上，所述球滚子轴承(13)上转动设置有多个滚筒(15)，所述多个滚筒(15)均布在球滚子轴承(13)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述升举机构(4)包括升举板(12)，所述球滚子轴承(13)转动设置在升举板(12)的中心。

3.根据权利要求2所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述连接机构(3)包括两组剪叉式升降架(10)，所述剪叉式升降架(10)的顶部通过第一移动滑槽(8)与升举板(12)连接，所述剪叉式升降架(10)顶部的两端均与第一移动滑槽(8)滑动连接，所述剪叉式升降架(10)的底部通过第二移动滑槽(9)与底座(1)连接，所述剪叉式升降架(10)底部的两端均与第二移动滑槽(9)滑动连接，所述第一移动滑槽(8)上设置有液压缸(2)，所述液压缸(2)的液压杆(7)与剪叉式升降架(10)顶部的一端连接，所述液压缸(2)驱动剪叉式升降架(10)顶部一端在第一移动滑槽(8)上的滑动，所述液压缸(2)的缸体(6)与第一移动滑槽(8)连接并设于剪叉式升降架(10)顶部的两端之间。

4.根据权利要求3所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述第一移动滑槽(8)和第二移动滑动槽内均滑动设置有两个柱滚子轴承(11)，所述剪叉式升降架(10)顶部的两端均通过柱滚子轴承(11)与第一移动滑槽(8)滑动连接，所述剪叉式升降架(10)底部的两端均通过柱滚子轴承(11)与第二移动滑动槽滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：两个所述剪叉式升降架(10)之间通过连接杆(17)相连。

6.根据权利要求1所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述底座(1)设置在上层建筑(16)上并与上层建筑(16)共型。

7.根据权利要求1所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述球滚子轴承(13)上连接有第一电机，所述第一电机的输出端与球滚子轴承(13)连接，所述第一电机驱动球滚子轴承(13)转动。

8.根据权利要求1所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述滚筒(15)上连接有第二电机，所述第二电机的输出端与滚筒(15)连接，所述第二电机驱动滚筒(15)转动。

9.根据权利要求1所述的一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置，其特征在于：所述滚筒(15)上设置有多个刀片(14)，所述多个刀片(14)周期性间隔排布在滚筒(15)的外侧表面上。

10.一种如权利要求1-9任意一项所述的水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置的破冰方法，其特征在于：它包括以下步骤：

技术总结本发明提出了一种水下航行器液压升举机构的辅助破冰装置及破冰方法，属于水下航行器共用技术领域。解决了现有水下航行器依靠壳体强度破冰可能产生的围壳露出水面但上层建筑仍卡在冰层内部导致破冰效率低下和结构损伤的问题。它包括底座、液压缸、连接机构、升举机构和滚刀机构，所述连接机构设置在底座上，所述升举机构设置在连接机构的顶部，所述液压缸通过连接机构带动升举机构的升降，所述滚刀机构转动设置在升举机构上，所述滚刀机构包括球滚子轴承和多个滚筒，所述球滚子轴承转动设置在升举机构上，所述球滚子轴承上转动设置有多个滚筒，所述多个滚筒均布在球滚子轴承的外侧。它主要用于水下航行器的极地破冰。技术研发人员：庞福振,张德顺,李海超,樊纪康,高聪,杭天一,梁冉,鲍真受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8