一种定时释放器

1.本发明属于机械自动化技术领域，特别地涉及一种定时释放器。


背景技术：

2.随着社会经济高速发展和陆地资源的日益短缺，各国纷纷把开发的眼光落在了海洋上，随着海洋资源开发日益深入，海洋经济逐渐成为国民经济重要组成部分。我国海洋地理区位优越，但近年来，随着人类活动在海洋及海岸带区域日渐密集，海洋自然生态空间、水文动态、生态服务功能等均受到严重影响和破坏，人类开发利用海洋的深入破坏了海洋生态环境，改变了水文动态，有时还引发巨大的环境突发事件。为了预防和避免海洋生态灾害，为了更好地利用海洋资源，海洋探测的科研和工程活动层出不穷，而这些仪器设备入海之后我们希望回收，最简单的方式是利用浮力让它们自己上浮，而这就需要释放器来抛载，抛载之前装置整体呈负浮力而沉入海底，抛载之后装置整体呈正浮力浮到海面被回收。
3.在海洋工程领域，在浅海或者深海通过释放载重实现设备可靠回收。现有的机械式声学释放器价格太高，比如美国benthos公司、法国ixblue公司、英国sonardyne公司的声学释放器，价格昂贵，而且体积过于庞大，重量过重，难以搭载在小型仪器平台上作为附属配件使用。现有技术中采用的不是单纯机械运动的释放，而是采用熔断的方式，每次需要更新熔丝，维护较麻烦，应用水深仅为1000m，最大搭载重物质量100kg。现有技术中另外的技术方案是集成电磁阀、多个动力连杆、压力放大装置等多个模块，体积庞大，释放过程耗电大。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明的技术方案具体为：一种定时释放器，包括耐压舱体、旋转释放机构和电路部，其中，
5.所述电路部设置在耐压舱体内部，电路部包括电机；所述耐压舱体包括舱壁、第一端盖、第二端盖和提吊结构，第一端盖侧与旋转释放机构连接，第二端盖侧与提吊结构连接；
6.所述旋转释放机构包括推力轴承、转轴杆、向心轴承、固定板、旋转头、连接钩、第一螺纹套筒、释放钩、第二螺纹套筒、支撑板和螺钉，其中，转轴杆的一端与电机的轴连接，转轴杆的另一端与旋转头连接，从而电机产生的转矩能直接传达给旋转头，固定板的剖面与第一端盖的剖面形状吻合，固定板与第一端盖相邻连接，转轴杆和旋转头穿过第一端盖和固定板，推力轴承和向心轴承装在转轴杆上，推力轴承的一侧是转轴杆，另一侧靠近电机，其作用是避免因海底高压压紧转轴杆，导致摩擦过大无法旋转的情况；向心轴承作用亦为防止海底高压引起转轴杆偏心导致摩擦过大无法旋转；
7.所述连接钩与释放钩形成卡扣锁紧连接式，连接钩在默认状态时与释放钩锁紧，连接钩从默认状态抬起时，释放钩与连接钩的卡扣松开，释放钩脱开；所述旋转头的顶部为螺旋切除口，螺钉穿过连接钩和该螺旋切除口，螺钉与连接钩固定，当旋转头旋转半圈，螺
钉被抬起，连接钩随之被抬起，执行释放动作；支撑板固定在固定板上，支撑板设置有一对，对称分布在连接钩和释放钩的两侧，第一螺纹套筒和第二螺纹套筒固定在支撑板的两个孔内，连接钩一方面通过间隙配合的轴孔装在第一螺纹套筒上，另一方面通过间隙配合方式夹在两个支撑板之间，释放钩一方面通过间隙配合的轴孔装在第二螺纹套筒上，另一方面通过间隙配合方式夹在两个支撑板之间；连接钩绕第一螺纹套筒旋转，释放钩绕第二螺纹套筒旋转。
8.优选地，所述第一端盖的一周设置一道或两道密封圈安装槽。
9.优选地，所述第二端盖的一周设置一道或两道密封圈安装槽。
10.优选地，所述电机通过电机座固定在第一端盖上。
11.优选地，所述转轴杆上设置有一道或两道密封圈槽。
12.优选地，所述连接钩上有螺纹孔和连接卡钩，释放钩上设置有释放卡钩，螺钉通过螺纹孔与连接钩固定，连接卡钩与释放卡钩为卡扣锁紧配合，释放卡钩和连接卡钩在未释放时相互卡死，防止重物掉落；在螺钉被旋转头抬起时，连接卡钩不能再卡住释放卡钩，释放钩的释放卡钩一端从支撑板脱开，达到释放效果。
13.优选地，所述电路部还包括锂电池、稳压模块、二极管、继电器、机械继电器、单片机、保险丝和开关，其中，锂电池为整个定时释放器供电，稳压模块进行高电压到低电压转换，继电器相当于受控开关，由单片机控制打开或者关闭，继电器打开，电机接通电源开始旋转；继电器闭合，电机断电停止旋转；二极管与电机并联以防止烧坏元器件，机械继电器包括手柄，手柄按下和弹起对应单片机的io引脚输入低/高电平。
14.优选地，所述转轴杆上设置有v型槽，机械继电器的手柄与v型槽处于同一平面，转轴杆转动使手柄进出v型槽，手柄出v型槽时产生一个上升沿触发外部中断，单片机检测外部中断，每次释放，当电机旋转完1圈后，单片机在中断服务程序中执行关闭电机，保证电机至少转了1圈，亦确保重物能释放。
15.优选地，所述单片机和继电器采用5v供电。
16.优选地，所述电机采用12v供电。
17.本发明通过以上设置有益效果为，现有技术中声学释放器价格昂贵，基本10万以上，且体积重量庞大，比如teledyne r12k数字声学释放器，空气中重量33kg，本发明空气中重量小于6kg(钛合金)或者小于4kg(铝合金)；现有技术声学释放器长度93.7cm，直径16.4cm，本发明长度38.2cm，直径9.4cm，成本小于1万。
18.现有技术中释放方式采用的不是单纯机械运动的释放，而是采用熔断的方式，每次需要更新熔丝，维护较麻烦，本发明采用机械释放方式，维护较方便；现有技术应用水深仅为1000m，本发明可以应用在水下3500m；现有技术最大搭载重物质量100kg，本发明最大搭载200kg。现有技术集成电磁阀、多个动力连杆、压力放大装置等多个模块，体积更庞大，释放过程耗电更大。
附图说明
19.图1为本发明实施例的定时释放器的整体结构示意图；
20.图2为本发明实施例的定时释放器的耐压舱体结构示意图；
21.图3为本发明实施例的定时释放器的旋转释放机构结构示意图；
22.图4为本发明实施例的定时释放器的转轴杆结构示意图；
23.图5为本发明实施例的定时释放器的旋转头结构示意图；
24.图6为本发明实施例的定时释放器的连接钩结构示意图；
25.图7为本发明实施例的定时释放器的释放钩结构示意图；
26.图8为本发明实施例的定时释放器的电机座结构示意图；
27.图9为本发明实施例的定时释放器的电路部结构示意图；
28.图10为本发明实施例的定时释放器的机械继电器结构示意图；
29.图11为本发明实施例的定时释放器的工作流程图；
30.图12为本发明实施例的定时释放器的未释放时旋转释放机构状态图；
31.图13为本发明实施例的定时释放器的释放时旋转释放机构状态图；
32.图14为本发明实施例的定时释放器的手柄与v型槽配合示意图。
具体实施方式
33.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
34.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
35.参见图1所示为本实施例的定时释放器结构示意图，一种定时释放器，包括耐压舱体1、旋转释放机构2和电路部，其中，
36.电路部设置在耐压舱体1内部，电路部包括电机7；耐压舱体1包括舱壁4、第一端盖3、第二端盖5和提吊结构6，第一端盖3侧与旋转释放机构2连接，第二端盖5侧与提吊结构6连接。耐压舱体1可以通过密封圈密封，内部安装电路板和电机7，具有耐压防水功能。旋转释放机构2在耐压舱体1内部的电机7作用下释放重块，达到回收设备的作用。
37.参见图2，耐压舱体1包括第一端盖3、舱壁4、第二端盖5、提吊结构6，为达到可靠防水，实施例在第一端盖3和第二端盖5上各有两道密封圈安装槽，用以安装密封圈(如果不在海里应用，可以不加密封圈；两道是为了保险，不一定需要两道；两边都有端盖是方便装拆，也可以只有第一端盖3或只有第二端盖5)。
38.参见图3，旋转释放机构2包括推力轴承8、转轴杆9、向心轴承10、固定板11、旋转头12、连接钩13、第一螺纹套筒14、释放钩15、第二螺纹套筒16、支撑板17和螺钉23。电机7的轴和转轴杆9连接，转轴杆9和旋转头12连接，因此电机7产生的转矩能直接传达给旋转头12。电机7通过电机座(结构示意图参见图8)固定在第一端盖3上，转轴杆9和旋转头12穿过第一端盖3和固定板11，参见图4，转轴杆9上有v型槽19，此外还有,两道密封圈槽20，此处两道密封圈是实现动密封。推力轴承8和向心轴承10装在转轴杆9上，推力轴承8一边是转轴杆9，一面是通过电机座装在第一端盖3上的电机7，作用是避免因海底高压压紧转轴杆9导致摩擦过大无法旋转的情况；向心轴承10作用类似，防止海底高压等引起转轴杆9偏心导致摩擦过大无法旋转。参见图5，旋转头12的头部是螺旋切除的，可以穿过螺钉23，当旋转头12旋转半
圈，螺钉23随之被抬起，执行释放动作。支撑板17固定在固定板11上，支撑板17有一对，对称分布在连接钩13和释放钩15两边。第一螺纹套筒14和第二螺纹套筒16固定在支撑板17的两个孔内，连接钩13一方面通过间隙配合的轴孔装在第一螺纹套筒14上，一方面夹在两个支撑板17之间(间隙配合)，参见图6，连接钩13上有螺纹孔21和连接卡钩24，释放钩15一方面通过间隙配合的轴孔装在第二螺纹套筒16上，一方面夹在两个支撑板17之间(间隙配合)；参见图7，释放钩15上有释放卡钩22，以上四个间隙配合目的是防止摩擦过大导致卡死，释放卡钩22和连接卡钩24在未释放时相互卡死，防止重物掉落。连接钩13可以绕第一螺纹套筒14旋转，释放钩15可以绕第二螺纹套筒16旋转。螺钉23穿过连接钩13和旋转头12，通过螺纹孔21固定。释放时，旋转头12旋转，螺钉23靠旋转头12一端被抬起，释放卡钩22不能再卡住连接卡钩24，释放钩15脱开，达到释放效果。
39.参见图9，电路部包括电机7、锂电池25、稳压模块26、二极管27、继电器28、机械继电器29(结构示意图参见图10，上有手柄33)、单片机30、保险丝31和开关32。整个定时释放器用锂电池25供电，由于单片机30、继电器采用低电压供电(具体实施例中为5v)，电机7采用高电压供电(具体实施例中12v)，采用稳压模块26实现高电压到低电压转换，在整个电路中实现高低双电平供电。继电器28相当于受控开关，由单片机30控制打开或者关闭，受控开关打开，电机7接通电源开始旋转；受控开关闭合，电机7断电停止旋转。由于电机7在电路上相当于大电感，其电流不会马上消失，需要加续流二极管27以防止烧坏元器件。机械继电器29手柄33按下和弹起对应单片机30的io引脚输入低/高电平，因此在手柄33出v型槽19时会产生一个上升沿触发外部中断，为了确保可靠释放，单片机30检测外部中断，每次释放，当电机7旋转完1圈后，单片机30在中断服务程序中执行关闭电机7，保证电机7至少转了1圈，也就确保了重物能释放。参见图14为手柄33与v型槽19配合示意图。
40.释放工作流程参见图11，系统上电后处于待唤醒状态，用户通过串口发送唤醒指令后唤醒系统，用户通过串口发送并确认待机时间后系统开始待机，等到过了用户指定的待机时长之后电机开始旋转，释放重物，系统再次回到待唤醒状态。
41.参见图12，为未释放时状态，重物固定在尚未释放时，固定在连接钩13、释放钩15和支撑板17组成的封闭环34内，连接钩13和释放钩15处于图12所示位置，连接钩13与固定板11靠近贴合，释放卡钩22卡死连接卡钩24，保证重物无法脱钩；参见图13，为释放时状态，释放时电路部驱动电机7旋转，带动旋转头12旋转，抬起螺钉23，此时连接钩13和释放钩15处于图13所示位置，连接钩13被抬起离开固定板11，释放卡钩22不再卡死连接卡钩24，在重物重力作用下，释放钩15被往下拉，带动连接钩13进一步旋转，封闭环34不再封闭，保证重物顺利脱钩。
42.本发明尺寸小，直径9.4cm，长度38.2cm，可以方便搭载在各种仪器平台；应用水深较深，可达3500m；受海水挤压又需要旋转的零件转轴杆9上装向心轴承10和推力轴承8，防止因海水挤压摩擦过大难以旋转；采用旋转头12旋转方式抬起螺钉23，脱开释放钩15达到释放重物的效果；一次使用过后只需再次通过串口设定待机时间就可以再次使用，维护方便。
43.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。