本發(fā)明涉及一種在特定條件或指令下自動(dòng)解除鎖定狀態(tài)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具體涉及一種用于海底探測(cè)設(shè)備的解鎖機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

深海地球與生命科學(xué)是目前國(guó)際重大前沿科學(xué)領(lǐng)域，其發(fā)展緊密地依靠于深海技術(shù)手段的突破性創(chuàng)新。獲取海底沉積物是深海研究過(guò)程中最普遍也是最重要的手段之一，對(duì)研究沉積物中的地質(zhì)、古氣候與微生物信息具有重要意義。幾十年來(lái)，海洋沉積物采樣技術(shù)多以傳統(tǒng)的船載帶纜取樣器為主，諸如重力箱式、抓斗及活塞柱狀取樣器等。但這些傳統(tǒng)的取樣技術(shù)用于深海時(shí)，受到科考船絞車(chē)規(guī)格、纜繩重量以及復(fù)雜海底環(huán)境等限制，存在多種缺陷，包括考察船噸位要求高、取樣點(diǎn)定位不準(zhǔn)確、纜繩易受海底礁石纏掛、取樣裝置損壞幾率大等，已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了深?？茖W(xué)的發(fā)展。

為了擺脫上述由于纜繩導(dǎo)致的諸多弊端、獲取更深的海底珍貴的沉積物樣品，科研人員將目光轉(zhuǎn)向無(wú)纜取樣的探測(cè)方式。擺脫了纜繩的束縛后，無(wú)纜取樣器被投放的取樣點(diǎn)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)深于帶纜取樣器。常規(guī)深度的海底探測(cè)取樣中，取樣設(shè)備包括拋棄部分和回收部分，兩者之間存在釋放機(jī)構(gòu)或解鎖機(jī)構(gòu)，待取樣完成后，釋放機(jī)構(gòu)或解鎖機(jī)構(gòu)在形成特定條件或收到特定指令后啟動(dòng)，以特定動(dòng)作讓回收部分脫離拋棄部分回到海面上。但是海洋環(huán)境具有復(fù)雜性，尤其是深海、以及深度超過(guò)7000m甚至10000m的超深海，海底的環(huán)境更加具有復(fù)雜性、惡劣性，導(dǎo)致采用普通釋放機(jī)構(gòu)或解鎖機(jī)構(gòu)回收采樣系統(tǒng)的成功率往往不高。一旦取樣器在未知的特殊環(huán)境下未能按照預(yù)設(shè)方案被釋放離開(kāi)海底，科學(xué)考察將前功盡棄，那么前期的努力將付諸東流，這將造成極大的損失和浪費(fèi)。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中主要采用聲學(xué)釋放器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)取樣設(shè)備的釋放，聲學(xué)釋放器成本較高，不利于控制作業(yè)成本，因此也不適合用在深海無(wú)纜取樣作業(yè)中。

為解決上述難題，提高取樣作業(yè)效率，降低取樣作業(yè)成本，必須要研發(fā)更加強(qiáng)有力的、成本更低的機(jī)械式解鎖機(jī)構(gòu)來(lái)確保取樣器及樣品從深海海底成功回到海面被回收。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：提供一種強(qiáng)有力的機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)，能夠用于海底探測(cè)設(shè)備的解鎖回收，觸發(fā)穩(wěn)定、解鎖順暢，釋放成功率高。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

提供一種彈射式深海無(wú)纜取樣器解鎖機(jī)構(gòu)，它包括內(nèi)管和外管，內(nèi)管套于外管內(nèi)；

所述的外管外壁，頂部固定設(shè)有周向凸臺(tái)，中部套接解鎖套管，下部設(shè)有觸發(fā)裝置；所述的解鎖套管和觸發(fā)裝置不相連接，并且均可在外管外壁沿軸向上下滑動(dòng)；

所述的外管壁中段沿周向均勻設(shè)置至少2個(gè)鎖位通孔，所述的內(nèi)管外壁沿周向設(shè)置鎖位槽或擴(kuò)徑鎖位孔，內(nèi)外管的鎖位孔和鎖位槽對(duì)接形成的每個(gè)空間內(nèi)都設(shè)有鎖位珠，用于鎖定內(nèi)外管的相對(duì)位置，使內(nèi)外管之間不能產(chǎn)生相對(duì)位移；所述的解鎖套管內(nèi)壁中部沿周向設(shè)有足以容納整個(gè)鎖位珠的退珠槽；所述的觸發(fā)裝置底部設(shè)有觸發(fā)環(huán)，觸發(fā)環(huán)環(huán)面與所述解鎖套管的軸向垂直；所述的觸發(fā)裝置頂部設(shè)有可與所述解鎖套管接觸的推動(dòng)管；所述的觸發(fā)環(huán)與所述的推動(dòng)管通過(guò)連接桿固定連接；所述的鎖位珠鎖定內(nèi)外管的位置時(shí)，由所述的退珠槽上方的解鎖套管內(nèi)壁與內(nèi)外管的鎖位孔和鎖位槽共同固定鎖位珠；所述的退珠槽位于鎖位珠下方，且所述的解鎖套管上端與所述的周向凸臺(tái)下緣之間的距離大于退珠槽與鎖位珠之間的距離。

本發(fā)明優(yōu)選的一種解鎖機(jī)構(gòu)中，所述的解鎖套管與所述的觸發(fā)裝置之間進(jìn)一步設(shè)有等長(zhǎng)度的至少2根無(wú)彈性可熔斷牽拉線纜和1組壓縮彈簧；所述的1組壓縮彈簧套于所述的推動(dòng)管外部，所述的可熔斷牽拉線纜一端固定于所述的解鎖套管外壁，另一端固定于所述的觸發(fā)環(huán)頂部外壁，且所述的可熔斷牽拉線纜長(zhǎng)度小于壓縮彈簧的自然長(zhǎng)度，所述的可熔斷牽拉線纜長(zhǎng)度與壓縮彈簧自然長(zhǎng)度的差值大于所述的退珠槽與鎖位珠之間的垂直距離；所述的觸發(fā)環(huán)底部設(shè)有熔斷定時(shí)器，用于在預(yù)定時(shí)間后接通可熔斷牽拉線纜的熔斷電路。

本發(fā)明所述的解鎖機(jī)構(gòu)中，所述的可熔斷環(huán)由電熱水解絲或腐蝕線纜構(gòu)成。

本發(fā)明所述的解鎖機(jī)構(gòu)中，所述的內(nèi)管和外管分別用來(lái)固定在同一個(gè)設(shè)備中可分離的兩個(gè)部分上。例如，將本發(fā)明所述的解鎖機(jī)構(gòu)應(yīng)用于水下探測(cè)設(shè)備時(shí)，將所述的內(nèi)管進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的回收單元，而所述的外管進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的可拋棄單元。

本發(fā)明所述的機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)工作原理如下：以水下探測(cè)設(shè)備中應(yīng)用本發(fā)明的解鎖機(jī)構(gòu)為例，在向水里投放探測(cè)設(shè)備之前，將所述的內(nèi)管進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的回收單元，而所述的外管進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的可拋棄單元，并且將內(nèi)外管用鎖位珠鎖定，用至少2根可熔斷牽拉線纜連接解鎖套管和觸發(fā)環(huán)，使壓縮彈簧處于壓縮狀態(tài)，以及退珠槽位于鎖位珠下方，并保證壓縮彈簧的壓縮長(zhǎng)度大于鎖位珠與退珠槽之間的垂直距離。然后投放探測(cè)設(shè)備到水底。當(dāng)探測(cè)設(shè)備觸底深度達(dá)到要求后，所述的觸發(fā)環(huán)觸底受到向上的作用力，會(huì)通過(guò)所述的推動(dòng)管推動(dòng)解鎖套管沿所述的外管外壁向上滑動(dòng)，滑動(dòng)至解鎖套管退珠槽與外管的鎖位通孔相對(duì)時(shí)，鎖定內(nèi)外管位置的鎖位珠會(huì)進(jìn)入該退珠槽內(nèi)，使鎖位珠的鎖定作用失效從而解鎖；其次，當(dāng)探測(cè)設(shè)備遇到了異常情況導(dǎo)致觸底不成功，未能使觸發(fā)環(huán)和推動(dòng)管推動(dòng)解鎖套管向上滑動(dòng)進(jìn)而完成上述解鎖過(guò)程的情況下，定時(shí)器會(huì)在預(yù)設(shè)的時(shí)間達(dá)到之后接通可熔斷牽拉線纜的熔斷電路，可熔斷牽拉線纜在電流和海水作用下腐蝕斷，其對(duì)解鎖套管向上的制動(dòng)力失效，壓縮彈簧釋放，解鎖套管在壓縮彈簧的推動(dòng)下沿外管外壁向上滑動(dòng)，當(dāng)解鎖套管退珠槽與外管的鎖位通孔相對(duì)時(shí)，鎖位珠會(huì)進(jìn)入所述的退珠槽，從而觸發(fā)解鎖，確?？蓲佅到y(tǒng)與回收系統(tǒng)可靠分離。

本發(fā)明所述的機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)特別適合用于深海海底取樣探測(cè)，尤其是取樣探測(cè)裝置與科考船之間無(wú)纜繩連接的情況下對(duì)取樣設(shè)備可回收部分的回收。深海取樣需要將取樣裝置投放至七千米甚至上萬(wàn)米深的海底，海底沉積層阻力較小，取樣裝置可拋棄部分需要較大重量，解鎖機(jī)構(gòu)首先需要保證在取樣裝置下降過(guò)程中取樣內(nèi)管與外管之間的可靠連接，同時(shí)還要保證在取樣管插入海底沉積層達(dá)到取樣深度后，解鎖機(jī)構(gòu)在較小的沉積層阻力作用下通過(guò)順利解鎖實(shí)線回收部分與拋棄部分的可靠分離。本發(fā)明中的內(nèi)管與外管分離采用純機(jī)械連接，相較于采用傳感器等電子器件使內(nèi)外筒分離成本上更低，可靠性上更高，穩(wěn)定性更強(qiáng)；而且不需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)和考慮電子元器件的密封、耐壓和防腐蝕等問(wèn)題，保證高可靠性的同時(shí)也能節(jié)約成本。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的解鎖機(jī)構(gòu)的軸向剖視圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的解鎖機(jī)構(gòu)的軸向剖視圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的熔斷定時(shí)器內(nèi)部原理示意圖。

圖中標(biāo)記說(shuō)明如下：

1－外管；11－周向凸臺(tái)；12－解鎖套管；121－退珠槽；131－觸發(fā)環(huán)；132－推動(dòng)管；133－可熔斷牽拉線纜；134－熔斷定時(shí)器；135－水密插座；136－水密電纜；1341－機(jī)械定時(shí)裝置；1342－定時(shí)開(kāi)關(guān)電路；1343－電池；1344－電源開(kāi)關(guān)裝置；14－壓縮彈簧；15－鎖位通孔；

2－內(nèi)管；21－擴(kuò)徑鎖位孔；22－鎖位槽；

3－鎖位珠。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)實(shí)施例的方式進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

一種機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)，如圖1所示，它包括外管1和內(nèi)管2，內(nèi)管2套于外管1內(nèi)；

所述的外管1外壁，頂部固定設(shè)有周向凸臺(tái)11，中部套接解鎖套管12，下部設(shè)有觸發(fā)裝置；所述的解鎖套管12和觸發(fā)裝置可在外管外壁沿軸向上下滑動(dòng)；

所述的外管1管壁中段沿周向均勻設(shè)置4個(gè)鎖位通孔15，內(nèi)管2外壁沿周向設(shè)鎖位槽22，外管1的鎖位通孔15和內(nèi)管2的鎖位槽22對(duì)接形成的每個(gè)空間內(nèi)都設(shè)有1顆鎖位珠3，用于鎖定內(nèi)外管相對(duì)位置，使內(nèi)外管之間不能產(chǎn)生相對(duì)位移；所述的解鎖套管12內(nèi)壁沿周向設(shè)有退珠槽121，所述的觸發(fā)裝置底部為觸發(fā)環(huán)131并且環(huán)面與解鎖機(jī)構(gòu)的軸向垂直，底部以上設(shè)有可與解鎖套管12接觸的推動(dòng)管132；所述的鎖位珠3鎖定內(nèi)外管的位置時(shí)，所述的退珠槽121位于鎖位珠3下方，所述的解鎖套管12上緣與所述的周向凸臺(tái)11下緣間距大于所述的退珠槽121與鎖位珠3之間的垂直距離。

所述的解鎖套管12與所述的觸發(fā)環(huán)131之間進(jìn)一步設(shè)有等長(zhǎng)度的2根無(wú)彈性可熔斷牽拉線纜133和1組壓縮彈簧14；所述的1組壓縮彈簧14套于所述的推動(dòng)管132外部，所述的可熔斷牽拉線纜133一端固定于所述的解鎖套管12外壁，另一端固定于所述的觸發(fā)環(huán)131頂部外壁，且所述的可熔斷牽拉線纜133長(zhǎng)度小于壓縮彈簧14的自然長(zhǎng)度，所述的可熔斷牽拉線纜133長(zhǎng)度與壓縮彈簧14自然長(zhǎng)度的差值大于所述的退珠槽121與鎖位珠3之間的垂直距離；所述的觸發(fā)環(huán)131底部設(shè)有熔斷定時(shí)器134，用于在預(yù)定時(shí)間后接通可熔斷牽拉線纜133的熔斷電路。

實(shí)施例2

一種機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)，如圖1所示，它包括外管1和內(nèi)管2，內(nèi)管2套于外管1內(nèi)；

所述的外管1外壁，頂部固定設(shè)有周向凸臺(tái)11，中部套接解鎖套管12，下部設(shè)有觸發(fā)裝置；所述的解鎖套管12和觸發(fā)裝置可在外管外壁沿軸向上下滑動(dòng)；

所述的外管1管壁中段沿周向設(shè)有8個(gè)鎖位通孔15，所述的內(nèi)管2管壁上沿周向設(shè)有8個(gè)孔徑由內(nèi)而外擴(kuò)大的擴(kuò)徑鎖位孔21；內(nèi)外管鎖位孔對(duì)接形成的每個(gè)空間內(nèi)各設(shè)有一顆鎖位珠3，用于鎖定內(nèi)外管相對(duì)位置，使內(nèi)外管之間不能產(chǎn)生相對(duì)位移；所述的解鎖套管12內(nèi)壁沿周向設(shè)有退珠槽121，所述的觸發(fā)裝置底部為觸發(fā)環(huán)131并且環(huán)面與解鎖機(jī)構(gòu)的軸向垂直，底部以上設(shè)有可與解鎖套管12接觸的推動(dòng)管132；所述的鎖位珠3鎖定內(nèi)外管的位置時(shí)，所述的退珠槽121位于鎖位珠3下方，所述的解鎖套管12上緣與所述的周向凸臺(tái)11下緣間距大于所述的退珠槽121與鎖位珠3之間的垂直距離。

所述的解鎖套管12與所述的觸發(fā)環(huán)131之間進(jìn)一步設(shè)有等長(zhǎng)度的2根無(wú)彈性可熔斷牽拉線纜133和1組壓縮彈簧14；所述的1組壓縮彈簧14套于所述的推動(dòng)管132外部，所述的可熔斷牽拉線纜133一端固定于所述的解鎖套管12外壁，另一端固定于所述的觸發(fā)環(huán)131頂部外壁，且所述的可熔斷牽拉線纜133長(zhǎng)度小于壓縮彈簧14的自然長(zhǎng)度，所述的可熔斷牽拉線纜133長(zhǎng)度與壓縮彈簧14自然長(zhǎng)度的差值大于所述的退珠槽121與鎖位珠3之間的垂直距離；所述的觸發(fā)環(huán)131底部設(shè)有熔斷定時(shí)器134，所述的熔斷定時(shí)器134頂蓋設(shè)置水密插座135，水密插座135通過(guò)水密電纜136和可熔斷牽拉線纜133連接；所述的熔斷定時(shí)器134內(nèi)部，如圖3所示，設(shè)置機(jī)械定時(shí)裝置1341、定時(shí)開(kāi)關(guān)電路1342、電池1343、電源開(kāi)關(guān)裝置1344；水密插座135在熔斷定時(shí)器134內(nèi)通過(guò)電源開(kāi)關(guān)裝置1344與定時(shí)開(kāi)關(guān)電路1342電連接。

應(yīng)用例

本發(fā)實(shí)施例1或2的機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)可以用于水下探測(cè)設(shè)備。在向水里投放探測(cè)設(shè)備之前，將所述的內(nèi)管2進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的回收單元，而所述的外管1進(jìn)一步連接水下探測(cè)設(shè)備的可拋棄單元，并且將內(nèi)外管用鎖位珠3鎖定，用2-4根可熔斷牽拉線纜133連接解鎖套管和觸發(fā)環(huán)頂部，使壓縮彈簧14處于壓縮狀態(tài)，以及退珠槽121位于鎖位珠3的下方，并保證壓縮彈簧14的壓縮長(zhǎng)度大于鎖位珠3與退珠槽121之間的垂直距離。然后投放探測(cè)設(shè)備到水底。

本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)械觸發(fā)式自動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)在水下的工作原理如下：

正常情況下，當(dāng)探測(cè)設(shè)備觸底深度達(dá)到要求后，如圖1、2所示，所述的觸發(fā)環(huán)131觸底受到向上的作用力，會(huì)帶動(dòng)推動(dòng)管132推動(dòng)解鎖套管12沿所述的外管1外壁向上滑動(dòng)，滑動(dòng)至解鎖套管12的退珠槽121與外管1的鎖位通孔15相對(duì)時(shí)，鎖定內(nèi)外管位置的鎖位珠3會(huì)進(jìn)入該退珠槽121內(nèi)，使鎖位珠3的鎖定作用失效從而解鎖，這時(shí)探測(cè)設(shè)備的回收部分會(huì)在浮球等設(shè)備提供的浮力帶動(dòng)下徹底脫離拋棄部分，回到水面。

異常情況下，探測(cè)設(shè)備可能會(huì)觸底不成功，觸發(fā)環(huán)131未能觸底或者未能獲得足夠的阻力向上滑動(dòng)時(shí)，解鎖套管12也就無(wú)法在推動(dòng)管132的推動(dòng)下向上滑動(dòng)，進(jìn)而完成上述解鎖過(guò)程，此時(shí)，熔斷定時(shí)器134會(huì)在預(yù)設(shè)的時(shí)間達(dá)到之后接通可熔斷牽拉線纜133的熔斷電路，可熔斷牽拉線纜133在電流和海水作用下腐蝕斷，其對(duì)解鎖套管12向上的制動(dòng)力失效，壓縮彈簧14釋放，解鎖套管12在壓縮彈簧14的推動(dòng)下沿外管1外壁向上滑動(dòng)，當(dāng)退珠槽121與外管1的鎖位通孔15相對(duì)時(shí)，鎖位珠3會(huì)進(jìn)入所述的退珠槽121，從而觸發(fā)解鎖，也能確?？蓲佅到y(tǒng)與回收系統(tǒng)可靠分離。