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1、第６期機(jī)電元件Ｖｏｌ.３６Ｎｏ.６２０１６年１２月ELECTROMECHANICALCOMPONENTSＤｅｃ.２０１６研究與設(shè)計(jì)水下插拔電連接器的研制１２３何立巖，李智剛，何震（中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化所機(jī)器人學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng)，２２１１１６）摘要：本文在４芯水下插拔電連接器研制基礎(chǔ)上，分析了水下插拔電連接器研制過(guò)程中需要解決的連接器密封、絕緣、對(duì)接連鎖、分離解鎖等關(guān)鍵技術(shù)。以研制水下插拔電連接器的新型接觸體為切入點(diǎn)，從而帶動(dòng)上述關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題的解決，并給出了相應(yīng)的解決方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。同時(shí)，利用研制的水下插拔電連接器進(jìn)行了水下插拔試驗(yàn)。關(guān)鍵詞：連接器；水下
2、插拔；接觸體Ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－６１３３．２０１６．０６．００１中圖分類號(hào)：ＴＮ７８４文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：１０００－６１３３（２０１６）０６－０００３－０４在４芯水下插拔電連接器研制過(guò)程中，先后1引言完成了專用新型接觸體的設(shè)計(jì)、具有雙重皮囊結(jié)海洋科學(xué)研究與海洋資源開(kāi)發(fā)的迅速發(fā)展，構(gòu)的充油壓力平衡式孔型水密插頭的設(shè)計(jì)、以及促進(jìn)了對(duì)海洋進(jìn)行長(zhǎng)期、大范圍實(shí)時(shí)觀測(cè)與探索水密插頭與水密插座在水下插合及分解過(guò)程中的需求，從而催生了水下插拔連接器的開(kāi)發(fā)及應(yīng)的連鎖及解鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并最終完成了連接器樣用。水下插拔連接器能夠?qū)崿F(xiàn)海底觀測(cè)站與通件的制
3、造。圖１為研制的４芯水下插拔電連接信電纜之間的可靠連接，也為海底觀測(cè)信息網(wǎng)絡(luò)器。系統(tǒng)的設(shè)備擴(kuò)展與重組提供了有效的解決方案。另一方面，隨著陸地油氣田的不斷開(kāi)采和消耗，海洋石油與天然氣已成為全球能源供應(yīng)越來(lái)越重要的途徑。人類開(kāi)采海洋石油與天然氣已經(jīng)從淺海發(fā)展到深海，從水上生產(chǎn)模式發(fā)展到水下生產(chǎn)模式。目前，先進(jìn)的海洋石油與天然氣開(kāi)圖１４芯水下插拔電連接器（插頭與插座插合狀態(tài)）采技術(shù)已經(jīng)可以開(kāi)發(fā)水深達(dá)３０００米的海底油氣資源，并將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)布放在海底。其中，水2水下插拔電連接器結(jié)構(gòu)及組成下插拔連接器起到連接整個(gè)水下生產(chǎn)系統(tǒng)的作同其它水密電連接器一樣，水下插拔電連接用
4、，是水下生產(chǎn)系統(tǒng)構(gòu)建、拓展等不可或缺的組器由水密插頭和水密插座兩部分組成。圖２及圖成部分和關(guān)鍵部件，而水下插拔電連接器則是除３分別為水下插拔電連接器孔型水密插頭及針型水下插拔光連接器、水下插拔光電混合連接器之水密插座。外最常用的水下插拔連接器。收稿日期：２０１６－１０－１８４機(jī)電元件２０１６年成的。尤其在大水深下，連接器的插合與分解不可能由潛水員人工完成，而只能借助有纜遙控水下機(jī)器人ＲＯＶ，通過(guò)ＲＯＶ上搭載的機(jī)械手來(lái)操作。因此，與常見(jiàn)的干插拔或濕插拔水密電連接器相比，研制水下插拔電連接器需要解決的關(guān)鍵圖２孔型水密插頭技術(shù)問(wèn)題要困難和復(fù)雜得多，而且國(guó)內(nèi)無(wú)成熟技術(shù)
5、可借鑒利用，攻關(guān)難度較大。3．1水下插拔電連接器關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題水下插拔電連接器研制過(guò)程中，需著力解決的關(guān)鍵技術(shù)可歸結(jié)為以下三項(xiàng)：連接器的絕緣問(wèn)題、連接器的密封問(wèn)題及連接器插合后的連鎖和分解時(shí)的解鎖問(wèn)題。水下插拔電連接器的絕緣問(wèn)題，可分解為接圖３針型水密插座觸體彼此間的絕緣問(wèn)題和接觸體與連接器殼體孔型水密插頭由對(duì)接連鎖機(jī)構(gòu)和插頭體兩間的絕緣問(wèn)題。而如何解決連接器插頭與插座部分組成。其中連鎖機(jī)構(gòu)由ＲＯＶ手柄、聯(lián)鎖卡抓在水下插合過(guò)程中的絕緣問(wèn)題，是解決水下插拔及鎖緊彈簧等組成；插頭體由插頭殼體、插孔、插電連接器絕緣問(wèn)題的關(guān)鍵所在?？捉^緣體及插孔定位塊等組成。其中，關(guān)鍵
6、部件水下可插拔電連接器的密封問(wèn)題，可區(qū)分為復(fù)合插孔由梭銷(xiāo)、插孔皮囊、復(fù)位彈簧及插孔體分解狀態(tài)下插頭和插座的獨(dú)立密封問(wèn)題、插合過(guò)等組成，如圖４所示。程中每對(duì)接觸體的獨(dú)立密封問(wèn)題以及插合后連接器的整體密封問(wèn)題。其中，在水下插合過(guò)程中每對(duì)接觸體的獨(dú)立密封是一個(gè)動(dòng)態(tài)密封過(guò)程，是解決水下插拔電連接器密封問(wèn)題的關(guān)鍵所在。圖４復(fù)合插孔水下插拔電連接器在水下插合后的連鎖問(wèn)題，是指水密插頭與水密插座在水下插合后，必針型水密插座由插座殼體、插針、插座絕緣須連鎖為一個(gè)整體，以確保其在水下長(zhǎng)期、安全體及插座環(huán)氧體等組成。其中關(guān)鍵部件復(fù)合插及可靠地工作。水下插拔電連接器在水下分解針由插
7、針體和ＰＥＥＫ包覆體組成，如圖５所示。時(shí)的解鎖問(wèn)題，是指連接器分解前，必須首先將水密插頭與水密插座的連鎖狀態(tài)解除，而后才能實(shí)現(xiàn)它們的分解。圖５復(fù)合插針如前所述，水下插拔電連接器的插合與分解是由ＲＯＶ或潛水員完成的；而在大水深條件下，3水下插拔電連接器關(guān)鍵技術(shù)及其插合與分解的操作只能由ＲＯＶ完成。這就對(duì)連解決方案接器插合時(shí)對(duì)接的準(zhǔn)確性及可靠性提出很高要求，且當(dāng)水密插頭與水密插座在軸向有一定的同通常，水下插拔電連接器需要長(zhǎng)期在水下工軸度誤差或傾斜度誤差的情況下，仍能夠?qū)崿F(xiàn)可作，其插合與分解經(jīng)常是在復(fù)雜的水下環(huán)境中完靠對(duì)接。同時(shí)，連接器必須具備連鎖功能，以保第６期何
8、立巖等：水下插拔電連接器的研制５證插合
