CN1011771B - 潜艇 - Google Patents

Abstract

一种用于海上勘探等目的的潜艇，它包括由三个外壳部分组成的船体。第二外壳部分可插入第一外壳部分的开口端中进行轴向移动。第三外壳部分可插入第二外壳部分的开口端中进行轴向移动。三个外壳部分之间采用密封件。第二和第三外壳部分可受驱动而向外或向内运动，以增减潜艇的排水量。移动第三外壳部分可使潜艇重心转移至浮力中心之下。水下航行的推进装置包括由高压流体的力往复驱动的活塞和随活塞往复运动而推水前进的推进器。

Description

本发明涉及用于海洋勘探或者其他目的的潜艇。

在所说的用于海洋学调查或者其他目的的潜艇中，在其在水面或水下航行时，一种流体，例如海水，输入配置于所说船体中的若干浮力箱或者从该浮力箱中排出以增加或减少该船体的重量。这样，也就增加或减少了船体的比重。该潜艇在水下调整其船体方位的过程中，配置于该船体前部和后部中的平衡罐中水银数量的增加或者减少，使该船体的重心转移至所说的浮力中心之下。该潜艇水下航行时，一组蓄电池驱动一个螺旋桨，由此获得推进力。

最近人们希望生产适合于水下油田维护、浅海区域海洋学调查、鱼场搜索，所谓海洋贮存场的工作，水下运输、以及其他目的的商品化的潜艇。但是，现有潜艇的下述缺点很难满足上述要求。首先，该潜艇水下运动中很大程度依赖所说的浮力箱。为了使其具有装载各种设备或者运送大量货物的能力，需要提供大型的浮力箱。这样，该潜艇的船体体积越来越大。由于船体很大，所说的螺旋桨也须增大，结果增加了蓄电池的重量。此外，为了把很重的设备或者收集物可以在水下从一地运往另一地，该潜艇需要另外一个浮力箱。其结果该潜艇的船体体积还需要进一步增大。另外，为了使该潜艇在水下装载物品或者货物，需要在前部和后部的平衡罐中装入大量的水银，以使调节 船体的重心。在由水银平衡罐进行方位控制的调节中，所说的前部和后部的平衡罐由一个通管彼此相连，水银通过该管在前后平衡罐之间流动。其结果在该船体上产生转矩。当控制船体保持水平位置时，则水银停止所说的流动，船体保持水平位置，从而船体的重心位于浮力中心之下。为了便于装卸而使装载的货物置于船体某个位置，例如船舷时，水限的数量还需增加。因此，必然导至增加船体的重量。其结果增加了船体的摩擦阻力，影响水下航行的能力。

其次，所说的现有的潜艇采用通过一组蓄电池驱动用于水下航行的螺旋桨的结构。该蓄电池通常具有较大的重量和体积，这就需要船体增加其浮力，因此，该船体的体积进一步增大。

因此，本发明的首要的目的是提供一个具有运送各种货物，例如设备，和各种材料能力的，以及通过配置所说的小型浮力箱和小型内装水银平衡罐以减小所说水下航行船体体积的潜艇。

本发明的第二个目的是提供一个装有若干水下航行推进器的潜艇，所说的推进器由取代通常很重的蓄电池的高压流体驱动。

鉴于上述以及其他的目的，按照本发明所述的潜艇包括一个具有第一、第二和第三外壳部分的船体。所说的第一，第二外壳部分分别具有开口端。该第二外壳部分通过第一外壳部分的开口端可运动地插入所说的第一外壳部分中。所说的第三外壳部分也通过第二外壳部分的开口端可运动地插入所说的第二外壳部分。在所说第一和第二外壳部分之间和所说第二和第三外壳部分之间分别提供了防水密封装置。所说的船体上安装用于水下航行的推进器。所说的潜艇进一步包括若干用于驱动该推进器的推进器驱动装置和若干用于该第二和第三外壳部分相对船体轴向运动的外壳部分驱动装置。该第二和第三外壳部分中的一个或者两者由所说外壳驱动装置驱动运动，以便船体总排水量 增加或者减小。所说的第三外壳部分由该外壳部分驱动装置驱动运动以便伸出或收回，以此转移该潜艇的重心，使其位于该潜艇浮力中心之下。

为了获得预想的效果，所说的推进器驱动装置包括一个输入一种高压流体的气缸和一个由该高压流体驱动的往复运动的活塞。所说的推进器适合于随着该活塞的运动完成推水的动作。

按照上文所述的潜艇，所说的第二和第三外壳部分中的一个或者两者由所说外壳驱动装置驱动运动，以使调整该船体的整体长度，因此，增加或减少了所说潜艇的排水量。同样，所说第三外壳部分由所说外壳驱动装置驱动运动，以便使重心转移至位于浮力中心之下。上文所述的第二外壳部分的运动保证了浮力大范围地增加或减少。由于该第二外壳部分配置于该船体中部，所说的重心不会由于该第二外壳部分的运动而大范围地转移。然而，由于所说的第三外壳部分位于该船体的尾部，所说的重心能够随着该第三外壳部分的运动而转移。

在包括气缸和活塞的推进器驱动装置中，一种高压流体输入该气缸以便该流体压力导至推进器完成推水动作。因此，不需要使用蓄电池作为主动力源就可以获得推进力。

通过对将要叙述的或将在权利要求书中指明的实施例的理解本发明的其他的和进一步的目的将很明显。在将本发明应用于实际时，熟悉该技术的人员将看到说明书中未提到的各种优点。

在附图中：

图1是按照本发明所述实施例的一种潜艇的侧视图;

图2是潜艇的局部顶视图;

图3是局部侧视图，表示该潜艇最大限度伸出的船体;

图4是局部剖视图，表示在该船体最大限度收回状态下，作为防 水密封装置的密封件;

图5是推进器和推进器驱动装置的剖面图;

图6是包括图5所示的推进器和推进器驱动装置的推进器推进机构的剖视图;

图7是构成推进器的构架件的局部透视图;

图8是所说推进器的前视图。

现在，参考附图说明本发明的一个实施例。首先参考图1-3，参考编号1表示一个由三个外壳部分2、3和4组成的潜艇船体。第一外壳部分2在其后端形成一个开口。第二外壳部分3通过该后端开口插入第一外壳部分2，使得可以轴向地移动。该第二外壳部分3分别在其前端和后端形成开口。第三外壳部分4通过第二外壳部分后端的开口插入第二外壳部分3，使得可以轴向地移动。所说第三外壳部分4在其前端形成一个开口。两个作为外壳部件驱动装置的液压缸5安装在所说第一外壳部分2上。液压缸5相应的两个杆5a在第二外壳部分3前端开口的一个区域与第二外壳部件3相连。同样，在所说的第二外壳部分3中，两个液压缸6安装在该外壳部分前端开口的一个区域上。在第一和第二外壳部分2和3之间配置一个起防水密封装置作用的密封件7，以便密封该两个外壳部分之间的空间，不使其进水。

所说的密封件7的结构将在下文叙述。

图4中编号8和9分别表示用结扎的圆筒形弹性材料成形的外圆筒和内圆筒。所说的外圆筒8和内圆筒9分别固定于第一外壳部分2的内表面和第二外壳部分3的外表面。润滑层部分8a和9a被分别加外圆筒8和内圆筒9的面上并互相接触。编号10表示一个由结扎的圆筒形柔性材料形成的防水密封部件。所说的防水密封部件10 的一端固定于第一外壳部分2开口端的内周缘2a上，而另一端固定于第二外壳部分3的前端外周缘3a上。防水密封部件10的中间部分是弯折的。当第二外壳部件3轴向移动时，所说的润滑层部分8a和9a产生滑动位移，同时防水密封部件10的弯折的中间部分的位置产生移动，从而使所说外壳部分2和外壳部分3的内部保持不进水的状态。用与上文所述相同的方法，在所说外壳部分3和4之间安装另外一个密封件7。所说船体1的外壳部分3和4这样移动，以使其整体长度增加或减少，同时保持所说的不进水状态。所说的外壳部分3和4的运动由安装在第一外壳部分2前部内的作为控制装置的微型计算机11控制。此外，该运动也可人工控制。当操作人员将指令输入所说的微型计算机11时，该计算机按照预定的程序驱动液压缸5和6或者其中之一工作，或者两者一起工作，从而控制所说的第二和第三外壳部分3和4或者其中之一运动，或者两者一起运动。由此，所说的微型计算机11执行了上浮速度，下潜速度以及平衡的控制。

两个推进器推进机构12分别安装在所说第一外壳部分2两侧的墙板上。这两个推进器推进机构12可以沿图1所示箭头A的方向及其相反的方向独立地转动。如图6所示，每一个推进器推进机构12包括一个外壳15、一个推进器驱动装置16和一个水下航行推进器17，该外壳15的前端有一个进水口13，后端有一个出水口14，该推进器驱动装置16被安装在外壳15内，该水下航行推进器17受推进器驱动装置16驱动。图5表示推进器驱动装置16的内部结构。编号18表示一个气缸室。该气缸室18中配置一个活塞19和一个与该活塞19整体连接的活塞杆21。该活塞杆21的尾端通过气缸室18墙板上形成的开孔20向外伸出。空气进口阀22和出口 阀23安装于气缸室18的一端，以便分别与通过一个支承部件16a伸入船体1的进气管24和排气管25相连。所说船体1内部安装一个内燃机、一个由该内燃机驱动用以提供压缩空气（作为高压液体）的压缩机和一个压缩空气储罐（图中均未示出）。压缩空气由所说的储罐通过进气管24和进气阀22输入气缸室18，以便驱动活塞19。当活塞19处于回程时，所说的空气从气缸室18通过排气阀23和排气管25排入船体1。在所说的活塞杆21中形成的一个贮气筒26通过一个连接孔27与一个加压通路28相连，以便与通过推进器驱动装置16的支承部件16a延伸的加压管29相连。这样，就可以向该气缸18中的活塞杆侧和贮气筒26加压。因此，就该活塞杆21处于回程的情况而言，即使气缸室18中活塞杆侧的压力减少，该活塞杆21和所说开口20之间也会保持不进水的状态。

在所说的推进器驱动装置16和活塞杆21末端之间悬挂若干用于回程运动的弹性体30，以便迫使活塞杆21沿回程方向运动。参见图7，每一个推进器17包括若干各自内部具有加强筋31a的构架31和一个由柔性材料制成的薄片构件32。所说的构件31均具有弯曲的三角锥形的形状并且径向地排列。所说的薄片构件31随着连接于骨架31的内表面。这样，该推进器17就具有一种通常为伞形的形状。推进器17固定在所说活塞杆21的向外伸出端上，随着活塞杆21的推出，推进器17向后推水。当活塞杆21处于回程时，所说的构架31弯曲以便与薄片构件32一起收缩。这样就减少了水的阻力。

参见图1，编号33表示一个用于海面上航行的螺旋桨。该螺旋浆33配置于第三外壳部分4的后端下部，安装在插入船体1的驱动轴34上。该驱动轴34与用以提供压缩空气的内燃机旋转轴相连。 一个舵35位于螺旋桨33的后面，安装在第三外壳部分4上。

一个由透明塑料制成的承载部件36安装在所说船体1的船头上。该承载部件36在其上部有一个开口并且形成一个腔体。该承载部件36在底板和周围墙板中还具有许多通水孔。在所说的船体1和承载部件36之间配置一个水下重量检测器37以便测出装在承载部件36上的物体的水下重量，该水下重量是由装在承载部件36上的物体重量减去浮力值而得到的。编号38表示一个配置在第一外壳部分2前端上部的驾驶员座位。配置驾驶员座位38的外壳部分2的位置上还配置了许多耐水设备（图中未示出）。这些设备包括一个作为用于驱动第二和第三外壳部分3和4的液压设备的储能器、一个液压传动系统、一个液压马达、一个变容积液压泵、液压工作介质、若干压力控制阀、一个液压增压器、油罐、若干小型高效电池、若干作为主要液压动力源的压缩空气瓶和若干用于检测那些控制外壳部分3和4运动的其它辅助设备状态的控制设备。所说的控制设备还包括一个用于驱动所说的推进器推进机构12的高压流体储能器、一个增压器、若干流体阀操作速度控制装置、若干流体和流体压力控制装置和若干操作其他推进装置的设备。所说的潜艇还装备了若干用于操作液压单元和液压系统的操作设备，这些单元和系统在该潜艇水下航行状态下驱动推进器推进机构12上下转动，以及所说的控制潜艇的微型计算机11，该微型计算机在水压计（图中未示出）测得的海水深度值的变化使驾驶员面临危险的情况下根据信号控制该潜艇。所说的潜艇还装备了用于测定该潜艇水下方位的罗盘、采用若干小型平衡罐的水平方位控制装置、内部压力控制装置、水下电话系统、深度指示器、航速表、探照灯操纵开关、其他用于驾驶该潜艇的设备，小型高效电池以及类似装置。所说的驾驶者身着驾驶防护服坐在驾驶员座位38上驾驶该潜艇。编号39表示一个 位于所说第三外壳部分4后部的座仓，该仓39中安装了各种测量设备（图中未示出）。所说第一和第三外壳部分2和4的上部分别配置了仓口40和41。每个仓口40和41都作所说船体1内部的进口和出口。船体1上安装了若干备用的内装水银的小型平衡罐（图中未示出）和若干作为备用动力源的高压气瓶（图中未示出）。

现在说明本实施例的潜艇的操作过程。首先，一个内燃机（未示出）驱动所说螺旋桨33旋转以便在海上驱动该潜艇到指定的执行潜水的水域。在海上航行的过程中，控制船体1，使所说的第二和第三外壳部分3和4最大程度地向外伸出，如图3所示。这样，就使该潜艇的排水量增加到最大值以获得满意的浮力。当该潜艇在海上航行时，由所说内燃机供给的压缩空气预先贮存于储罐中。

当一个潜水指令输入微型计算机11时，该计算机工作，按照预定的程序控制液压缸5和6，在该计算机程序中，潜艇下潜速度受到控制，以防止水压的突然变化并防止操作者面临危险，从而水平移动所说的第二和第三外壳部分3和4以减少浮力。于是船体1收缩以便重心转移至浮力中心下面，然后该潜艇开始下潜。

随后，驱动推进器驱动装置16。每一个推进器驱动装置16的气缸室18上的进气阀22打开，并且其排气阀23关闭，以便将压缩空气由压缩空气储罐通过进气管24供给到气缸室18。这样，活塞19和活塞杆21如图5所示向右方向克服弹性体30的恢复力伸出。于是每个推进器17向后推水以借助反作用力获得所说的推进力。然后，当进气阀关闭而排气阀打开时，弹性体30产生的恢复力如图5所示向左拉回所说的活塞杆19，气缸室18中的压缩空气通过排气管25排入船体1，推进器17随着活塞19和活塞杆21的运动向左退回，如图5所示。所说推进器17的构架31可以导至弯曲， 以便水对构架31和薄片构件32产生的阻力最大限度地减小。所说的进排气阀22和23的开闭动作不断地重复进行，由此在水下驱动该潜艇。该潜艇的水下驱动速度的变化可以由供应到气缸体18的空气压力的增减，或者由每个进出气阀22和23开闭周期速度的增减加以控制。在水下航行期间，当所说的推进器推进机构12旋转地运动到近似垂直的位置时，每一个外壳15在潜艇前进方向上急剧地受到水的阻力，这样，使船体1刹车。当所说的推进器推进机构12旋转运动，以致其每一个前部都位于下部或上部的极限位置时，可以获得下潜或上浮的推动力。另外，当一个推进器推进机构12旋转运动以至其前部指向潜艇船首，而另一个推进器推进机构12的前部指向船尾，则船体1转向。

当该潜艇潜到海底时，物品例如被装到船体1的负载仓36中。所装物品的水下重量值可以由水下重量检测器37测出。在上浮情况下的手动操作中，操作者操作液压缸5动作，使其逐渐地伸出。当船体1开始上浮时，所说的液压缸6逐渐地伸出。液压缸5和6调整该潜艇的状态，使船体1从海底上浮稍许时保持水平状态。如果所说的液压缸5和6的操作不能保持船体1处于水平位置，可以应用小型平衡罐（未示出）。一经完成船体1状态的调整工作，一个指令就会输入编好程序的微型计算机11，使该潜艇按照不使人身受到危险的速度上浮。当所说的潜艇浮上水面时，控制其产生最大的排水量。是否应用作为辅助动力源的高压贮气瓶可随情况而定。

按照上文所描述的实施例，所说的潜艇船体1包括三个外壳部分2、3和4。第二和第三外壳部分3和4由所说的液压缸5和6驱动，以便使该潜艇的整体浮力增加或减小。此外，所说的第三外壳部分4的运动导至所说的重心转移至所说的浮力中心之下。相应地，由 于在海中船体1的容积可以减小，水相对于该船体1的摩擦阻力可以减小。因此，减小了水下航行时推进器推进机构12的负载。另一方面，由于随着装载物品的增加船体1可以伸出以获得较大的浮力，该潜艇不需要配置大型浮力箱或者大型的平衡罐。

作为高压流体介质的压缩空气驱动气缸室18中的活塞19往复地运动，以便推进器17向后排水，由此获得所说船体1的推进力。因此，在本发明所述的潜艇中，不需要现有技术中用作主要动力源的蓄电池。此外，由于减少了浮力箱的数目并且船体1可以变得较小，减少了水对船体1的摩擦阻力。

由于所说的第二和第三外壳部分3和4是可移动的，所说的船体1可以获得较小的长度，从而获得较小的体积。其结果，节省了安放潜艇的空间，并且便于潜艇的搬运。

由于减轻了该船体1的重量，本发明所述的潜艇可以用作两船，即一种用于水面高速航行的水翼船和具有潜水能力以及类似功能的船。

虽然上文所述的实施例中所说的第一外壳部分一侧作为该潜艇的前部，所说的推进器推进机构12也可以这样安装，使每个推进器17在上文实施例所述的相反方向推水。这样，所说的第三外壳部分一侧就作为该潜艇的前部。

在上文所述的实施例中，在第二和第三外壳部分3和4处于收缩的状态下，该船体1的长度确定为5-10米。但是，船体1的长度可以大于或小于上述值。

上文所述的说明和附图仅仅解释了本发明的构思，并不能理解为具有限定的含义。只有权利要求书的范围才确定本发明的保护范围。

Claims (2)

1、一种潜艇，其中，若干布置在船体上用于水下航行的推进器由推进器驱动装置驱动，其特征是，所述船体具有一个带有开口端的第一外壳部分，一个带有第一和第二开口端的第二外壳部分，上述第二外壳部分可以移动地使上述第一开口端插入上述第一外壳部分的开口端，一个第三外壳部分可以移动地插入第二外壳的上述第二开口端，在第一外壳部分和第二外壳部分之间以及第二外壳部分与第三外壳之间分别设有防水密封装置，设有外壳驱动装置，用于驱动所述第二和第三外壳部分，上述外壳驱动装置驱动上述第二和第三外壳部分之一或两者运动，以便增加和减小船体长度，上述外壳驱动装置驱动上述第三外壳部分，以便使潜艇的重心转移使之位于潜艇浮力中心之下。

2、按照权利要求1所述的潜艇，其特征是，所述推进器驱动装置包括一个输入一种高压流体驱动的往复运动的活塞，并且使每个所述推进器适于随着所述活塞的运动往复运动，以便完成推水的动作。

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