CN102954277B - 一种无人潜航器进气浮阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下无人潜航器的进气设备，具体地说是一种无人潜航器进气浮阀装置，包括进气筒及浮子，其中进气筒的一端密封，另一端与安装对象密封连接，在进气筒上、沿周向均布有多个进气口，外界空气由所述进气口进入、经进气筒进入安装对象内；所述浮子套设在进气筒上，该浮子相对进气筒上升或下降，所述进气口的开关通过浮子的升降控制。本发明采用浮子随水位变化而自动升降来控制进气口的开关，结构简单、性能可靠、不依赖外界能源和控制系统。

Description

一种无人潜航器进气浮阀装置

技术领域

本发明涉及水下无人潜航器的进气设备，具体地说是一种无人潜航器进气浮阀装置。

背景技术

以内燃机为主动力源的水下无人潜航器属于一种新型的水下机器人。水下机器人作为一种水下观测、作业平台，已经广泛应用于各种水下场所，在各种水下场所中得到了广泛的应用。

传统的水下机器人采用蓄电池或外接电源作为动力，使用过程中不需要从空气中吸入大量新鲜空气。这种传统的水下机器人无法实现水下高速度(仅为3～5节)、长航时(仅为十几小时)、长航程航行(仅为一、两百海里)。而以内燃机为动力的新型水下无人潜航器由于采用内燃机为动力，可以实现水下高速度(可达30节)、长航时(可达一个月或数月)、长航程航行(可达上千至数千海里)。

以内燃机为动力的水下无人潜航器长时间在水下航行，内燃机燃烧需要充足的氧气，而潜航器长时间在水下航行无法直接吸气，这就需要解决潜航器水下航行进气这个核心问题。同时，由于水面受到风等作用时会产生波浪，加上潜航器自身近水面定深航行的状态变化会导致桅杆进气口经常淹没在水中为进气带来危险。

发明内容

为了解决以内燃机为动力的水下无人潜航器在工作过程中安全可靠地进气问题，本发明的目的在于提供了一种无人潜航器进气浮阀装置。该进气浮阀装置不依赖能源与控制系统，仅靠自身机械结构实现进气及防水保护功能，通过随动调整浮子的位置实现进气口的关闭，进而实现安全可靠地进气。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括进气筒及浮子，其中进气筒的一端密封，另一端与安装对象密封连接，在进气筒上、沿周向均布有多个进气口，外界空气由所述进气口进入、经进气筒进入安装对象内；所述浮子套设在进气筒上，该浮子相对进气筒上升或下降，所述进气口的开关通过浮子的升降控制。

其中：所述进气筒的一端密封连接有保护罩；所述浮子包括浮子上盖、浮子外筒、浮子内筒及浮子下盖，其中浮子内筒套在进气筒的外面、可沿进气筒的轴向上下移动，浮子内筒的上下两端分别螺纹连接有浮子上盖及浮子下盖；所述浮子内筒的外侧设有浮子外筒，该浮子外筒位于浮子上盖及浮子下盖之间，在浮子外筒与浮子内筒之间填充有泡沫塑料；所述泡沫塑料与浮子外筒的内壁通过树脂胶接为一体；所述进气筒的一端螺纹连接有第一连接件，该第一连接件的一端与进气筒的内壁通过O形密封圈密封，第一连接件的另一端与所述保护罩密封固接；所述进气口位于第一连接件的下方；所述进气筒的一端沿径向钻有螺孔，螺孔内安装有锁定第一连接件旋转角度的紧定螺钉；所述第一连接件沿轴向的截面为“T”形，其中“T”形的横边与保护罩通过连接螺栓固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈的密封槽；在第一连接件与保护罩之间设有第一密封垫；所述进气筒的另一端螺纹连接有第二连接件，该第二连接件的一端与进气筒的内壁通过O形密封圈密封，另一端与所述安装对象密封固接；所述进气筒的另一端沿径向钻有螺孔，螺孔内安装有锁定第二连接件旋转角度的紧定螺钉；所述第二连接件中间开有通孔，沿轴向的截面为“T”形，其中“T”形的横边与安装对象通过连接螺栓固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈的密封槽；在第二连接件与安装对象之间设有第二密封垫。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明采用浮子随水位变化而自动升降来控制进气口的开关，结构简单、性能可靠、不依赖外界能源和控制系统。

2.本发明采用泡沫塑料以及尼龙材料制作的浮子，整体成本低廉。

3.本发明采用上下端盖夹持泡沫塑料的方法固定浮子，从而实现浮子零件可随时拆卸、维修、更换，使用方便。

4.本发明的进气筒上下连接端均可拆卸，从而实现浮子整体可随时拆卸、维修、更换，使用方便。

5.本发明的浮子可根据使用区域波浪状况调整高度进而调整浮力调节能力来适应不同的海域，属于系列化产品。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图；

图2为图1的A-A剖视图；

图3A为本发明的结构原理图之一；

图3B为本发明的结构原理图之二；

图3C为本发明的结构原理图之三；

图3D为本发明的结构原理图之四；

其中：1为保护罩，2为连接螺栓，3为第一密封垫，4为第一连接件，5为紧定螺钉，6为O形密封圈，7为进气筒，8为进气口，9为浮子上盖，10为浮子外筒，11为浮子内筒，12为浮子下盖，13为泡沫塑料，14为第二连接件，15为第二密封垫，16为安装对象。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2所示，本发明包括保护罩1、进气筒7及浮子，其中浮子包括浮子上盖9、浮子外筒10、浮子内筒11及浮子下盖12；进气筒7为中空的圆柱结构，垂直设置，为金属(可为铝合金)圆筒，在进气筒7的上下两端分别攻有内螺纹。进气筒7的一端(上端)螺纹连接有第一连接件4，该第一连接件4中间开有通孔，沿轴向的截面为“T”形，其中“T”形的横边与保护罩1通过连接螺栓2固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈6的密封槽，第一连接件4通过O形密封圈6与进气筒7一端的内壁密封；在第一连接件4与保护罩1之间设有第一密封垫3，由连接螺栓2固定，以实现保护罩1的可靠安装。进气筒7的另一端(下端)螺纹连接有第二连接件14，以便需要更换整个浮阀的时候能够方便的拆卸；该第二连接件14中间开有通孔，沿轴向的截面为倒置的“T”形，其中“T”形的横边与安装对象16通过连接螺栓2固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈6的密封槽，第二连接件14通过O形密封圈6与进气筒7另一端的内壁密封；在第二连接件14与安装对象16之间设有第二密封垫15，由连接螺栓2固定，以实现浮阀可靠地安装在安装对象16上。在进气筒7的两端分别沿径向钻有螺孔，螺孔内安装有锁定第一、二连接件4、14旋转角度的紧定螺钉5。

在进气筒7上、沿周向均布有多个进气口8(本实施例为六个)，以供进气，所述多个进气口8靠近进气筒7一端、位于第一连接件4的下方，外界空气由进气口8进入、经进气筒7穿过第二密封垫15进入安装对象16内。

浮子套设在进气筒7上，该浮子可相对进气筒7上升或下降，所述进气口8的开关通过浮子的升降控制；浮子包括浮子上盖9、浮子外筒10、浮子内筒11及浮子下盖12，其中浮子内筒11套在进气筒7的外面、可沿进气筒7的轴向上下移动，浮子内筒11的上下两端分别螺纹连接有浮子上盖9及浮子下盖12；所述浮子内筒11的外侧设有浮子外筒10，该浮子外筒10位于浮子上盖9及浮子下盖12之间，在浮子外筒10与浮子内筒11之间填充有泡沫塑料13，该泡沫塑料13与浮子外筒10的内壁通过树脂胶接为一个整体，并与浮子内筒11分离，保证可拆卸。

本发明的工作原理为：

由浮子上盖9、浮子外筒10、浮子内筒11、浮子下盖12以及泡沫塑料13组成的浮子可以沿进气筒7的轴向上下自由滑动，浮子上盖9、浮子外筒10、浮子内筒11、浮子下盖12均采用尼龙制作，加上泡沫塑料13使得整个浮子的密度远小于水，从而实现浮子随水位的变化随动变化。用树脂将泡沫塑料13与浮子外筒10胶接到一块成为一个整体并与浮子内筒11分离，保证了浮子可拆卸、可更换。

如图3A～3D所示，正常情况下水位在安装对象16下，此时水位未到浮子的高度。空气沿着进气口8进入进气筒7，穿过第二密封垫15进入安装对象16内。

如果遇到波浪，则水位会产生变化，如果水位超过了安装对象16的上端面位置、达到了浮子的位置，则此时浮子在水的浮力以及浮子自身重力作用下会沿着进气筒7随着水位的变化而上下滑动，在浮力作用下能够保证水位始终不淹没浮子；如果水位上升大，则浮子会开始从下至上逐渐挡住进气口8，这样就能够保证进气口8始终不会接触水从而保证进气口8的安全；如果水位过高则进气口8完全被浮子挡住，从而实现进气口8的安全。轻质复合材料(如如玻璃钢或碳纤维)制作的轻质保护罩1可以起到防止浪花飞溅进入进气口8的作用，保护罩1与浮子联合作用保证进气口8的安全。

本发明适用于需要给水下潜航器提供实时进气防水保护，要求不依赖外界能源及控制仅依靠自身的机械结构实现防水保护，并要求结构简单可靠的内燃机为动力的水下潜航器。

Claims (9)

1.一种无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：包括进气筒（7）及浮子，其中进气筒（7）的一端密封，另一端与安装对象（16）密封连接，在进气筒（7）上、沿周向均布有多个进气口（8），外界空气由所述进气口（8）进入、经进气筒（7）进入安装对象（16）内；所述浮子套设在进气筒（7）上，该浮子相对进气筒（7）上升或下降，所述进气口（8）的开关通过浮子的升降控制；所述浮子包括浮子上盖（9）、浮子外筒（10）、浮子内筒（11）及浮子下盖（12），其中浮子内筒（11）套在进气筒（7）的外面、可沿进气筒（7）的轴向上下移动，浮子内筒（11）的上下两端分别螺纹连接有浮子上盖（9）及浮子下盖（12）；所述浮子内筒（11）的外侧设有浮子外筒（10），该浮子外筒（10）位于浮子上盖（9）及浮子下盖（12）之间，在浮子外筒（10）与浮子内筒（11）之间填充有泡沫塑料（13）。

2.按权利要求1所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述进气筒（7）的一端密封连接有保护罩（1）。

3.按权利要求1所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述泡沫塑料（13）与浮子外筒（10）的内壁通过树脂胶接为一体。

4.按权利要求2所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述进气筒（7）的一端螺纹连接有第一连接件（4），该第一连接件（4）的一端与进气筒（7）的内壁通过O形密封圈（6）密封，第一连接件（4）的另一端与所述保护罩（1）密封固接；所述进气口（8）位于第一连接件（4）的下方。

5.按权利要求4所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述进气筒（7）的一端沿径向钻有螺孔，螺孔内安装有锁定第一连接件（4）旋转角度的紧定螺钉（5）。

6.按权利要求4所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述第一连接件（4）沿轴向的截面为“T”形，其中“T”形的横边与保护罩（1）通过连接螺栓（2）固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈（6）的密封槽；在第一连接件（4）与保护罩（1）之间设有第一密封垫（3）。

7.按权利要求1或2所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述进气筒（7）的另一端螺纹连接有第二连接件（14），该第二连接件（14）的一端与进气筒（7）的内壁通过O形密封圈（6）密封，另一端与所述安装对象（16）密封固接。

8.按权利要求7所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述进气筒（7）的另一端沿径向钻有螺孔，螺孔内安装有锁定第二连接件（14）旋转角度的紧定螺钉（5）。

9.按权利要求7所述的无人潜航器进气浮阀装置，其特征在于：所述第二连接件（14）中间开有通孔，沿轴向的截面为“T”形，其中“T”形的横边与安装对象（16）通过连接螺栓（2）固接，“T”形竖边的外表面上沿周向开有容置O形密封圈（6）的密封槽；在第二连接件（14）与安装对象（16）之间设有第二密封垫（15）。