CN103057682B - 一种基于深度控制的水下航行体保护装置及方法 - Google Patents
一种基于深度控制的水下航行体保护装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于水下航行体的航行安全保护技术领域，具体地说是一种基于深度控制的水下航行体保护装置及方法。该装置包括机械式深度检测装置、电磁铁、压铁、供电回路及检测回路，其中机械式深度检测装置和电磁铁安装在水下航行体的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，机械式深度检测装置和电磁铁串连在同一个供电回路中，电磁铁在供电回路供电时将压铁吸附于其表面，供电回路通过检测回路与水下航行体的主控计算机连接。该方法是在水下航行体外部水的压力达到触发水压时，机械式深度检测装置的常闭触点断开，电磁铁的供电回路断开，电磁铁吸附的压铁脱离水下航行体，水下航行体产生较大正浮力和抬艏力矩，自动上浮。本发明装置结构简单，工作可靠，独立于水下航行体的控制系统，有效保护水下航行体的安全。
Description
技术领域
本发明属于水下航行体的航行安全保护技术领域，具体地说是一种基于深度控制的水下航行体保护装置及方法。
背景技术
通常情况下，水下航行体的各种电子设备均安装在干式的耐压舱内，耐压舱的强度以及密封性能是水下航行安全的基本保障。水下航行体执行任务在一定深度航行时，一般以压力传感器检测的外部压力换算为水深作为控制的目标，因此实际航行深度在很大程度上依赖传感器的数据。在传感器发生损坏，或检测到错误的深度数据时，或航行控制系统发生故障时，水下航行体可能会航行在超过耐压壳体承压能力范围的水深，造成耐压壳体的损坏或密封失效，从而造成设备损坏甚至沉没的严重后果。因此水下航行体的航行安全保护系统，是水下航行必备的系统。目前，航行安全保护系统主要依赖于水下航行体的主控计算机，由主控计算机判断航行过程中发生的各种意外情况，上浮至水面保护水下航行体的安全，这种保护方法的缺点在于主控计算机发生故障时，或者供电系统发生故障时，主控计算机不能正常工作，因此，航行安全失去了保障。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基于深度控制的水下航行体保护装置及方法。该保护装置结构简单，工作可靠，独立于水下航行体的控制系统，可有效保护水下航行体的安全。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于深度控制的水下航行体保护装置，包括机械式深度检测装置、电磁铁、压铁、供电回路及检测回路，其中机械式深度检测装置和电磁铁安装在水下航行体的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，所述机械式深度检测装置和电磁铁串连在同一个供电回路中，所述电磁铁在供电回路供电时将压铁吸附于其表面，所述供电回路通过检测回路与水下航行体的主控计算机连接。
所述机械式深度检测装置包括滑杆、橡胶膜、压环、基体、触头组、弹簧、调整杆、电连接器及壳体，其中基体安装在水下航行体的耐压壳体上，所述橡胶膜通过压环压紧在基体的一端上、并与水下航行体的外部水接触，所述基体的另一端连接有壳体，所述调整杆的一端与壳体连接，另一端插入壳体内、并依次套设有弹簧和滑杆，所述滑杆可沿调整杆的轴向滑动，滑杆的一端穿出基体与橡胶膜抵接，另一端与弹簧抵接、并通过轴肩与基体的另一端轴向定位，所述滑杆的轴肩与基体的另一端之间设有触头组，所述触头组通过导线与安装在壳体上的电连接器连接，所述滑杆在水下航行体外部水的压力大于弹簧的弹力时，向压缩弹簧的方向滑动，实现触头组断开。
所述电磁铁包括绝缘套、线圈、铁芯及外壳，其中线圈缠绕在绝缘套上，所述铁芯插设在绝缘套内，所述外壳的一端为敞开式，所述铁芯、绝缘套及线圈容置于外壳内，所述外壳安装在水下航行体的耐压壳体上、并敞口端与水下航行体的外部水接触。
所述外壳的敞口端处，绝缘套分别与外壳及铁芯密封连接，所述外壳与水下航行体的耐压壳体密封连接。
所述电磁铁安装在水下航行体的艏部下侧。所述电磁铁为多个，多个电磁铁并联、并同时吸附一个压铁。
所述压铁被电磁铁吸附的一侧为平面、另一侧的形状与水下航行体的线型吻合，所述压铁的一侧平面上开设有垂直于平面的导向孔。
所述供电回路独立于水下航行体的主控计算机，由24V直流电源供电。
所述检测回路与机械式深度检测装置和电磁铁之间的供电回路连接。
机械式深度检测装置和电磁铁安装在水下航行体的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，机械式深度检测装置和电磁铁串连在同一个供电回路中，电磁铁在供电回路供电时将压铁吸附于其表面，供电回路通过检测回路与水下航行体的主控计算机连接；在水下航行体外部水的压力达到触发水压时，机械式深度检测装置的常闭触点断开，电磁铁的供电回路断开，电磁铁吸附的压铁脱离水下航行体，水下航行体产生正浮力和抬艏力矩，自动上浮。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明结构简单，工作可靠，独立于水下航行体的控制系统，可有效保护水下航行体的安全。
2.本发明可通过安装不同刚性系数的弹簧预先标定为不同的值，从而对应不同的保护水深。
附图说明
图1为本发明的原理示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明中机械式深度检测装置的结构示意图；
图4为本发明中电磁铁的结构示意图；
图5为本发明中压铁的结构示意图；
图6为本发明中电磁铁吸附压铁状态示意图；
其中：1为机械式深度检测装置，2为电磁铁，3为压铁，4为供电回路，5为检测回路，6为滑杆，7为橡胶膜，8为压环，9为基体，10为触头组，11为弹簧，12为调整杆，13为电连接器，14为壳体，15为绝缘套，16为线圈，17为铁芯，18为外壳，19为主控计算机，20为电源，M为外部水压。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1、图2所示，本发明包括机械式深度检测装置1、电磁铁2、压铁3供电回路4及检测回路5，其中机械式深度检测装置1和电磁铁2安装在水下航行体艏部的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，电磁铁2位于水下航行体的下侧。机械式深度检测装置1和电磁铁2串连在同一个供电回路4中，供电回路4由24V直流电源20供电，即采用+24VDC的电池供电，独立于水下航行体的主控计算机19。电磁铁2在供电回路4供电时将压铁3吸附于其表面。电磁铁2的正极与水下航行体的主控计算机19连接，形成检测回路5，用于检测供电回路4的供电状态。
如图3所示，机械式深度检测装置包括滑杆6、橡胶膜7、压环8、基体9、触头组10、弹簧11、调整杆12、电连接器13及壳体14，其中基体9安装在水下航行体的耐压壳体上，橡胶膜7通过压环8压紧在基体9的一端上、并与水下航行体的外部水接触，基体9的另一端连接有壳体14。调整杆12的一端与壳体14螺纹连接，另一端插入壳体14内、并依次套设有弹簧11和滑杆6，滑杆6可沿调整杆12的轴向滑动，滑杆6的一端穿出基体9与橡胶膜7抵接，另一端与弹簧11抵接、并通过轴肩与基体9的另一端轴向定位，滑杆6的轴肩与基体9的另一端之间设有触头组10，触头组10通过导线与安装在壳体14上的电连接器13连接。滑杆6在水下航行体外部水的压力大于弹簧11的弹力时，向压缩弹簧11的方向滑动，实现触头组10断开。
如图4所示，电磁铁2为水密结构，包括绝缘套15、线圈16、铁芯17及外壳18，其中铁芯17和外壳18为良好的导磁材料，绝缘套15为不导磁材料。线圈16采用漆包线、并缠绕在绝缘套15上，铁芯17插设在绝缘套15内，外壳18的一端为敞口式，铁芯17、绝缘套15及线圈16容置于外壳18内，外壳18安装在水下航行体的耐压壳体上、并敞口端与水下航行体的外部水接触。外壳18的敞口端处，绝缘套15分别与外壳18及铁芯17密封连接，外壳18与水下航行体的耐压壳体密封连接。线圈16在电流的作用下产生磁场，通过铁芯17、外壳18形成磁回路，对压铁3产生吸力。
如图5所示，压铁3被电磁铁2吸附的一侧为平面、另一侧的形状与水下航行体的线型吻合，被吸附后形成完整的流线型外形。压铁3的一侧平面中间开设有垂直于平面的导向孔，该导向孔与电磁铁2上有的销轴配合，防止压铁3移动。
如图6所示，本实施例采用两个电磁铁2并联连接，两个电磁铁2同时对一个压铁3吸附。可根据实际使用状态调整电磁铁2的数量，根据电磁铁2的吸力大小，吸附压铁3的质量大小确定电磁铁2的数量。
一般水下航行体在水下正常航行的控制能力都具有一个范围，即衡重参数的范围：包括浮力状态、和质心与浮心的相对位置关系。本发明主要作用是改变水下航行体的衡重参数，使水下航行体失去航行的能力被迫上浮，从而保证航行体的安全。
本发明的工作原理是：
水下航行体正常航行情况下，机械式深度检测装置1的触头组10的触点闭合，电磁铁2通过外部供电产生吸力，将压铁3吸附于其表面。当电子式深度计发生故障返回错误数据时，或者主控计算机19产生故障导致水下航行体航行深度超过设定工作深度时，机械式深度检测装置1在外部水压作用下，常闭触头组10断开，电磁铁2的外供电断开，失去吸力，压铁3在自身重力作用下脱离水下航行体，从而使航行体产生较大的正浮力。由于本发明布置在水下航行体的艏部，压铁3脱离后，产生较大的抬艏力矩，水下航行体在正浮力和抬艏力矩的作用下，实现无动力上浮至水面，避免了超深度航行损坏耐压壳体的可能，保护了水下航行体的安全。
检测回路5与水下航行体的主控计算机19连接，检测电磁铁供电回路的供电状态，主要作用是当水下航行体的主控计算机19正常工作时，若机械式深度检测装置1触点发生断开状态，则检测回路检测到低电平脉冲，则主控计算机19可通过该信号判定工作深度超过预定深度，进而判断电子式压力传感器的处于故障状态。
Claims (10)
1.一种基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：包括机械式深度检测装置(1)、电磁铁(2)、压铁(3)、供电回路(4)及检测回路(5)，其中机械式深度检测装置(1)和电磁铁(2)安装在水下航行体的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，所述机械式深度检测装置(1)和电磁铁(2)串连在同一个供电回路(4)中，所述电磁铁(2)在供电回路(4)供电时将压铁(3)吸附于其表面，所述供电回路(4)通过检测回路(5)与水下航行体的主控计算机(19)连接。
2.按权利要求1所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述机械式深度检测装置(1)包括滑杆(6)、橡胶膜(7)、压环(8)、基体(9)、触头组(10)、弹簧(11)、调整杆(12)、电连接器(13)及壳体(14)，其中基体(9)安装在水下航行体的耐压壳体上，所述橡胶膜(7)通过压环(8)压紧在基体(9)的一端上、并与水下航行体的外部水接触，所述基体(9)的另一端连接有壳体(14)，所述调整杆(12)的一端与壳体(14)连接，另一端插入壳体(14)内、并依次套设有弹簧(11)和滑杆(6)，所述滑杆(6)可沿调整杆(12)的轴向滑动，滑杆(6)的一端穿出基体(9)与橡胶膜(7)抵接，另一端与弹簧(11)抵接、并通过轴肩与基体(9)的另一端轴向定位，所述滑杆(6)的轴肩与基体(9)的另一端之间设有触头组(10)，所述触头组(10)通过导线与安装在壳体(14)上的电连接器(13)连接，所述滑杆(6)在水下航行体外部水的压力大于弹簧(11)的弹力时，向压缩弹簧(11)的方向滑动，实现触头组(10)断开。
3.按权利要求1所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述电磁铁(2)包括绝缘套(15)、线圈(16)、铁芯(17)及外壳(18)，其中线圈(16)缠绕在绝缘套(15)上，所述铁芯(17)插设在绝缘套(15)内，所述外壳(18)的一端为敞开式，所述铁芯(17)、绝缘套(15)及线圈(16)容置于外壳(18)内，所述外壳(18)安装在水下航行体的耐压壳体上、并敞口端与水下航行体的外部水接触。
4.按权利要求3所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述外壳(18)的敞口端处，绝缘套(15)分别与外壳(18)及铁芯(17)密封连接，所述外壳(18)与水下航行体的耐压壳体密封连接。
5.按权利要求1或3所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述电磁铁(2)安装在水下航行体的艏部下侧。
6.按权利要求1或3所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述电磁铁(2)为多个，多个电磁铁(2)并联、并同时吸附一个压铁(3)。
7.按权利要求1所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述压铁(3)被电磁铁(2)吸附的一侧为平面、另一侧的形状与水下航行体的线型吻合，所述压铁(3)的一侧平面上开设有垂直于平面的导向孔。
8.按权利要求1所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述供电回路(4)独立于水下航行体的主控计算机(19)，由24V直流电源(20)供电。
9.按权利要求1所述的基于深度控制的水下航行体保护装置，其特征在于：所述检测回路(5)与机械式深度检测装置(1)和电磁铁(2)之间的供电回路(4)连接。
10.一种基于深度控制的水下航行体保护方法，其特征在于：机械式深度检测装置(1)和电磁铁(2)安装在水下航行体的耐压壳体上、并与水下航行体的外部水接触，机械式深度检测装置(1)和电磁铁(2)串连在同一个供电回路(4)中，电磁铁(2)在供电回路(4)供电时将压铁(3)吸附于其表面，供电回路(4)通过检测回路(5)与水下航行体的主控计算机(19)连接；在水下航行体外部水的压力达到触发水压时，机械式深度检测装置(1)的常闭触点断开，电磁铁(2)的供电回路(4)断开，电磁铁(2)吸附的压铁(3)脱离水下航行体，水下航行体产生正浮力和抬艏力矩，自动上浮。
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