CN103085952B - 一种无人水下航行器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无人水下航行器，包括耐压壳、以及设置在该耐压壳两端的航行器艏部和航行器艉部，所述耐压壳内设有用于控制控制液体进出数量的液体控制系统，其特征在于：所述航行器艏部与耐压壳之间、所述航行器艉部与耐压壳之间分别紧密连接一个调节舱，所述调节舱内设有将所述调节舱分成控制液体存储腔和排水腔的活塞，所述活塞受所述液体控制系统控制在所述调节舱内往复运动，所述排水腔上设有与外部连通的透水孔。它结构简单便于布置，调节能力巨大，还能调节纵倾姿态。
Description
技术领域
本发明属于水下航行器技术领域，具体涉及一种提高浮力和纵倾调节能力的无人水下航行器。
背景技术
水下航行器广泛应用于海洋科学研究、海洋工程、海洋资源勘探、军事侦察等领域。水下航行器需要使用专用的浮力调节装置来保持其在作业过程中的稳定浮态。目前使用的浮力调节装置有很多种，比如采用高压气瓶＋压载水舱的方式，此种装置结构复杂庞大，而且浮力调节能力小于水下航行器总重量的1%；比如采用推进器的方式，此装置需要持续运转，耗能巨大；比如采用油囊的方式，此装置结构简单，但是调节能力有限，而且不能调节纵倾姿态。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种无人水下航行器，它结构简单，可充分利用航行器浮力调节段的有效空间，耗能小，调节能力巨大，还能调节纵倾姿态，并且下潜深度不受水深限制。
本发明为解决上述提出的问题所采取的技术方案是：包括耐压壳、以及设置在该耐压壳两端的航行器艏部和航行器艉部，所述耐压壳内设有用于控制控制液体进出数量的液体控制系统，其特征在于：所述航行器艏部与耐压壳之间、所述航行器艉部与耐压壳之间分别紧密连接调节舱，所述调节舱内设有将所述调节舱分成控制液体存储腔和排水腔的活塞，所述活塞受所述液体控制系统控制在所述调节舱内往复运动，所述排水腔上设有与外部连通的透水孔。
按上述技术方案，所述航行器艉部的尾端固定设有螺旋桨。
按上述技术方案，所述活塞与所述透水孔之间设有用于限制所述活塞运动的限位块。
按上述技术方案，所述液体控制系统包括内部油缸、由电动机驱动的双向柱塞泵、单向阀和电磁阀，所述双向柱塞泵一端通过管路与所述内部油缸连接，另一端通过管路与所述单向阀和电磁阀连接，所述单向阀和所述电磁阀通过管路与所述控制液体存储腔连接，其中，所述单向阀和所述电磁阀并联连接。
按上述技术方案，还包括设置在所述调节舱上的超声波测距仪以测量所述活塞在所述调节舱内的移动距离。
按上述技术方案，所述调节舱的外径与所述耐压壳的外径相等以使无人水下航行器保持良好的流线型。
按上述技术方案，所述调节舱为可拆卸的舱段。
按上述技术方案，所述控制液体为低密度液体。
本发明的有益效果在于：本发明的浮力调节能力与调节舱的大小有关，加大调节舱可以提高其浮力调节能力；其调节能力还与液体控制系统的内部油缸的大小有关，加大内部油缸可以提高其浮力调节能力，通过将液体控制系统置于耐压壳内，达到可以充分利用耐压壳可用的体积空间。通过在耐压壳两端分别设置调节舱，可以仅通过调节两端控制液体存储腔内控制液体的数量使其不同，保持两端调节舱的总排水体积不变，但两个调节舱的排水体积不同，从而形成浮力矩，达到调节无人水下航行器的纵倾姿态的目的。本发明结构简单，安装方便，便于总布置。
通过将控制液体存储腔用于存储来自液体控制系统的低密度液体，排水腔通过透水孔与外部海水连通，使得活塞两端的压强相等，即调节舱的舱壁和活塞所受外力均衡，从而使得本发明的下潜深度不受水深限制。
通过设置超声波测距仪，用于测量活塞的移动距离确定调节舱内液体的体积，进而计算出增减的浮力大小，使得该浮力调节装置准确获取浮力调节量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为调节舱的结构示意图；
图3为内连接结构或外连接结构的俯视图；
图4为图2的局部放大图。
其中，1密封圈、2喷嘴、3螺母、4螺栓、5端盖、6O型密封圈、7内连接环、8金属环带、9液体控制系统、10耐压壳、11排水腔、12活塞、13超声波测距仪、14限位块、16外连接环、17透水孔、19控制液体存储腔、20调节舱、21内部油缸、22双向柱塞泵、23电动机、24管路、25单向阀、26电磁阀、27航行器首部、28航行器尾部、29螺旋桨、30限位板、31沉头螺钉、32固定板。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，无人水下航行器包括耐压壳10、以及设置在耐压壳10两端的航行器艏部27和航行器艉部28，航行器艉部28的尾端固定设有螺旋桨29，耐压壳10内设有用于控制控制液体进出数量的液体控制系统9，航行器艏部27与耐压壳10之间、航行器艉部28与耐压壳10之间分别紧密连接调节舱20，调节舱20内设有将其自身分成控制液体存储腔19和排水腔11的活塞12，活塞12受液体控制系统9控制在调节舱20内往复运动，排水腔11上设有与外部连通的透水孔17，活塞12与透水孔17之间设有用于限制活塞12运动的限位块14。调节舱20与耐压壳10可拆卸连接，且两者的外径相等以使无人水下航行器保持良好的流线型。
液体控制系统9包括内部油缸21、由电动机23驱动的双向柱塞泵22、单向阀25和电磁阀26，双向柱塞泵22一端通过管路24与内部油缸21连接，另一端通过管路24与单向阀25和电磁阀26连接，单向阀25和电磁阀26通过管路24与控制液体存储腔19连接，其中，单向阀25和电磁阀26并联连接。控制液体为低密度液体。
如图2所示，调节舱20的端盖5上设有用于使控制液体存储腔19与液体调整系统9的管路24相连通的喷嘴结构，喷嘴结构包括设在端盖5上的喷嘴2，喷嘴2上安装一个螺栓4，螺栓4和液体调整系统的管路24通过螺母3紧固连接，螺栓4和端盖5的径向接触处设有密封圈1。端盖5上还设有超声波测距仪13，超声波测距仪13用于测量活塞12在调节舱20内的移动距离，超声波测距仪13体积小且安装方便，通过测量端盖5与活塞12间的距离确定控制液体存储腔19内液体的体积。
如图2～图4所示，调节舱20为可拆卸的舱段，通过内连接结构与耐压壳10紧固连接。内连接结构包括设置在调节舱20靠近耐压壳10一端的内连接环7，内连接环7的外径等于耐压壳10外环端的内径且套装在耐压壳10内，内连接环7上设有一段环形凹槽，耐压壳10的相应位置也设有一段环形凹槽，内连接环7的环形凹槽和耐压壳10的环形凹槽形成一个矩形截面的环形空腔，环形空腔内安放两个大小、形状与环形空腔相应的金属环带8，金属环带8上依次设置限位板30和固定板32，固定板32上设有一沉头螺钉31，拧入沉头螺钉31可将固定板32、限位板30、金属环带8与内连接环7紧固连接，达到紧固连接内连接环7和耐压壳10。调节舱20与耐压壳10的连接处还设置两个O型密封圈6，O型密封圈6分别设置在环形空腔的两端。
调节舱20通过外连接结构与航行器艏部27紧固连接，外连接结构与内连接结构的原理相同。外连接结构包括设置在调节舱20靠近航行器艏部27的外连接环16，外连接环16的内径等于航行器艏部27内环端的外径套装在外连接环16内，外连接环16上设有一段环形凹槽，航行器艏部27的相应位置也设有一段环形凹槽，外连接环16的环形凹槽和航行器艏部27的环形凹槽形成一个矩形截面的环形空腔，环形空腔内安放两个大小、形状与环形空腔相应的金属环带8，金属环带8上依次设置限位板30和固定板32，固定板32上设有一沉头螺钉31，拧入沉头螺钉31可将固定板32、限位板30、金属环带8与内连接环7紧固连接，达到紧固连接内连接环7和耐压壳10。调节舱20与航行器艏部27的连接处还设置两个O型密封圈6，O型密封圈6分别设置在环形空腔的两端。
调节舱20与航行器艉部28的连接方式同调节舱20与航行器艏部27的连接方式。
当需要增加无人水下航行器的浮力时，利用电动机23带动双向柱塞泵22将内部油缸21中的控制液体充入调节舱20的控制液体存储腔19内，推动活塞12向外移动，进而增加了无人水下航行器的排水体积，增加浮力；达到要求后，停止电动机23，单向阀25阻止控制液体存储腔19内的控制液体回流，保持浮力稳定。
当需要减小无人水下航行器的浮力时，打开电磁阀26，使控制液体存储腔19内的控制液体通过电磁阀23由双向柱塞泵22流回内部油缸21，从而使活塞12向内移动，减小了无人水下航行器的排水体积，减小浮力。
当需要调节无人水下航行器的纵倾姿态时，可按上述调节方式使耐压壳10两端的控制液体存储腔19内的控制液体的数量不同，形成纵倾力矩，进而调节无人水下航行器的纵倾姿态。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种无人水下航行器，包括耐压壳、以及设置在该耐压壳两端的航行器艏部和航行器艉部，所述耐压壳内设有用于控制控制液体进出数量的液体控制系统，其特征在于：所述航行器艏部与耐压壳之间、所述航行器艉部与耐压壳之间分别紧密连接调节舱，所述调节舱的外径与所述耐压壳的外径相等以使无人水下航行器保持良好的流线型，所述调节舱内设有将所述调节舱分成控制液体存储腔和排水腔的活塞，所述活塞受所述液体控制系统控制在所述调节舱内往复运动，所述排水腔上设有与外部连通的透水孔。
2.根据权利要求1所述的无人水下航行器，其特征在于：所述航行器艉部的尾端固定设有螺旋桨。
3.根据权利要求1所述的无人水下航行器，其特征在于：所述活塞与所述透水孔之间设有用于限制所述活塞运动的限位块。
4.根据权利要求1所述的无人水下航行器，其特征在于：所述液体控制系统包括内部油缸、由电动机驱动的双向柱塞泵、单向阀和电磁阀，所述双向柱塞泵一端通过管路与所述内部油缸连接，另一端通过管路与所述单向阀和电磁阀连接，所述单向阀和所述电磁阀通过管路与所述控制液体存储腔连接，其中，所述单向阀和所述电磁阀并联连接。
5.根据权利要求1所述的无人水下航行器，其特征在于：所述调节舱上还设有超声波测距仪以测量所述活塞在所述调节舱内的移动距离。
6.根据权利要求1所述的无人水下航行器，其特征在于：所述调节舱为可拆卸的舱段。
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