CN105799892A - 一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱,属于水下无人自主航行体结构技术领域。该搭载舱包括载荷舱体、箍紧机构、释放机构和进水舱；载荷舱体左、右两侧为通过液压缸开启或关闭的舱门；箍紧机构和释放机构将任务载荷装载于水下航行体载荷舱体两侧舱门的内部空间内；在载荷舱体的上下方向设置被抽成真空状态的进水舱；航行体达到投放点时，载荷舱体两侧的舱门打开，箍紧机构、释放机构动作释放载荷，载荷依靠重量自动脱离航行体；载荷投放瞬间令进水舱密封失效，海水进入进水舱内部，航行体的姿态可以快速恢复到载荷投放前的姿态。本发明能够实现载荷投放前后航行体航行阻力不变，同时解决载荷投放后航行体姿态变化较大的问题。

Description

一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱

技术领域

本发明涉及水下航行体的载荷搭载、释放以及载荷搭载舱体结构,属于水下无人自主航行体结构技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展以及海洋开发、军事应用的需求，航行体被赋予了越来越多的任务使命，利用水下无人自主航行体将某些水下设备或其他有效任务载荷远程运送到预定水域进行投放就是一项重要使命。载荷投送的目标是利用航行体运输各种有效任务载荷航行到预定海域并进行投放以支持其它任务，支持的任务既可以包括物资器材补给、海洋环境调查、通信/导航网络节点、支援蛙人水下作业等军民两用领域，也可以包括海洋设备布放领域。

要进行航行体载荷投送技术的研究，首先要解决航行体如何搭载并投放任务载荷的问题。目前，利用航行体搭载任务载荷主要有左右外挂、底部外挂、背部驮负等方式，这几种搭载方式存在以下方面的问题：一是载荷投放前后航行体航行阻力会发生变化，影响航行体的航行性能及航行姿态，增加航行体水下航行控制难度；二是对任务载荷有较严格限定条件，通常要求配置成零浮力状态。三是这几种搭载方式都是针对某一特定的任务载荷，模块化和标准化程度差，适应能力不强。

因此，为了更好地满足同一型航行体平台能进行多种任务载荷搭载的需求，解决载荷投放前后航行体航行阻力、航行姿态变化较大的问题，有必要提出一种能适应不同任务载荷的载荷搭载舱。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，不仅能够满足不同形式任务载荷的搭载与投放要求，还能够实现载荷投放前后航行体航行阻力不变，同时解决载荷投放后航行体姿态变化较大的问题。

一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱,该搭载舱包括载荷舱体、箍紧机构和释放机构；

所述载荷舱体为框架加蒙皮的结构形式，框架上设置有进水补偿舱，载荷舱体左、右两侧为通过液压缸开启或关闭的舱门；

释放机构安装在舱体左、右两侧的下方，箍紧机构上端固定连接在载荷舱体的上部，另外一端的释放块与释放机构的释放轴挂接；通过箍紧机构实现载荷在舱体内部的固定；箍紧机构和释放机构将任务载荷装载于水下航行体载荷舱体两侧舱门的内部空间内；进水补偿舱被抽成真空状态；舱门关闭时由舱门及上下蒙皮包围成的截面外形符合航行体总体线形要求；

当航行体达到预定投放点时，载荷舱体两侧的舱门打开，箍紧机构和释放机构动作释放载荷，载荷依靠其水中重量自动脱离航行体；载荷投放瞬间令进水补偿舱密封失效，海水进入进水补偿舱内部，航行体的姿态可以快速恢复到载荷投放前的姿态。

进一步地，所述的载荷舱体框架主要由前端法兰、中间环形筋、后端法兰与贯穿舱体全长的进水补偿舱和加强管焊接而成，中间环形筋提供载荷释放时的下滑轨道。

进一步地，所述进水补偿舱包括进水舱密封壳体、进水密封杆、密封圈、弹簧、弹簧压块、抽真空阀座以及放水孔堵头，进水密封杆沿径向贯穿进水舱密封壳体，进水密封杆的两端通过密封圈实现进水密封杆在载荷处于搭载状态时与水舱密封壳体上安装座之间的密封，进水密封杆与载荷接触的一端安装弹簧压块，弹簧安装在弹簧压块与安装座之间，使得进水密封杆能沿下进水补偿舱径向压缩移动并复位。

进一步地，所述箍紧机构包括连接销轴、上连接板、左旋螺母、连接螺杆、右旋螺母、下连接板、箍带和释放块；箍紧机构上端的左旋螺母连接在上浮力补偿舱的外壳体上；松紧螺杆通过其上具有的左、右旋螺纹将左旋螺母、右旋螺母连接，右旋螺母与释放块之间通过箍带连接；释放块上安装有拉环，用于连接回弹弹簧；通过转动松紧螺杆的收紧度从而调节箍带的长度以及箍紧力，实现载荷在舱体内部的固定。

进一步地，所述释放机构通过主动齿轮和从动齿轮传动后带动释放轴转动；释放轴为两端出轴形式且结构一致，释放轴上对应释放块连接配合部位的截面形状为扁平状，释放块上的接口截面形状为带有缺口的圆。

有益效果：

1、本发明将任务载荷装载于水下航行体载荷舱体两侧舱门的内部空间内；舱门关闭状态下，由舱门及上下蒙皮包围成的截面外形符合航行体总体线形要求，不会额外增加航行体的航行阻力。

2、本发明在航行体往、返航渡过程中，舱门为关闭锁紧状态，在航行体执行载荷投放时则开启舱门，这样航行体在往、返航渡过程中航行阻力不会发生变化，降低航行控制难度。

3、本发明采用抽真空密封进水舱进水补偿及进水舱的结构形式，用于补偿载荷投放前后的浮力变化，载荷投放瞬间进水舱上的可以快速进水，航行体的姿态可快速恢复到载荷投放前的姿态。

4、本发明利用载荷水中的重量就可以释放载荷，不需要将载荷配置成零浮力，降低了对载荷的要求。

5、本发明在载荷投放瞬间，航行体在正浮力作用下向上运动，而载荷在其水中的重力作用下向下运动，避碰了航行体与载荷之间发生碰撞，确保了两者的安全。

附图说明

图1为本发明的整体结构截面示意图舱门关闭

图2为本发明的整体结构截面示意图舱门开启

图3为内藏式载荷搭载三维示意图(拆除舱门及蒙皮)

图4为载荷舱体结构三维示意图

图5为进水舱截面示意图

图6为进水舱进水动作原理图

图7为箍紧机构组成示意图

图8为释放机构组成示意图

图9为载荷释放动作示意图

图10为载荷释放时释放轴与释放块动作示意图

其中，1-荷舱体框架、2-舱体上蒙皮、3-左舱门、4-箍紧机构、5-释放机构、6-液压缸、7-舱体下蒙皮、8-载荷、9-右舱门、10-回弹弹簧、11-前端法兰、12-加强管、13-中间环形筋、14-上进水补偿舱、15-下进水补偿舱、16-后端法兰、21-水舱密封壳体、22-进水密封杆、23-密封圈、24-弹簧、25-弹簧压块、26-抽真空阀座、27-放水孔堵头、41-连接销轴、42-上连接板、43-左旋螺母、44-连接螺杆、45-右旋螺母、46-下连接板、47-箍带、48-释放块、51-电机、52-主动齿轮、53-从动齿轮、54-释放轴。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，该搭载舱包括载荷舱体框架1、舱体上蒙皮2、舱体下蒙皮7、左舱门3、右舱门9、箍紧机构4、释放机构5、回弹弹簧10以及液压缸6。

所述的内藏式载荷搭载方式通过箍紧机构4、释放机构5将载荷8装载于载荷舱体内部的两侧，本发明所述的载荷8在水中具有一定的剩余重量，在水中的姿态基本为水平状态。如图1和图2所示。

如图3和4所示，所述的载荷舱体框架1主要由前端法兰11、中间环形筋13、后端法兰16与贯穿舱体全长的上进水补偿舱14、下进水补偿舱15和加强管12焊接而成，中间环形筋13提供载荷2释放时的下滑轨道。

舱门关闭状态下，本发明所述的左舱门3、右舱门9、舱体上蒙皮2和舱体下蒙皮7围成的截面外形符合航行体总体线形要求。

所述的左舱门3和右舱门9对称安装于载荷舱体的左右两侧，舱门开关采用液压驱动方式，每扇门由两个液压缸6推动，液压缸一端安装于舯段舱体下半部位，另一端连接于舱门上半部位，通过控制液压缸伸出和缩回实现舱门开关功能。

所述的上进水补偿舱14和下进水补偿舱15主要用于补偿载荷投放航行体总体的浮力变化。以下进水补偿舱15为例，其组成部分主要包括进水舱密封壳体21、进水密封杆22、密封圈23、弹簧24、弹簧压块25、抽真空阀座26以及放水孔堵头27，其截面如图4所示，进水密封杆22沿径向贯穿进水舱密封壳体21，进水密封杆22的两端通过密封圈23实现进水密封杆22在载荷处于搭载状态时与水舱密封壳体21上安装座之间的密封，进水密封杆22与载荷接触的一端安装弹簧压块25，弹簧24安装在弹簧压块25与安装座之间，使得进水密封杆22能沿下进水补偿舱15径向压缩移动并复位。进水补偿舱进水原理是：当载荷处于搭载状态时，载荷外表面压在弹簧压块25使得弹簧24处于压缩状态，进水舱保持真空密封状态；当载荷释放时，施加在弹簧24上的作用力F1消除，由弹簧24提供的弹力F2将进水密封杆弹出，使得进水舱密封失效，海水快速进入进水舱内部，如图5和6所示。

所述的箍紧机构4用于提供箍紧力将载荷固定在舱体内部，主要包括连接销轴41、上连接板42、左旋螺母43、连接螺杆44、右旋螺母45、下连接板46、箍带47、释放块48等组成；如图7所示，箍紧机构上端的左旋螺母43连接在上浮力补偿舱的外壳体上；松紧螺杆44通过其上具有的左、右旋螺纹将左旋螺母43、右旋螺母45连接，右旋螺母45与释放块48之间通过箍带47连接；释放块48上安装有拉环49，用于连接回弹弹簧10；通过转动松紧螺杆的收紧度从而调节箍带的长度以及箍紧力，实现载荷在舱体内部的固定，如图7所示。

所述的释放机构5为电动方案，由电机51驱动，通过主动齿轮52和从动齿轮53传动后带动释放轴54转动；如图8所示，释放轴54为两端出轴形式且结构一致，与箍紧机构4的释放块48挂接的接口形式如图7所示，释放轴上对应释放块连接配合部位的截面形状为扁平状，释放块上的接口截面形状则为带有缺口的圆。

如图1所示，本发明所述的回弹弹簧10一端固定连接在载荷舱体的上进水舱壳体，一端连接箍紧机构4的释放块48；载荷处于装载状态时，回弹弹簧10则处于拉伸状态；当载荷释放后，在弹簧恢复力的作用下，回弹机构将箍紧机构上的箍带47和释放块48拉回载荷舱体内部安全位置，保证载荷可靠释放以及载荷释放后舱门的正常关闭。

所述的载荷释放动作过程是：需要释放载荷时，释放轴54转动约90°角度，在载荷2水中重量的作用下带动释放块46与释放轴54脱离，载荷2沿舱体中间环形筋13上的下滑轨道滑离航行体作向下运动，从而完成载荷释放。在载荷释放瞬间，航行体为正浮力并作向上运动，载荷和航行体之间不会发生碰撞，确保了载荷和航行体的安全。载荷释放过程动作示意图如图9、图10所示。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，其特征在于，该搭载舱包括载荷舱体、箍紧机构和释放机构；

所述载荷舱体为框架加蒙皮的结构形式，框架上设置有进水补偿舱，载荷舱体左、右两侧为通过液压缸开启或关闭的舱门；

释放机构安装在舱体左、右两侧的下方，箍紧机构上端固定连接在载荷舱体的上部，另外一端的释放块与释放机构的释放轴挂接；通过箍紧机构实现载荷在舱体内部的固定；箍紧机构和释放机构将任务载荷装载于水下航行体载荷舱体两侧舱门的内部空间内；进水补偿舱被抽成真空状态；舱门关闭时由舱门及上下蒙皮包围成的截面外形符合航行体总体线形要求；

当航行体达到预定投放点时，载荷舱体两侧的舱门打开，箍紧机构和释放机构动作释放载荷，载荷依靠其水中重量自动脱离航行体；载荷投放瞬间令进水补偿舱密封失效，海水进入进水补偿舱内部，航行体的姿态可以快速恢复到载荷投放前的姿态。

2.如权利要求1所述的一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，其特征在于，所述的载荷舱体框架主要由前端法兰、中间环形筋、后端法兰与贯穿舱体全长的进水补偿舱和加强管焊接而成，中间环形筋提供载荷释放时的下滑轨道。

3.如权利要求1或2所述的一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，其特征在于，所述进水补偿舱包括进水舱密封壳体、进水密封杆、密封圈、弹簧、弹簧压块、抽真空阀座以及放水孔堵头，进水密封杆沿径向贯穿进水舱密封壳体，进水密封杆的两端通过密封圈实现进水密封杆在载荷处于搭载状态时与水舱密封壳体上安装座之间的密封，进水密封杆与载荷接触的一端安装弹簧压块，弹簧安装在弹簧压块与安装座之间，使得进水密封杆能沿下进水补偿舱径向压缩移动并复位。

4.如权利要求1或2所述的一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，其特征在于，所述箍紧机构包括连接销轴、上连接板、左旋螺母、连接螺杆、右旋螺母、下连接板、箍带和释放块；箍紧机构上端的左旋螺母连接在上浮力补偿舱的外壳体上；松紧螺杆通过其上具有的左、右旋螺纹将左旋螺母、右旋螺母连接，右旋螺母与释放块之间通过箍带连接；释放块上安装有拉环，用于连接回弹弹簧；通过转动松紧螺杆的收紧度从而调节箍带的长度以及箍紧力，实现载荷在舱体内部的固定。

5.如权利要求1或2所述的一种适用于水下航行体的内藏式载荷搭载舱，其特征在于，所述释放机构通过主动齿轮和从动齿轮传动后带动释放轴转动；释放轴为两端出轴形式且结构一致，释放轴上对应释放块连接配合部位的截面形状为扁平状，释放块上的接口截面形状为带有缺口的圆。