CN106644388B - 无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置及试验方法，包括深水环境模拟罐、加压气瓶和外部测试控制设备，深水环境模拟罐安装有进气阀、排气阀、内部观测设备和压力传感器，进气阀和排气阀均为电磁阀，内部观测设备、压力传感器、排气阀和进气阀均与外部测试控制设备电连接。本发明采取向深水环境模拟罐加压的方式，有效模拟深水环境，为整流罩和浮囊在深水环境展开过程研究提供了研究手段；采取压力传感器与排气阀联合控制的方式，使罐内压力线性减小，有效模拟深水上浮过程的水压变化环境，为浮囊深水上浮排气过程研究提供了模拟手段；在深水环境模拟罐内设置内部观测设备，使得深水上浮研究可视化、定量化。
Description
技术领域
本发明属于海洋技术装备领域，具体涉及一种无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置及试验方法。
背景技术
深水无人潜航器需要在不同航行深度上浮回收，浮囊充气式回收是常用的回收方法。无人潜航器航行时，浮囊以折叠方式收纳在整流罩内，当接收到上浮指令后，浮囊开始充气并打开整流罩，当囊内压力达到指定压力后，浮囊凭借自身的浮力带动无人潜航器上浮完成回收。
在现有的技术中，由于试验水池水深不够，或者无法有效模拟浮囊深水上浮的排气过程，导致浮囊的深水上浮试验在实验室无法完成。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置及试验方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置，包括深水环境模拟罐、加压气瓶和外部测试控制设备，所述深水环境模拟罐的顶部安装有进气阀和排气阀，所述进气阀和所述排气阀均为电磁阀，所述加压气瓶的出气端与所述进气阀连接，所述深水环境模拟罐内安装有内部观测设备和压力传感器，所述内部观测设备、所述压力传感器、所述排气阀和所述进气阀均与所述外部测试控制设备电连接。
作为本专利选择的一种技术方案，所述进气阀与所述深水环境模拟罐之间的安装缝隙、所述排气阀与所述深水环境模拟罐之间的安装缝隙均填充有密封胶，所述进气阀的出气端置于所述深水环境模拟罐内且进气端与所述加压气瓶连接，所述排气阀的进气端置于所述深水环境模拟罐内且出气端与外部大气相通。
作为本专利选择的一种技术方案，所述深水环境模拟罐内设置有用于连接试验件的上吊耳和下吊耳，所述上吊耳设置在所述深水环境模拟罐的顶盖内侧，所述下吊耳设置在所述深水环境模拟罐内的底部。
作为本专利选择的一种技术方案，所述深水环境模拟罐的顶部设置有穿墙密封插座，所述内部观测设备和所述压力传感器均通过线缆及所述穿墙密封插座与所述外部测试控制设备电连接。
作为本专利选择的一种技术方案，所述内部观测设备为具有抗压功能的防水高幅频相机，所述外部测试控制设备为电脑。
根据上述无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置而得到的无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验方法，具体包括以下步骤：
1)向深水环境模拟罐加水，水介质与深水环境模拟罐的顶部之间留出气体加压空间；
2)将试验件浸没于水中，试验件包括整流罩和位于整流罩内的浮囊，整流罩上下两端分别通过拉绳与上吊耳和下吊耳连接；
3)由加压气瓶通过进气阀向深水环境模拟罐内充气加压，当压力传感器检测达到预定压力时由外部测试控制设备关闭进气阀；
4)对试验件中的浮囊充气，与此同时打开排气阀，通过内部观测设备及外部测试控制设备观测浮囊的展开过程及参数，通过外部测试控制设备根据压力传感器反馈的压力参数控制排气阀的阀门大小从而对泄压速率进行调节，在浮囊展开至预定状态前保持深水环境模拟罐内压力不变；
5)当浮囊展开至预定状态后，通过调整泄压速率使深水环境模拟罐内压力稳定下降，不同的泄压速率对应不同的浮囊上浮速度，由此可以模拟不同上浮速度要求的上浮环境；
6)通过内部观测设备进一步观测浮囊在不同速度下上浮的过程及参数，由此得到浮囊在不同深度下的展开规律及不同速度上浮时的排气规律。
上述试验方法中，深水环境模拟罐内的水介质应足够多，浮囊在充分膨胀后仍完全浸没在深水环境模拟罐内的水介质中。
本发明的有益效果在于：
采取向深水环境模拟罐加压的方式，有效模拟深水环境，为整流罩和浮囊在深水环境展开过程研究提供了研究手段；采取压力传感器与排气阀联合控制的方式，使罐内压力线性减小，有效模拟深水上浮过程的水压变化环境，为浮囊深水上浮排气过程研究提供了模拟手段；在深水环境模拟罐内设置内部观测设备，使得深水上浮研究可视化、定量化。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-深水环境模拟罐；2-加压气瓶；3-进气阀；4-上吊耳；5-排气阀；6-穿墙密封插座；7-内部观测设备；8-压力传感器；9-外部测试控制设备；10-水介质；11-试验件；12-下吊耳。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明包括深水环境模拟罐1、加压气瓶2和外部测试控制设备9，深水环境模拟罐1的顶部安装有进气阀3和排气阀5，进气阀3和排气阀5均为电磁阀，加压气瓶2的出气端与进气阀3连接，深水环境模拟罐1内安装有内部观测设备7和压力传感器8，内部观测设备7、压力传感器8、排气阀5和进气阀3均与外部测试控制设备9电连接。
作为本专利选择的一种技术方案，进气阀3与深水环境模拟罐1之间的安装缝隙、排气阀5与深水环境模拟罐1之间的安装缝隙均填充有密封胶，进气阀3的出气端置于深水环境模拟罐1内且进气端与加压气瓶2连接，排气阀5的进气端置于深水环境模拟罐1内且出气端与外部大气相通。
作为本专利选择的一种技术方案，深水环境模拟罐1内设置有用于连接试验件11的上吊耳4和下吊耳12，上吊耳4设置在深水环境模拟罐1的顶盖内侧，下吊耳12设置在深水环境模拟罐1内的底部。
作为本专利选择的一种技术方案，深水环境模拟罐1的顶部设置有穿墙密封插座6，内部观测设备7和压力传感器8均通过线缆及穿墙密封插座6与外部测试控制设备9电连接。
作为本专利选择的一种技术方案，内部观测设备7为具有抗压功能的防水高幅频相机，外部测试控制设备9为电脑。
上述结构中通过进气阀3向罐内加压，用以模拟深水环境，压力传感器8用于测试罐内的实时压力；排气阀5和压力传感器8联合控制气体排出速率，用以以模拟随着浮囊上浮，外界环境压力不断减小的环境。
根据上述无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验装置而得到的无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验方法，具体操作过程如下：
向深水环境模拟罐1加水，水介质10与深水环境模拟罐1的顶部之间留出气体加压空间；
将试验件11浸没于水中，试验件11包括整流罩和位于整流罩内的浮囊，整流罩上下两端分别通过拉绳与上吊耳4和下吊耳12连接，在深水环境模拟罐1内部不同角度布置水下高速摄像系统和照明系统，用以观测整流罩打开和浮囊的充气展开过程；
由加压气瓶2通过进气阀3向深水环境模拟罐1内充气加压，当压力传感器8检测达到预定压力时由外部测试控制设备9关闭进气阀3；
对试验件11中的浮囊充气(浮囊的充气结构为现有技术，这里不多做说明)，与此同时打开排气阀5，通过内部观测设备7及外部测试控制设备9观测浮囊的展开过程及参数，通过外部测试控制设备9根据压力传感器8反馈的压力参数控制排气阀5的阀门大小从而对泄压速率进行调节，在浮囊展开至预定状态前保持深水环境模拟罐1内压力不变；
当浮囊展开至预定状态后，通过调整泄压速率使深水环境模拟罐1内压力稳定下降，不同的泄压速率对应不同的浮囊上浮速度，由此可以模拟不同上浮速度要求的上浮环境；
通过内部观测设备7进一步观测浮囊在不同速度下上浮的过程及参数，由此得到浮囊在不同深度下的展开规律及不同速度上浮时的排气规律。
上述试验方法中，深水环境模拟罐1内的水介质应足够多，浮囊在充分膨胀后仍完全浸没在深水环境模拟罐1内的水介质中。
由于水压与水深呈正比关系，设浮囊上浮速度为v，上浮深度变换h时水压变化为P，则由
P＝ρgh＝ρgvt
可得泄压速率为
可见，泄压速率η与上浮速度v成正比，当采用不同的泄压速率时，可以模拟不同上浮速度的上浮环境。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)向深水环境模拟罐加水，水介质与深水环境模拟罐的顶部之间留出气体加压空间；
2)将试验件浸没于水中，试验件包括整流罩和位于整流罩内的浮囊，整流罩上下两端分别通过拉绳与上吊耳和下吊耳连接；
3)由加压气瓶通过进气阀向深水环境模拟罐内充气加压，当压力传感器检测达到预定压力时由外部测试控制设备关闭进气阀；
4)对试验件中的浮囊充气，与此同时打开排气阀，通过内部观测设备及外部测试控制设备观测浮囊的展开过程及参数，通过外部测试控制设备根据压力传感器反馈的压力参数控制排气阀的阀门大小从而对泄压速率进行调节，在浮囊展开至预定状态前保持深水环境模拟罐内压力不变；
5)当浮囊展开至预定状态后，通过调整泄压速率使深水环境模拟罐内压力稳定下降，不同的泄压速率对应不同的浮囊上浮速度，由此可以模拟不同上浮速度要求的上浮环境；
6)通过内部观测设备进一步观测浮囊在不同速度下上浮的过程及参数，由此得到浮囊在不同深度下的展开规律及不同速度上浮时的排气规律。
2.根据权利要求1所述的无人潜航器折叠浮囊深水上浮试验方法，其特征在于：浮囊在充分膨胀后仍完全浸没在深水环境模拟罐内的水介质中。
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