CN107933860B - 一种水下移动搭载平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水下移动搭载平台，包括外壳、动力推进装置和电控系统，外壳主要由相连通的容积腔室和固定腔室组成，在容积腔室和固定腔室内充装有绝缘液体，绝缘液体的密度小于水的密度，容积腔室的容积在内外压差作用下可变，电控系统和动力推进装置的电控部分均位于固定腔室内且浸没在绝缘液体中。本发明采用密度小于水的绝缘液体充入容积腔室和固定腔室中，可平衡深水巨大压力，腔室内外压力差接近，对密封要求低，密封容易；腔室所用材料的抗压性要求低，重量可大大减轻，实现轻质抗压目的。本发明体积小巧灵活，可实现整个设备压力的实时调节，保证压力稳定，且可降低平台的动力供给，节能降耗。绝缘液体具有良好导热绝缘特性，散热性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种水下作业设备，尤其涉及一种水下移动搭载平台。
背景技术
水下移动搭载平台可搭载各种设备在水下自由移动，使搭载的设备完成预定功能，如水下图像采集、样本提取、水质监测、工业海洋管道探伤和灾难搜救捕捞等。
现有水下移动搭载平台在使用过程中存在着以下问题：
⑴随着潜入水中深度的增加，水下移动搭载平台需要承受巨大的水压，因此，水下移动搭载平台自身的结构必须非常坚固，这就使得其变得十分笨重，若要使水下移动搭载平台的体积密度小于水，那么其体积必须增大，如此，水下移动搭载平台体积会变得非常庞大。
⑵巨大的水压会影响水下移动搭载平台的密封性，因此，对密封的要求较高。
⑶水下移动搭载平台坚固的壳体会阻碍其内部的机电设备散热，影响其运行的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻质抗压、体积小巧灵活、密封性好、节能降耗、具有良好散热性的水下移动搭载平台。
本发明的目的通过以下的技术措施来实现：一种水下移动搭载平台，它包括外壳、用于驱动水下移动搭载平台运动的动力推进装置和用于接收水面控制系统的运动指令控制动力推进装置的电控系统，所述电控系统与动力推进装置相连，其特征在于：所述外壳主要由相连通的容积腔室和固定腔室组成，在所述容积腔室和固定腔室内充装有绝缘液体，所述绝缘液体的密度小于水的密度，所述容积腔室的容积在内外压差作用下可变，所述电控系统和动力推进装置的电控部分均位于所述固定腔室内且浸没在绝缘液体中。
本发明采用密度小于水的绝缘液体充入容积腔室和固定腔室中，一方面，由于绝缘液体很难被压缩，因此，可以平衡深水巨大的压力，而且腔室内外压力差接近，故对密封要求低，密封容易，普通密封结构即可满足要求，密封性好。而且，本发明对容积腔室和固定腔室所使用材料的抗压性要求低，重量可大大减轻，实现轻质抗压的目的；另一方面，本发明采用密度小于水的绝缘液体充入容积腔室和固定腔室中，可以降低整个设备的平均密度，可使水下移动搭载平台的体积密度小于水，而不用增大体积，体积小巧灵活，同时由于容积腔室的容积可变，能够对整个设备的压力进行实时调节，保证压力稳定，且能够降低平台的动力供给，节能降耗。另外，绝缘液体具有良好导热绝缘特性，可将浸没其中的器件产生的热导至壁面，彻底解决水下移动搭载平台内部器件散热困难问题。
作为本发明的一种改进，所述容积腔室和固定腔室均为环形腔，所述容积腔室位于固定腔室的正上方，且容积腔室的底面与固定腔室的顶面通过连接通道连通。本发明的容积腔室和固定腔室均为环形腔，使得外壳的内部腔室容积较小，可进一步减轻重量，且有利于内部压力均匀。
作为本发明的一种优选实施方式，所述绝缘液体的密度大于或等于0.8g/cm3且小于1.0g/cm3。
优选地，所述绝缘液体是绝缘油，绝缘油可以是硅油、变压器油等，也可以是其它导热性好的绝缘液体。
本发明所述容积腔室由弹性材料制成，弹性材料可具体为橡胶、软质塑料、塑料薄膜等。充装在所述容积腔室中的绝缘液体与容积腔室的体积比为90～100％。
作为本发明的一种实施方式，所述容积腔室的底面具有开口朝下并凸出的环形接口，所述固定腔室的顶面具有开口朝上并凸出的环形接口，两环形接口对接连通形成连接通道。
作为本发明的一种实施方式，所述动力推进装置包括水平推进装置和垂直推进装置，所述水平推进装置包括水平推进器叶轮、水平推进器机械密封和与电控系统相连的水平推进器动力装置，所述水平推进器动力装置具有水平穿过固定腔室侧壁的动力输出轴，所述水平推进器叶轮安装在动力输出轴的外端上以实现水下移动搭载平台的水平移动，所述水平推进器机械密封套装在动力输出轴穿过固定腔室的轴段上以密封穿过部位。
作为本发明的一种实施方式，所述垂直推进装置包括垂直推进器叶轮、垂直推进器机械密封和与电控系统相连的垂直推进器动力装置，所述垂直推进器动力装置具有与竖直方向呈夹角穿过固定腔室底面的动力输出轴，所述垂直推进器叶轮安装在动力输出轴的下端上以实现水下移动搭载平台的垂直移动，所述垂直推进器机械密封套装在动力输出轴穿过固定腔室的轴段上以密封穿过部位。
作为本发明的一种实施方式，所述水面控制系统包括中空的浮筏、内置于浮筏中的操控系统和收放线机构，所述操控系统与收放线机构相连，所述收放线机构通过通信线缆与所述电控系统连接，所述通信线缆获取操控系统发送的运动指令并传送至电控系统，由电控系统控制动力推进装置驱动水下移动搭载平台运动，并将执行情况通过通信线缆反馈给操控系统，同时通信线缆作为搭载设备的数据反馈通道。
本发明所述水面控制系统还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板斜向设置在浮筏的顶面上，所述太阳能电池板连接蓄电池，将电力储蓄在蓄电池中，为操控系统临时提供电力。
与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：
⑴本发明采用密度小于水的绝缘液体充入容积腔室和固定腔室中，由于绝缘液体很难被压缩，因此，可以平衡深水巨大的压力，而且腔室内外压力差接近，故对密封要求低，密封容易，普通密封结构即可满足要求，密封性好。
⑵本发明由于采用绝缘液体可以平衡深水巨大的压力，因此对容积腔室和固定腔室所使用材料的抗压性要求低，重量可大大减轻，实现轻质抗压的目的。
⑶本发明采用密度小于水的绝缘液体充入容积腔室和固定腔室中，可以降低整个设备的平均密度，可使水下移动搭载平台的体积密度小于水，而不用增大体积，体积小巧灵活，同时由于容积腔室的容积可变，能够对整个设备的压力进行实时调节，保证压力稳定，且能够降低平台的动力供给，节能降耗。
⑷绝缘液体具有良好导热绝缘特性，可将浸没其中的器件产生的热导至壁面，彻底解决水下移动搭载平台内部器件散热困难问题。
⑸本发明结构简单、成本低，易于实现工业化量产，适于广泛推广和适用。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明的仰视结构示意图；
图2是沿图1中A-A线剖视图；
图3是本发明使用时的示意图。
具体实施方式
如图1～3所示，本发明一种水下移动搭载平台，它包括外壳、用于驱动水下移动搭载平台运动的动力推进装置和用于接收水面控制系统的运动指令控制动力推进装置的电控系统1，电控系统1与动力推进装置相连，外壳主要由相连通的容积腔室2和固定腔室3组成，容积腔室2由弹性材料制成，弹性材料可具体为橡胶、软质塑料、塑料薄膜等。固定腔室3为刚性腔室，材质可采用金属或者非金属。在本实施例中，容积腔室2和固定腔室3均为环形腔，容积腔室2位于固定腔室3的正上方，且容积腔室2的底面与固定腔室3的顶面通过连接通道19连通，具体是容积腔室2的底面具有开口朝下并凸出的环形接口，固定腔室3的顶面具有开口朝上并凸出的环形接口，两环形接口对接连通形成连接通道，由于本发明对密封的要求低，因此两环形接口对接采用普通的胶粘方式即可。容积腔室和固定腔室均为环形腔，使得外壳的内部腔室容积较小，可进一步减轻重量，且有利于内部压力均匀。在容积腔室2和固定腔室3内充装有绝缘液体，绝缘液体充满容积腔室2和固定腔室3，绝缘液体采用硅油，其密度是0.8g/cm3，硅油具有良好的导热、绝缘性，且密度略小于水，容积腔室2的容积在内外压差作用下可变，电控系统1和动力推进装置的电控部分均位于固定腔室3内且浸没在绝缘液体中，即所有的电子器件、电池、驱动部件等均浸泡在绝缘液体中。
动力推进装置包括水平推进装置4和垂直推进装置5，水平推进装置4设置在固定腔室3的一侧，水平推进装置4包括水平推进器叶轮6、水平推进器机械密封7和与电控系统1相连的水平推进器动力装置8，水平推进器动力装置8具有水平穿过固定腔室侧壁的动力输出轴9，水平推进器叶轮6安装在动力输出轴9的外端上以实现水下移动搭载平台的水平移动，水平推进器机械密封7套装在动力输出轴9穿过固定腔室3的轴段上以密封穿过部位。垂直推进装置5沿固定腔室3的圆周均匀设置，垂直推进装置5包括垂直推进器叶轮10、垂直推进器机械密封11和与电控系统1相连的垂直推进器动力装置12，垂直推进器动力装置12具有与竖直方向呈夹角穿过固定腔室底面的动力输出轴13，垂直推进器叶轮10安装在动力输出轴13的下端上以实现水下移动搭载平台的垂直移动，垂直推进器机械密封11套装在动力输出轴13穿过固定腔室3的轴段上以密封穿过部位。
参见图3，水面控制系统包括中空的浮筏14、内置于浮筏14中的操控系统15、收放线机构16和太阳能电池板18，操控系统15与收放线机构16相连，收放线机构16通过通信线缆17与电控系统1连接，通信线缆17获取操控系统15发送的运动指令并传送至电控系统1，由电控系统1控制动力推进装置驱动水下移动搭载平台运动，并将执行情况通过通信线缆17反馈给操控系统，同时通信线缆17作为搭载设备的数据反馈通道。太阳能电池板18斜向设置在浮筏14的顶面上，太阳能电池板18连接蓄电池，将电力储蓄在蓄电池中，为操控系统临时提供电力。
本发明的工作原理如下：
⑴太阳能电池板吸收太阳能为操控系统提供临时电力，操控系统将运动指令通过通信线缆发送至电控系统，驱动动力推进装置，实现水下移动搭载平台的运动。与此同时，通信线缆将水下移动搭载平台的运动情况反馈至水面控制系统，并为所搭载的设备提供数据反馈通道。
⑵容积腔室的形状不限，其采用弹性材质制成，设置容积腔室，可增加固定腔室的容积，增大浮力和散热面积，容积腔室内充装密度小于水的绝缘液体，有效降低了整个水下移动搭载平台的平均密度，可使水下移动搭载平台的体积密度小于水，不用增大体积，体积小巧灵活。
⑶水下移动搭载平台在运动过程中，当潜入水中的深度越深时，其所承受的水压越大，容积腔室的容积在内外压差作用下缩小，使得容积腔室的容积在内外压差作用下可变，同时容积腔室的内部压力也随之增大，从而使得内外压差减小直至平衡，外界的压力被外壳内的绝缘液体所平衡，保证水下移动搭载平台的密封性和牢固性。而且，由于容积腔室的容积可变，可调节水下移动搭载平台的内部压力，使压力保持稳定，降低平台的动力供给，节能降耗。
⑷绝缘液体具有良好导热绝缘特性，可将浸没其中的器件产生的热导至壁面，彻底解决水下移动搭载平台内部器件散热困难问题。
在其它实施例中，绝缘液体的密度大于或等于0.8g/cm3且小于1.0g/cm3。绝缘液体优选绝缘油，绝缘油可以是硅油、变压器油等，或者也可以选用其它导热性好、绝缘的液体。充装在容积腔室中的绝缘液体与容积腔室的体积比为90～100％，当绝缘液体充满容积腔室和固定腔室时，效果最好，当不充满时，内外压差会大一些，密封要求就要高一些，内部充装密度小于水的绝缘液体，一方面提供一部分浮力抵扣设备的重力，另一方面保证内外压差近似，降低密封要求。
本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明容积腔室和固定腔室的形状、二者的位置关系和大小尺寸还有其它的实施方式，具体可根据实际使用情况来确定；动力推进装置的具体结构、容积腔室和固定腔室的连接方式等也还具有其它的实施方式。因此，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水下移动搭载平台，它包括外壳、用于驱动水下移动搭载平台运动的动力推进装置和用于接收水面控制系统的运动指令控制动力推进装置的电控系统，所述电控系统与动力推进装置相连，其特征在于：所述外壳主要由相连通的容积腔室和固定腔室组成，所述固定腔室为刚性腔室，在所述容积腔室和固定腔室内充装有绝缘液体，所述绝缘液体的密度小于水的密度，所述容积腔室的容积在内外压差作用下可变，所述电控系统和动力推进装置的电控部分均位于所述固定腔室内且浸没在绝缘液体中。
2.根据权利要求1所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述绝缘液体的密度大于或等于0.8g/cm3且小于1.0g/cm3。
3.根据权利要求2所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述容积腔室由弹性材料制成，充装在容积腔室中的绝缘液体与容积腔室的体积比为90～100％。
4.根据权利要求3所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述绝缘液体是绝缘油。
5.根据权利要求4所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述容积腔室和固定腔室均为环形腔，所述容积腔室位于固定腔室的正上方，且容积腔室的底面与固定腔室的顶面通过连接通道连通。
6.根据权利要求5所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述容积腔室的底面具有开口朝下并凸出的环形接口，所述固定腔室的顶面具有开口朝上并凸出的环形接口，两环形接口对接连通形成连接通道。
7.根据权利要求6所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述动力推进装置包括水平推进装置和垂直推进装置，所述水平推进装置包括水平推进器叶轮、水平推进器机械密封和与电控系统相连的水平推进器动力装置，所述水平推进器动力装置具有水平穿过固定腔室侧壁的动力输出轴，所述水平推进器叶轮安装在动力输出轴的外端上以实现水下移动搭载平台的水平移动，所述水平推进器机械密封套装在动力输出轴穿过固定腔室的轴段上以密封穿过部位。
8.根据权利要求7所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述垂直推进装置包括垂直推进器叶轮、垂直推进器机械密封和与电控系统相连的垂直推进器动力装置，所述垂直推进器动力装置具有与竖直方向呈夹角穿过固定腔室底面的动力输出轴，所述垂直推进器叶轮安装在动力输出轴的下端上以实现水下移动搭载平台的垂直移动，所述垂直推进器机械密封套装在动力输出轴穿过固定腔室的轴段上以密封穿过部位。
9.根据权利要求8所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述水面控制系统包括中空的浮筏、内置于浮筏中的操控系统和收放线机构，所述操控系统与收放线机构相连，所述收放线机构通过通信线缆与所述电控系统连接，所述通信线缆获取操控系统发送的运动指令并传送至电控系统，由电控系统控制动力推进装置驱动水下移动搭载平台运动，并将执行情况通过通信线缆反馈给操控系统，同时通信线缆作为搭载设备的数据反馈通道。
10.根据权利要求9所述的水下移动搭载平台，其特征在于：所述水面控制系统还包括太阳能电池板，所述太阳能电池板斜向设置在浮筏的顶面上，所述太阳能电池板连接蓄电池，将电力储蓄在蓄电池中，为操控系统临时提供电力。
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