CN108674618A - 柱塞式深水潜行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱塞式深水潜行器，涉及水下潜行装置技术领域。所述潜行器包括舱体，沿所述舱体的外周设置有若干个柱塞式喷水驱动装置，所述舱体的下侧设置有配重舱，所述配重舱内设置有配重物料，且所述配重舱上设置有配重物料出口，所述配重物料出口内设置有物料口阀门，所述配重舱外设置有控制箱，所述控制箱内设置有控制器模块和电源模块，所述柱塞缸端部设置有两位三通换向阀，所述物料口阀门以及换向阀进液口所设截止阀受控于所述控制器模块。所述潜行器通过配重下潜到一定深度，利用深水压力能驱动柱塞往复运动，实现柱塞喷水驱动，所述潜行器无须油气、电力等能源，具有造价成本低以及隐身效果好的优点。

Description

柱塞式深水潜行器

技术领域

本发明涉及水下潜行装置技术领域，尤其涉及一种柱塞式深水潜行器。

背景技术

现有的水下潜行器多为柴油或电力驱动，需要配备发动机或电动机等常规动力设备和相应的传动装置，由于采用柴油或电力作为动力来源，因而其必须要存储足够的柴油或电力以满足续航里程的要求，且常规动力的潜行器的噪声较大，容易被声呐识别出来，隐身效果不好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何提供一种无须能源补给、造价成本低，隐身效果更好的柱塞式深水潜行器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种柱塞式深水潜行器，其特征在于：包括舱体，沿所述舱体的外周设置有若干个柱塞式喷水驱动装置，所述柱塞式喷水驱动装置包括活塞筒和位于活塞筒内的活塞组件，所述活塞筒包括活塞细筒和活塞粗筒，所述活塞组件包括活塞杆以及活塞，所述活塞杆的外径与所述活塞细筒的内径相等，所述活塞的外径与所述活塞粗筒的内径相等，所述活塞能够在所述活塞粗筒内滑动，所述活塞粗筒的左端设置有第一连接管，所述第一连接管的一端与所述活塞左侧的活塞粗筒相连通，所述第一连接管的另一端与所述舱体经单向阀相连通，所述活塞粗筒的右端设置有二位三通阀和第二连接管，所述第二连接管的一端与所述二位三通阀的阀壳上的第一个通孔相连通，所述第二连接管的另一端与所述舱体相连通，所述二位三通阀的阀芯上设置有水平的通道和与所述水平的通道相连通的竖直通道，所述舱体的下侧设置有配重舱，所述配重舱内设置有配重物料，且所述配重舱上设置有配重物料出口，所述配重物料出口内设置有物料口阀门，所述配重舱外设置有控制箱，所述控制箱内设置有控制器模块和电源模块，所述第一连接管内设置有单向阀，所述物料口阀门以及所述三通阀受控于所述控制器模块，用于在所述控制器模块的控制下进行打开或闭合。

进一步的技术方案在于：所述柱塞式喷水驱动装置设置有四个，等间隔的设置于所述舱体的外周。

进一步的技术方案在于：所述二位三通阀为电磁阀。

进一步的技术方案在于：所述二位三通阀的阀芯上设置有阀芯第一凸起和阀体上设置阀体第二凸起，复位弹簧的一端与所述阀芯第一凸起连接，复位弹簧的另一端与阀体第二凸起连接，阀芯第一凸起和阀体第二凸起的左右两侧分别设置有第一定位块和第二定位块，所述阀芯上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连接杆，连接片的一端与所述连接杆可转动的连接，连接片的另一端与钢丝绳的一端连接，钢丝绳的另一端与所述活塞连接。

进一步的技术方案在于：所述潜行器还包括水深感应传感器，所述水深感应传感器的信号输出端与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器的下潜深度。

进一步的技术方案在于：所述潜行器还包括障碍物探测模块，所述障碍物探测模块与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器与障碍物的距离。

进一步的技术方案在于：所述障碍物探测模块分别位于所述舱体的前端以及舱体的底部，分别用于感应所述舱体的前侧距离障碍物的距离以及舱体的底部距离障碍物的距离。

进一步的技术方案在于：所述活塞粗筒的左右两侧设置有活塞位置传感器和行程开关，用于感应所述活塞的位置是否到位和通过控制模块控制二位三通阀。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于： 处于深海高压区域的所述潜行器，舱体内部为低压或真空状态，舱体在水平方向均处于压力平衡状态，需要说明的是，所述三通阀与外界相连通的通道上设置有连接管，所述连接管上设置有截止阀，通过所述截止阀控制与外界连通的通道打开或闭合。潜行器在配重及自身重量大于排水浮力时，潜行器下潜，所述截止阀控制与外界连通的通道处于闭合状态，当到达预设深度时，控制所述截止阀打开，此时，所述二位三通阀上的连通通道为一端与外界相连通，另一端与活塞粗筒相连通，海水从与外界相连通的通道进入到活塞粗筒内，由于活塞面积大于活塞杆面积，活塞所受压力大于活塞杆所受压力，活塞在外界压力的作用下向左运动，活塞细筒内的水被排出做功，所述潜行器在水的反作用力下会向右运动；当所述活塞到达底部位置时，钢丝绳拉转所述两位三通阀芯动作，使所述三通阀上的通道一端与活塞粗筒连通，另一端与舱体相连通，因舱体内的压力较小，此时，在活塞杆左侧海水压力作用下，活塞向右运动，进入活塞右侧的活塞粗筒内的水被排入到舱体内，以上完成一个循环，当活塞向右运动到底部时，推动阀芯连接片使阀芯转动，外部压力海水又重新进入活塞右腔，推动活塞向左运动，继续重复上述多个循环，设定舱体外多个柱塞式喷水驱动装置初始相位不同，可保证柱塞式喷水驱动的连续性，可控制所述潜行器动作平稳性。

当水进入到所述舱体内后，使得所述装置的整体质量有所增加，此时，控制器模块控制所述物料口阀门打开，使配重舱向外排出一定质量的配重物料，使所述潜行器悬浮于一定的深度。此外，通过设置所述水深感应传感器可以有效的感应水的深度，使所述潜行器稳定的悬浮于设定的高度（通过相应的控制）；通过设置所述障碍物探测模块，可以有效的检测所述舱体是否与海底接触，并可防止所述舱体在航行的过程中与其前方的障碍物接触，使用的安全性更高。

此外，通过在所述活塞粗筒的左端设置第一连接管，并在第一连接管内设置单向阀，可以将由于活塞与活塞粗筒之间密封不严，以及活塞与活塞细筒之间的密封不严而进入到活塞左侧的活塞粗筒内的水排到所述舱体内，使所述潜行器的使用更可靠。通过在所述活塞粗筒的左右两侧设置活塞位置传感器，可有效的控制所述三通阀的切换时间，使所述潜行器的稳定性更强。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例所述潜行器的结构示意图；

图2是本发明实施例所述潜行器的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例所述潜行器中柱塞式喷水驱动装置的部分结构示意图；

图4是本发明实施例所述潜行器中柱塞式喷水驱动装置的部分剖视结构示意图；

其中：1、舱体2、活塞细筒3、活塞粗筒4、活塞杆5、活塞6、第一连接管7、二位三通阀71、阀芯72、阀芯第一凸起73、阀体第二凸起74、复位弹簧75、第一定位块76、第二定位块77、连接片78、钢丝绳8、第二连接管9、配重舱10、控制箱。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1和图2所示，本发明实施例公开了一种柱塞式深水潜行器，包括舱体1，沿所述舱体1的外周设置有若干个柱塞式喷水驱动装置，优选的，所述柱塞式喷水驱动装置设置有四个，等间隔的设置于所述舱体1的外周，且柱塞式喷水驱动装置沿所述潜行器的轴心方向延伸。所述柱塞式喷水驱动装置包括活塞筒和位于活塞筒内的活塞组件，所述活塞筒包括活塞细筒2和活塞粗筒3，所述活塞组件包括活塞杆4以及活塞5，所述活塞杆4的外径与所述活塞细筒2的内径相等，所述活塞5的外径与所述活塞粗筒3的内径相等，所述活塞5能够在所述活塞粗筒3内滑动。

所述活塞粗筒3的左端设置有第一连接管6，所述第一连接管6的一端与所述活塞5左侧的活塞粗筒3相连通，所述第一连接管6的另一端与所述舱体1相连通。所述活塞粗筒3的右端设置有二位三通阀7和第二连接管8，优选的，所述二位三通阀为电磁阀。所述第二连接管8的一端与所述二位三通阀7的阀壳上的第一个通孔相连通，所述第二连接管8的另一端与所述舱体1相连通。所述二位三通阀7的阀芯71上设置有水平的通道和与所述水平的通道相连通的竖直通道，所述舱体1的下侧设置有配重舱9。所述配重舱9内设置有配重物料，且所述配重舱9上设置有配重物料出口，所述配重物料出口内设置有物料口阀门，所述配重舱9外设置有控制箱10，所述控制箱10内设置有控制器模块和电源模块，所述第一连接管内设置有单向阀，所述物料口阀门以及所述三通阀进口管设置的截止阀受控于所述控制器模块，用于在所述控制器模块的控制下进行打开或闭合。

进一步的，如图2-图4所示，所述二位三通阀7的阀芯71上设置有阀芯第一凸起72和阀体上阀体第二凸起73，复位弹簧74的一端与所述阀芯第一凸起72连接，第一复位弹簧74的另一端与阀体第二凸起73连接，阀芯第一凸起72和阀体第二凸起73的左右两侧分别设置有第一定位块75和第二定位块76，所述阀芯71上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连接杆，连接片77的一端与所述连接杆可转动的连接，连接片77的另一端与钢丝绳78的一端连接，钢丝绳78的另一端与所述活塞5连接。通过设置以上器件，可以使所述三通阀的运行更稳定。

进一步的，所述潜行器还可以包括水深感应传感器，所述水深感应传感器的信号输出端与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器的下潜深度。所述潜行器还可以包括障碍物探测模块，所述障碍物探测模块与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器与障碍物的距离。优选的，所述障碍物探测模块分别位于所述舱体1的前端以及舱体的底部，分别用于感应所述舱体1的前侧距离障碍物的距离以及舱体的底部距离障碍物的距离。所述活塞粗筒3的左右两侧设置有活塞位置传感器，用于感应所述活塞的位置是否到位。

处于深海高压区域的所述潜行器，舱体内部为低压或真空状态，舱体在水平方向均处于压力平衡状态，需要说明的是，所述三通阀与外界相连通的通道上设置有连接管，所述连接管上设置有截止阀，通过所述截止阀控制与外界连通的通道打开或闭合。需要说明的是，所述三通阀与外界相连通的通道上设置有连接管，所述连接管上设置有截止阀，通过所述截止阀控制与外界连通的通道打开或闭合。潜行器在配重及自身重量大于排水浮力时，潜行器下潜，所述截止阀控制与外界连通的通道处于闭合状态，当到达预设深度时，控制所述截止阀打开，此时，所述二位三通阀上的连通通道为一端与外界相连通，另一端与活塞粗筒相连通，海水从与外界相连通的通道进入到活塞粗筒内，由于活塞面积大于活塞杆面积，活塞所受压力大于活塞杆所受压力，活塞在外界压力的作用下向左运动，活塞细筒内的水被排出做功，所述潜行器在水的反作用力下会向右运动；当所述活塞到达底部位置时，钢丝绳拉转所述两位三通阀芯动作，使所述三通阀上的通道一端与活塞粗筒连通，另一端与舱体相连通，因舱体内的压力较小，此时，在活塞杆左侧海水压力作用下，活塞向右运动，进入活塞右侧的活塞粗筒内的水被排入到舱体内，以上完成一个循环，当活塞向右运动到底部时，推动阀芯连接片使阀芯转动，外部压力海水又重新进入活塞右腔，推动活塞向左运动，继续重复上述多个循环，设定舱体外多个柱塞式喷水驱动装置初始相位不同，可保证柱塞式喷水驱动的连续性，可控制所述潜行器动作平稳性。

当水进入到所述舱体内后，使得所述装置的整体质量有所增加，此时，控制器模块控制所述物料口阀门打开，使配重舱向外排出一定质量的配重物料，使所述潜行器悬浮于一定的深度。此外，通过设置所述水深感应传感器可以有效的感应水的深度，使所述潜行器稳定的悬浮于设定的高度（通过相应的控制）；通过设置所述障碍物探测模块，可以有效的检测所述舱体是否与海底接触，并可防止所述舱体在航行的过程中与其前方的障碍物接触，使用的安全性更高。

此外，通过在所述活塞粗筒的左端设置第一连接管，并在第一连接管内设置单向阀，可以将由于活塞与活塞粗筒之间密封不严，以及活塞与活塞细筒之间的密封不严而进入到活塞左侧的活塞粗筒内的水排到所述舱体内，使所述潜行器的使用更可靠。通过在所述活塞粗筒的左右两侧设置活塞位置传感器，可有效的控制所述三通阀的切换时间，使所述潜行器的稳定性更强。

Claims (8)

1.一种柱塞式深水潜行器，其特征在于：包括舱体（1），沿所述舱体（1）的外周设置有若干个柱塞式喷水驱动装置，所述柱塞式喷水驱动装置包括活塞筒和位于活塞筒内的活塞组件，所述活塞筒包括活塞细筒（2）和活塞粗筒（3），所述活塞组件包括活塞杆（4）以及活塞（5），所述活塞杆（4）的外径与所述活塞细筒（2）的内径相等，所述活塞（5）的外径与所述活塞粗筒（3）的内径相等，所述活塞（5）能够在所述活塞粗筒（3）内滑动，所述活塞粗筒（3）的左端设置有第一连接管（6），所述第一连接管（6）的一端与所述活塞（5）左侧的活塞粗筒（3）相连通，所述第一连接管（6）的另一端与所述舱体（1）相连通，所述活塞粗筒（3）的右端设置有二位三通阀（7）和第二连接管（8），所述第二连接管（8）的一端与所述二位三通阀（7）的阀壳上的第一个通孔相连通，所述第二连接管（8）的另一端与所述舱体（1）相连通，所述二位三通阀（7）的阀芯（71）上设置有水平的通道和与所述水平的通道相连通的竖直通道，所述舱体（1）的下侧设置有配重舱（9），所述配重舱（9）内设置有配重物料，且所述配重舱（9）上设置有配重物料出口，所述配重物料出口内设置有物料口阀门，所述配重舱（9）外设置有控制箱（10），所述控制箱（10）内设置有控制器模块和电源模块，所述第一连接管内设置有单向阀，所述物料口阀门以及所述三通阀受控于所述控制器模块，用于在所述控制器模块的控制下进行打开或闭合。

2.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述柱塞式喷水驱动装置设置有四个，等间隔的设置于所述舱体（1）的外周。

3.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述二位三通阀为机械阀或电磁阀。

4.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述二位三通阀（7）的阀芯（71）上设置有阀芯第一凸起（72）和阀体第二凸起（73），复位弹簧（74）的一端与所述阀芯第一凸起（72）连接，复位弹簧（74）的另一端与阀体第二凸起（73）连接，阀芯第一凸起（72）和阀体第二凸起（73）的左右两侧分别设置有第一定位块（75）和第二定位块（76），所述阀芯（71）上设置有凹槽，所述凹槽内设置有连接杆，连接片（77）的一端与所述连接杆可转动的连接，连接片（77）的另一端与钢丝绳（78）的一端连接，钢丝绳（78）的另一端与所述活塞（5）连接。

5.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述潜行器还包括水深感应传感器，所述水深感应传感器的信号输出端与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器的下潜深度。

6.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述潜行器还包括障碍物探测模块，所述障碍物探测模块与所述控制器模块的信号输入端连接，用于感应所述潜行器与障碍物的距离。

7.如权利要求6所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述障碍物探测模块分别位于所述舱体（1）的前端以及舱体的底部，分别用于感应所述舱体（1）的前侧距离障碍物的距离以及舱体的底部距离障碍物的距离。

8.如权利要求1所述的柱塞式深水潜行器，其特征在于：所述活塞粗筒（3）的左右两侧设置有活塞位置传感器，用于感应所述活塞的位置是否到位。