CN109229315A - 一种潜水器框架结构及潜水器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种潜水器框架结构及潜水器，其中，潜水器框架结构，包括：框架主体；电池组件，设置在所述框架主体上；电池移动组件，设置于所述框架主体上，用于调节电池组件的位置，以调节潜水器的姿态。本申请实施例提供的潜水器框架结构及潜水器能够对潜水器的姿态进行调整。

Description

一种潜水器框架结构及潜水器

技术领域

本申请涉及潜水器结构技术，具体地，涉及一种潜水器框架结构及潜水器。

背景技术

潜水器是一种能够快速、精确地到达深海区域，对复杂的海洋环境进行高效的勘探、科学考察和开发作业的设备。

潜水器在海底移动的过程中，需要根据海底地形来调整潜水器的姿态，即：调整潜水器的纵倾角度。或者，当潜水器上设置有机械手时，机械手向前伸展和向后收回都会影响潜水器的纵倾角度，为了避免潜水器因纵倾角度过大而影响正常的行进，需要对潜水器的纵倾角度进行调整。

潜水器主要包括：框架结构，其上设置有高压气罐和压载舱，压载舱的中心在水平方向上略偏离潜水器的重心。高压气罐可向压载舱内注入气体，以将压载舱内的液体排出，调整压载舱的重量，进而调整潜水器两端的力矩，实现纵倾调节。

高压气罐和压载舱除了能够实现纵倾调节之外，还用于提供潜水器上浮所需的动力。如果在水下进行纵倾调节消耗了高压气罐内过多的气体，则会严重影响潜水器的上浮。若在潜水器上设置多个高压气罐，还会增大潜水器自身的重量，会减小潜水器上浮或下潜的速度。

发明内容

本申请实施提供一种潜水器框架结构及潜水器，能够对潜水器的姿态进行调节。

本申请实施例第一方面提供了一种潜水器框架结构，包括：

框架主体；

电池组件，设置在所述框架主体上；

电池移动组件，设置于所述框架主体上，用于调节电池组件的位置，以调节潜水器的姿态。

本申请实施例第二方面提供一种潜水器，包括：如上所述的潜水器框架结构。

本申请实施例提供的技术方案，通过采用设置在框架主体上的电池移动组件和电池组件，其中，电池移动组件用于调整电池组件的位置，进而调节潜水器的姿态，其实现过程简单快捷，而且不会出现如已有技术中对高压气罐内的气体消耗较多的问题出现。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的潜水器的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的潜水器框架结构和载人舱相连的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电池移动组件与电池组件装配的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电池移动组件与电池组件装配的另一角度示意图；

图5为本申请实施例提供的电池移动组件的结构示意图；

图6至图8为本申请实施例提供的电池移动组件对电池组件进行抛载的过程示意图；

图9至图11为本申请实施例提供的电池移动组件对电池组件进行抛载过程的另一角度示意图；

图12为本申请实施例提供的电池移动组件的局部示意图；

图13为图2中A区域的放大视图。

附图标记：

1-载人舱；

2-框架结构；21-侧板；

3-电池组件；31-第一电池组件；32-第二电池组件；

4-电池移动组件；41-导向杆；411-导向槽；412-安装部；42-驱动件；43-第一承载板；431-止档部；44-第二承载板；45-支撑件；46-活塞杆；47-转轴。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供一种潜水器框架结构，包括：框架主体和设置在框架主体上的电池组件和电池移动组件，其中，电池移动组件用于调整电池组件的位置，以调整潜水器的姿态。

框架主体的结构可以有多种实现方式，可采用如本领域已有的方式。本实施例并不限定框架主体的具体方式，只要能够在框架主体上设置本实施例所提供的电池移动组件和电池组件，且电池移动组件能够调节电池组件的位置即可。

通常，潜水器可以只包括框架结构。或者，潜水器也可以包括：框架结构和装载舱，装载舱与框架结构相连，装载舱为一个密闭的舱体。装载舱可以用于装载设备，也可以用于装载人或其它生物，本实施例仅以能够装载人的装载舱为例，对框架结构及潜水器的实现方式进行具体说明。

本领域技术人员也可以将本实施例所提供的框架结构应用于只包括框架结构的潜水器中，也可以将框架结构与用于装载设备的装载舱相配合，该装载舱可以采用与载人的装载舱相同的结构以及与载人的装载舱相同的方式与框架结构相连；或者，装载设备的装载舱可以与载人的装载舱采用不同的结构，可以设置在框架结构内部、端部或顶部。

图1为本申请实施例提供的潜水器的结构示意图，图2为本申请实施例提供的潜水器框架结构和载人舱相连的结构示意图。如图1和图2所示，本实施例提供一种潜水器，包括载人舱1和框架结构2，框架结构2与载人舱1相连，载人舱1位于潜水器整体的一端，框架结构2位于另一端。

框架结构包括：框架主体、以及设置在框架主体上的电池组件3和电池移动组件4。其中，电池移动组件4用于调节电池组件3的位置，以调节潜水器的姿态。

调整电池组件3的位置具体可以调整电池组件3沿潜水器纵向方向的位置，进而调整潜水器前后两端的力矩，实现姿态调整。具体的，电池移动组件4能够驱动电池组件3向潜水器的前方移动，以增大潜水器前端的力矩；或者电池移动组件4驱动电池组件3向潜水器的后方移动，以增大潜水器后端的力矩。

本实施例提供的技术方案，通过采用设置在框架主体上的电池移动组件和电池组件，其中，电池移动组件用于调整电池组件的位置，进而调节潜水器的姿态，其实现过程简单快捷，而且不会出现如已有技术中对高压气罐内的气体消耗较多的问题出现。

另外，当电池移动组件4驱动电池组件3在极限范围内移动，能够调节潜水器的姿态。当电池移动组件4驱动电池组件3超出了极限范围，则能够促使电池组件从框架主体上掉落，实现对电池组件3进行抛载，有利于快速提高潜水器的浮力，进而迅速增大上浮速度。

上述载人舱1可以为由钛合金材料制成的空心壳体，壳体内部的空心部分作为容纳空间，乘员可进入容纳空间中。载人舱1的形状可以为球形或橄榄形；或者载人舱1的中间部分为圆柱，两端为半球形；或者，载人舱1还可以为其它的形状。本实施例以球形结构的载人舱1为例，对框架结构的实现方式进行详细说明。

本实施例中，框架主体可以包括：依次竖直排列的至少两个侧板21，相邻的两个侧板21之间留有间隙。至少两个侧板21的前端与载人舱1相连，两个侧板21前端之间的距离小于载人舱1的直径。上述电池组件3和电池移动组件4可以设置在侧板21上。

上述电池移动组件4调节电池组件3位置的驱动方式，可以有多种实现方式，例如：可采用液压推动、气动推动或电驱动推动的方式，对电池组件3施加推力或拉力，以使电池组件3能够相对于框架主体移动。电池移动组件4的具体结构也可以采用多种方式来实现。电池移动组件4可以直接推动电池组件3移动，也可以推动中间部件移动进而带动电池组件3移动。

本实施例提供一种实现方式：

电池移动组件4包括：导向件和驱动件。其中，导向件设置在框架主体上，沿框架主体的纵向方向延伸，纵向方向即为潜水器的前后方向。驱动件设置在框架主体上，用于驱动电池组件3沿导向件前后移动。

例如：在电池组件3上设置滑块，在导向件上设置滑槽，滑块容纳于滑槽内且可沿滑槽滑动，则实现了电池组件3沿着导向件前后移动。滑槽的开口可以朝上，也可以朝下，还可以朝向框架主体的内侧。

或者，导向件为沿纵向方向延伸的滑轨。对应在电池组件3上设置滑块，在滑块朝向滑轨的一侧开设滑槽，滑轨的一部分可容纳于滑槽内，且滑块能够沿着滑轨滑动，实现了电池组件3沿着导向件前后移动。

或者，导向件的数量为两个，分别连接在框架主体的两侧。电池组件3横跨在两个导向件的上方，导向件对电池组件3起到了支撑的作用。电池组件3能够相对于导向件前后移动。

或者，导向件包括：导向杆和承载板。其中，导向杆固定在侧板21上，沿纵向方向延伸，导向杆上设置有第一导向结构。承载板上设有第二导向结构，第二导向结构与第一导向结构配合，以对承载板的移动进行导向。承载板用于承载电池组件3，电池组件3直接放置在承载板上，与承载板并没有固定连接。驱动件可驱动承载板相对于导向杆前后移动，进而带动承载板上的电池组件3前后移动。当承载板在导向杆上移动时，能够调节潜水器的姿态；当承载板朝向导向杆的端部逐渐移动至承载板脱离导向杆，则承载板上的电池组件3在自身重力的作用下掉落，实现抛载。

上述第一导向结构与第二导向结构为相互配合进行导向，例如：第一导向结构为滑槽，第二导向结构为滑块或滚轮；或者，第一导向结构为滑轨，第二导向结构为能够卡设在滑轨上的滑块，并能够沿滑轨移动；或者，还可以采用其它实现方式。

当驱动件驱动电池组件3移动至与导向件脱离，则能够促使电池组件3从潜水器上掉落，实现将电池组件3抛载。

图3为本申请实施例提供的电池移动组件与电池组件装配的结构示意图，图4为本申请实施例提供的电池移动组件与电池组件装配的另一角度示意图，图5为本申请实施例提供的电池移动组件的结构示意图。如图3至图5所示，本实施例中，导向杆41的数量为两个，对称设置在框架主体的两侧，具体可沿纵向方向固定在两个侧板21上。两个导向杆41相对的表面设有导向槽411。承载板相对的两侧边插设在导向槽411内。驱动件42与承载板相连，用于驱动承载板在导向槽411内前后滑动，实现对潜水器的姿态进行调节。

进一步的，导向槽411贯穿至导向杆41的后端，则承载板能够一直沿着导向槽411向后移动，直至从导向槽411内脱出。在失去了导向杆41的承载作用之后，电池组件3在自身重力的作用下掉落。

上述电池组件3可包括第一电池组件31和第二电池组件32，第一电池组件31和第二电池组件32的输出电压可以相同，也可以不同。本实施例中，第二电池组件32的输出电压大于第一电池组件31的输出电压。第一电池组件31和第二电池组件32搁置在承载板上，可随着承载板沿前后方向移动。当承载板从导向槽411内脱出时，第一电池组件31和第二电池组件32一起掉落被抛载。

第一电池组件31和第二电池组件32的电压幅值的高低均是相对的，并不限定为绝对的数值。第一电池组件31、第二电池组件32均与潜水器中的用电设备通过防水导线相连，各电池组件与防水导线之间通过水密接头相连。水密接头可采用本领域常用的结构，能实现快速插拔且防水性较好。当第一电池组件31或第二电池组件32在自身重力的作用下掉落时，重力与浮力的合力能够使得电池组件与水密接头快速断开。

上述第一电池组件31和第二电池组件32可沿框架主体的横向方向依次排布，也可以沿框架主体的纵向方向依次排布。本实施例中，第一电池组件31和第二电池组件32沿框架主体的纵向方向排布，第一电池组件31位于第二电池组件32的后端。

或者，上述承载板具体可包括：第一承载板43和第二承载板44。第一承载板43和第二承载板44沿框架主体的纵向方向排布，第一承载板43位于第二承载板44的后端。第一承载板43和第二承载板44的横向两端均插设在导向槽411内，第一承载板43用于承载第一电池组件31，第二承载板44用于承载第二电池组件32。

上述第二承载板44用于接受驱动件42的驱动力，例如：驱动件42与第二承载板44相连，用于对第二承载板44施加直接的拉力或压力，促使第二承载板44前后移动，进而带动第一承载板43前后移动。第一承载板43和第二承载板44之间可以为固定连接，则第一承载板43和第二承载板44一起移动，当第二承载板44脱离导向槽411时，第一电池组件31和第二电池组件32被抛载。

或者，第二承载板44与第一承载板43的前端铰接，例如通过转轴47相连，第一承载板43可以相对于第二承载板44转动。当第一承载板43移动至脱离导向槽411时，第一承载板43向下翻转，第一电池组件31在自身重力的作用下掉落，实现抛载。可采用相应的降压电路，对第二电池组件32的输出电压进行降压后提供给原本与第一电池组件31对应的用电设备使用。若第一电池组件31被抛载后，潜水器的浮力仍然不满足上浮需求，则驱动件42继续推动第二承载板44向后移动，直至脱离导向槽411，使得第二电池组件32在自身重力的作用下掉落，也被抛载。可以理解的是，可在框架主体上或载人舱内设置额外的电池组件，为用电设备进行供电。

进一步的，电池移动组件4还包括：支撑件45，连接在两个导向杆41之间，具体是连接在两个导向杆41前端，用于对两个导向杆41进行固定和支撑。另外，驱动件42可固定在支撑件45上。

驱动件42可以采用气动的原理，例如：驱动件42为气缸，气缸的壳体固定在支撑件45上。活塞杆46的一端滑设于气缸内，另一端位于气缸外部与承载板相连。气缸可驱动活塞杆46直线运动，进而推动承载板前后移动。或者，活塞杆46中位于气缸外部的一端直接与电池组件3相连，直接推动电池组件3相对于承载板前后移动。本实施例中，活塞杆46的另一端与第二承载板44相连，用于驱动第二承载板44前后移动。

或者，驱动件42可采用液压驱动的原理，例如：驱动件42为液压缸，液压缸的壳体固定在支撑件45上。活塞杆46的一端滑设于液压缸内，另一端位于液压缸外部与承载板相连或直接与电池组件3相连。

再或者，驱动件42还可以采用电力驱动的原理，例如：驱动件42为驱动电机，采用齿轮组分别与驱动电机和推杆相连，用于将驱动电机的转动转换为推杆的直线运动，推杆的端部与承载板相连或直接与电池组件3相连。

当潜水器产生艏倾或艉倾时，例如：在位于潜水器前端的机械手进行伸展运动的过程中，可驱动第一电池组件31前后移动，以改变潜水器的重心来调节潜水器的纵倾角度。例如：当潜水器出现艏倾时，通过驱动件42驱动第一电池组件31和第二电池组件32向后移动；当潜水器出现艉倾时，通过驱动件42驱动第一电池组件31和第二电池组件32向前移动。

综上，潜水器的电池移动组件4具备两个功能，有两种不同运动方式：一种是在导向槽411的正常移动范围内前后移动电池来实现潜水器的纵倾调节；另一种是向后移动，推移第一电池组件31超出导向槽411的正常移动范围以使第一电池组件31被抛载，以增大潜水器的浮力。

进一步的，在第一承载板43远离第二承载板44的后端设置有止档部431，止档部431可以为沿竖直方向向上凸起的结构，用于阻挡第一电池组件31向后滑动。避免在潜水器正常工作状态下，因水阻力或惯性导致第一电池组件31倾倒、滑动甚至掉落的问题出现。

或者，还可以采用电磁吸附机构用于在正常状态下产生磁力以固定第一电池组件31、以及在紧急状态下消除磁力而使第一电池组件31能够被抛载，进一步避免因水阻力或惯性导致第一电池组件31倾倒、滑动甚至掉落的问题出现。

下面结合附图对第一电池组件31的抛载过程进行详细说明：

图6至图8为本申请实施例提供的电池移动组件对电池组件进行抛载的过程示意图，图9至图11为本申请实施例提供的电池移动组件对电池组件进行抛载过程的另一角度示意图。

如图3和图4所示，潜水器处于第一状态，第一状态可以为潜水器处于正常的工作状态，在该状态下，潜水器在水下能够执行正常的作业任务，例如：上浮、下潜、移动、抓取物体等。第一承载板43和第二承载板44位于最前端靠近支撑件45。第一电池组件31和第二电池组件32均通过水密接头和防水导线与相应的用电设备相连。

如图6和图9所述，潜水器处于第二状态，第二状态可以为紧急状态，指的是潜水器发生渗水、潜水器中的某个部件发生故障或失效而影响潜水器正常工作，潜水器必须立即上浮至水面。驱动件42驱动活塞杆46伸出，并推动第一承载板43和第二承载板44向后方移动，直至第一承载板43的后端与导向杆41的后端齐平。第一电池组件31、第二电池组件32分别随着第一承载板43和第二承载板44同步移动。

如图7和图10所示，活塞杆46继续推动第一承载板43和第二承载板44向后方移动，第一承载板43的大部分伸出导向杆41。

如图8和图11所示，活塞杆46继续推动第一承载板43和第二承载板44向后方移动，第一承载板43全部伸出导向杆41。第一电池组件31的重力作用使得第一承载板43向下翻转，第一电池组件31掉落且与水密接头断开，完成抛载。

电池移动组件4的动作可以由控制器来控制，该控制器可以设置在载人舱1内，也可以设置在框架结构2上。控制器与相应的传感器相连，例如：在框架结构2上或载人舱1内设置速度传感器、加速度传感器、俯仰角度传感器，与控制器电连接。控制器获取传感器发送的检测信号，并根据该检测信号进行判断。当控制器判断出当前潜水器的姿态不满足设定要求时，控制向电池移动组件4发送控制信号，以触发电池移动组件4动作，驱动件42驱动各承载板前后移动，进而带动各电池组前后移动，以对潜水器的姿态进行调整。当控制器判断出当前上浮速度或加速度不满足设定值时，控制驱动件42驱动各承载板向后移动，直至第一承载板43脱离导向杆41，将第一电池组件31抛载，以减轻框架结构2的重量，进而提高上浮速度。

或者，控制器也可以作为电池移动组件4的其中一部分，与电池移动组件4中的相应部件相连，以实现对第一电池组件31进行抛载的功能。

或者，电池移动组件4的操控也可以由载人舱1内的乘员来完成，即：可以在载人舱1内设置手动阀，乘员将手动阀打开，能够触发电池移动组件4动作。

可以理解的是，潜水器的框架结构2中仍然可以设有压载块。当潜水器需要紧急上浮时，可先将压载块抛载，若全部压载块都被抛载但仍然不满足上浮要求或者压载块抛载失败时，再启动抛载第一电池组件31；或者，若能够提前确定潜水器需要减轻的重量，则可以将压载块和第一电池组件31一起抛载，以减轻减水器的重量，加快上浮速度。

在上述技术方案的基础上，若将第二电池组件32固定在第二承载板44上，，例如：将第二电池组件32的外壳通过螺栓连接的方式固定在第二承载板44上，则第二电池组件32不可被抛载。若第二电池组件32是直接搁置在第二承载板44上，则第二电池组件32可被抛载。第二电池组件32的数量为两个，沿横向方向并排设置在第二承载板44上。

图12为本申请实施例提供的电池移动组件的局部示意图，图13为图2中A区域的放大视图。如图2、4、12、13所示，对于电池移动组件4与侧板21相连接的方式，可以采用多种方案，例如：在导向杆41上设置连接部，通过螺栓连接至侧板21。

具体的，在导向杆41上设置至少两个安装部412，安装部412上设有安装孔。对应的，在侧板21上也开设安装孔，采用螺栓与螺母配合将安装部412与侧板21固定连接。

本实施例还提供一种潜水器，包括上述框架结构。

另外，该潜水器还可以包括装载舱，与框架结构相连。该装载舱可以连接在框架结构的一端，也可以容纳于框架结构内。装载舱可以为能够载人的装载舱，也可以用于装载设备或其它生物。

本实施例提供的潜水器具有与上述框架结构相同的技术效果。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (12)

1.一种潜水器框架结构，其特征在于，包括：

框架主体；

电池组件，设置在所述框架主体上；

电池移动组件，设置于所述框架主体上，用于调节电池组件的位置，以调节潜水器的姿态。

2.根据权利要求1所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述电池移动组件包括：

导向件，设置在所述框架主体上；

驱动件，设置在所述框架主体上，用于驱动所述电池组件沿着所述导向件移动。

3.根据权利要求2所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述驱动件还用于驱动所述电池组件移动至与所述导向件脱离，以将所述电池组件抛载。

4.根据权利要求3所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述导向件包括：

导向杆，沿所述框架主体的纵向方向延伸，所述导向杆上设有第一导向结构；

用于承载所述电池组件的承载板，所述承载板上设有第二导向结构，所述第二导向结构用于与第一导向结构配合以对所述承载板的移动进行导向。

5.根据权利要求4所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述导向杆的数量为两个，对称设置在所述框架主体的两侧；两个导向杆相对的表面设有导向槽，所述导向槽贯穿至所述导向杆的后端，以使所述承载板能够从所述导向槽的后端脱离导向槽；

所述承载板中相对的两侧边滑动插设在所述导向槽内。

6.根据权利要求5所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述电池组件包括：

第一电池组件，设置在所述承载板上；

第二电池组件，设置在所述承载板上，位于所述第一电池组件的前方。

7.根据权利要求6所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述第二电池组件的输出电压大于所述第一电池组件的输出电压。

8.根据权利要求6或7所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述承载板包括：

第一承载板，用于承载所述第一电池组件；

第二承载板，用于承载所述第二电池组件；所述第二承载板与所述第一承载板的前端铰接，所述第二承载板用于接收所述驱动件的驱动力。

9.根据权利要求8所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述电池移动组件还包括：

支撑件，连接在两个导向件的前端之间。

10.根据权利要求9所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述驱动件包括：

液压缸体，设置在所述支撑件上；

活塞杆，其一端插设于所述液压缸体内，另一端与所述第二承载板相连。

11.根据权利要求8所述的潜水器框架结构，其特征在于，所述第一承载板的后端设有止档部。

12.一种潜水器，其特征在于，包括：如权利要求1-11任一项所述的潜水器框架结构。