CN111846169A - 一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱，涉及水下探测通信领域，包括耐压玻璃窗、第一密封端盖、透镜模组、耐压舱体、通信电路模组、电路板固定架、第二密封端盖和水密连接器；耐压玻璃窗与第一密封端盖的第一端连接，第一密封端盖的第二端连接透镜模组，第一密封端盖与耐压舱体的第一端连接，通信电路模组安装在耐压舱体内且两端分别设有电路板固定架与耐压舱体的内壁贴合，通信电路模组用于发射或接收光信号，第二密封端盖与耐压舱体的第二端连接，水密连接器穿过第二密封端盖与通信电路模组连接；本申请具有较高的水密性能和耐海水腐蚀性能，可为水下无线通信设施提供安全可靠的密封环境，结构简单可靠、安装及施工布放方便。

Description

一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱

技术领域

本发明涉及水下探测通信领域，尤其是一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱。

背景技术

海洋覆盖着地球表面三分之二以上的表面积并且海洋资源丰富，随着对海洋资源的开发与利用，越来越多的水下探测设备、海底观测系统及传感器投入使用，为了获得更多的海洋信息就要求更多的海底光电缆组成的网络被敷设于水下，这必然造成经济成本的大幅增多。因此为节约水下通信成本，迫切需求一种传输距离长、通信速率高、保密性好的水下长距离无线光通信的方式，这就对水下长距离无线通信耐压密封舱提出了需求。

水下无线光通信可借助海洋观测系统进行采集有关海洋学的数据、监测环境污染、气候变化、海底地震和火山活动、探查海底目标以及远距离图像传输等活动，具有水下环境适应性好、扩展升级快、保密性较强、通信速率高等特点，水下无线光通信的特点非常适合于深海中各种观测平台的互联、数据信息收集与交换，具有非常广阔的应用前景。而水下长距离无线通信耐压密封舱是实现水下长距离无线光通信的前提，因此需要设计一款结构简单，适应海水环境，可快速布放的水下无线通信耐压密封舱。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱，该耐压密封舱结构和布放简单，而且可实现水下无线通信，从而大大减少海底光电缆敷设成本，方便与水下检测设备进行信息交换的水下长距离无线通信耐压密封舱。

本发明的技术方案如下：

一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱，包括：

耐压玻璃窗，用于承受外部水体压力，并与第一密封端盖的第一端连接形成密封面；

第一密封端盖，与耐压舱体的第一端固定连接，并与耐压玻璃窗和耐压舱体之间形成密封面，第一密封端盖的第二端连接透镜模组；

透镜模组，与耐压玻璃窗配合用于传输无线光信号；

耐压舱体，为通信电路模组实现无线通信提供一个可靠的密封空间；

通信电路模组，安装在耐压舱体内，用于发射或接收无线光信号，将处理后的信号通过水密连接器传输至外部终端；

第一电路板固定架，与通信电路模组的第一端连接固定，并与耐压舱体的内壁贴合；

第二电路板固定架，与通信电路模组的第二端连接固定，并与耐压舱体的内壁贴合；

第二密封端盖，与耐压舱体的第二端固定连接，并与耐压舱体形成一密封面；

水密连接器，用于传输光电信号和提供电能，安装在第二密封端盖上并穿过第二密封端盖与通信电路模组连接；

水密连接器与耐压玻璃窗、第一密封端盖、耐压舱体和第二密封端盖形成一个整体的密封舱体。

其进一步的技术方案为，透镜模组包括透镜和透镜压板，透镜压板安装在透镜的第一端面上，透镜的第二端面靠近耐压玻璃窗，透镜作为无线光信号的接收或发射窗口，通过透镜压板与第一密封端盖固定连接。

其进一步的技术方案为，无线通信耐压密封舱还包括调节支架，调节支架的第一端与第二电路板固定架连接，调节支架的第二端与第二密封端盖固定连接，调节支架用于调节通信电路模组中的光源与透镜模组之间的焦距。

其进一步的技术方案为，无线通信耐压密封舱还包括固定环，固定环用于固定压紧耐压玻璃窗和第一密封端盖。

其进一步的技术方案为，第一密封端盖的横截面呈圆环形，透镜的第二端面位于第一密封端盖的圆环形中，第一密封端盖的第二端有螺纹孔与透镜压板配合用于安装透镜，第一密封端盖的第一端设有密封槽与耐压玻璃窗的密封端面配合，形成纵向密封。

其进一步的技术方案为，耐压舱体的第一端设有配合密封面与第一密封端盖的密封槽进行配合形成横向密封端面，耐压舱体的第二端设有配合密封面与第二密封端盖的密封槽进行配合形成横向密封端面。

其进一步的技术方案为，第一电路板固定架和第二电路板固定架为同一结构形式，包括橡胶条和金属框架，金属框架固定在通信电路模组的两端，用于支撑与固定通信电路模组，橡胶条安装在金属框架外圈的槽内并与耐压舱体的内壁接触，用于减小或过滤部分振动。

其进一步的技术方案为，调节支架的第一端通过第二电路板固定架实现通信电路模组的第一端与透镜模组之间的轴向距离调节。

其进一步的技术方案为，透镜与第一密封端盖之间装有两道O型密封圈，第一密封端盖与耐压舱体之间装有两道O型密封圈，透镜、第一密封端盖以及耐压舱体组成密封舱体的第一端；

耐压舱体与第二密封端盖之间装有两道O型密封圈，耐压舱体与第二密封端盖组成密封舱体的第二端。

其进一步的技术方案为，第一密封舱体的第一端与第二密封舱体的第一端相对设置，第一密封舱体接收第二密封舱体发出的无线光信号，或者向第二密封舱体发射无线光信号。

本发明的有益技术效果是：

在耐压密封舱的第一端，通过设置固定环、耐压玻璃窗和第一密封端盖，固定环将耐压玻璃窗、第一密封端盖与耐压舱体压紧，通过螺钉固定连接；耐压玻璃窗与第一密封端盖通过O型密封圈组成双重密封面，第一密封端盖与耐压舱体通过O型密封圈组成双重密封面，保证密封舱体具有较高的密封效果；通过设计合理耐压玻璃窗结构及密封方式，可以使密封舱体适应不同的水深要求，保证内部元器件不受水压作用。在耐压密封舱的第二端，通过设置第二密封端盖和水密接插件，可保证整个耐压密封舱体的全密封性，通过一个水密接插件即可实现供电和信号的传输。在通信电路模组的固定方式上设置了可调支架，方便实现光源与透镜之间的距离调节。

附图说明

图1是本申请提供的耐压密封舱的纵向剖视结构示意图。

图2是本申请提供的耐压密封舱中的透镜三维结构示意图。

图3是本申请提供的耐压密封舱中的电路板固定架三维结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱，如图1所示，包括固定环1、耐压玻璃窗2、第一密封端盖3、透镜模组、耐压舱体6、通信电路模组7、第一电路板固定架8、第二电路板固定架9、调节支架10、第二密封端盖11和水密连接器12，其中透镜模组包括透镜4和透镜压板5。

固定环1用于固定压紧耐压玻璃窗2和第一密封端盖3。

耐压玻璃窗2用于承受外部水体压力，并与第一密封端盖3的第一端连接形成密封面。

第一密封端盖3与耐压舱体6的第一端固定连接，并与耐压玻璃窗2和耐压舱体6之间形成密封面，第一密封端盖3的第二端连接透镜模组。其中第一密封端盖3的横截面呈圆环形，透镜4的第二端面位于第一密封端盖3的圆环形中，第一密封端盖3的第二端有螺纹孔与透镜压板配合用于安装透镜4，第一密封端盖3的第一端设有密封槽与耐压玻璃窗2的密封端面配合，形成纵向密封。

透镜模组与耐压玻璃窗2配合用于传输无线光信号。透镜压板5安装在透镜4的第一端面上，透镜4的第二端面靠近耐压玻璃窗2，透镜4作为无线光信号的接收或发射窗口，通过透镜压板5与第一密封端盖3固定连接。透镜4与第一密封端盖3之间装有两道O型密封圈，第一密封端盖3与耐压舱体6之间装有两道O型密封圈，透镜4、第一密封端盖3以及耐压舱体6组成密封舱体的第一端。如图2所示，透镜4为半球形结构，材质为高硼硅玻璃。透镜4包括球形结构401和安装边框402，安装边框402与透镜压板5贴合安装固定。

耐压舱体6为通信电路模组7实现无线通信提供一个可靠的密封空间。耐压舱体6的第一端设有配合密封面与第一密封端盖3的密封槽进行配合形成横向密封端面，也即第一密封端盖3的径向密封槽部分装入耐压舱体6的第一端的内腔的配合密封面中，第一密封端盖3的轴向密封槽与耐压玻璃窗2平面接触。耐压舱体6的第二端设有配合密封面与第二密封端盖11的密封槽进行配合形成横向密封端面，也即第二密封端盖11的径向密封槽部分装入耐压舱体6的第二端内腔的配合密封面中。

通信电路模组7安装在耐压舱体6内，用于发射或接收无线光信号，将处理后的信号通过水密连接器12传输至外部终端。通信电路模组7包括通信模块、电源模块和光源701，用于信号的控制、传输与采集，本申请的通信电路模组7采用市售模组，在此不具体介绍其内部电路结构。

第一电路板固定架8与通信电路模组7的第一端连接固定，并与耐压舱体6的内壁贴合。

第二电路板固定架9与通信电路模组7的第二端连接固定，并与耐压舱体6的内壁贴合。

本申请的第一电路板固定架8和第二电路板固定架9为同一结构形式，以第二电路板固定架9为例，如图3所示，包括橡胶条901和金属框架902，橡胶条901形同O型圈结构形式安装在金属框架902外圈的槽内并与耐压舱体6的内壁接触，用于减小或过滤部分振动；金属框架902固定在通信电路模组7的第二端，第一安装螺纹孔903和第二安装螺纹孔904设于金属框架902上，第一安装螺纹孔903用于支撑与固定通信电路模组7，第二安装螺纹孔904用于安装连接可调支架10。

调节支架10的第一端与第二电路板固定架9连接，调节支架10的第二端与第二密封端盖11固定连接，调节支架10用于调节通信电路模组7中的光源701与透镜4模组之间的焦距。调节支架10的第一端通过第二电路板固定架9实现通信电路模组7的第一端与透镜4模组之间的轴向距离调节。

第二密封端盖11与耐压舱体6的第二端固定连接，并与耐压舱体6形成一密封面。耐压舱体6与第二密封端盖11之间装有两道O型密封圈，耐压舱体6与第二密封端盖11组成密封舱体的第二端。

水密连接器12用于传输光电信号和提供电能，安装在第二密封端盖11上并穿过第二密封端盖11与通信电路模组7连接。

水密连接器12与耐压玻璃窗2、第一密封端盖3、耐压舱体6和第二密封端盖11形成一个整体的密封舱体。

在使用耐压密封舱时，一般选用一对密封舱体，也即第一密封舱体和第二密封舱体同时使用，并且第一密封舱体的第一端与第二密封舱体的第一端相对设置，第一密封舱体接收第二密封舱体发出的无线光信号，或者向第二密封舱体发射无线光信号。

本申请的水下长距离无线通信耐压密封舱的创新点是采用可靠的金属与非金属的密封方式，设计上结构简单；采用耐压玻璃窗2与透镜4组合方式解决光通路的难点；利用调节支架10方便光源701与透镜4之间的距离调节，有利于光信号的控制；以上技术能够可靠地解决水下无线光通信的密封及光接收或发射的关键技术难题。

本申请的水下长距离无线通信耐压密封舱在很大程度上克服了传统水下密封舱的不足，结构可靠，使用方便，机械强度高，具有通信距离远、通信方式简单的有点，能够实现水下快速通信功能，大大节约系统布放成本，具有较大的经济效益和社会价值，可为我国今后的海洋科考、探测提供一个良好的水下无线通信连接平台，具有广阔的市场前景和重要的社会价值。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，包括：

耐压玻璃窗，用于承受外部水体压力，并与第一密封端盖的第一端连接形成密封面；

所述第一密封端盖，与耐压舱体的第一端固定连接，并与所述耐压玻璃窗和耐压舱体之间形成密封面，所述第一密封端盖的第二端连接透镜模组；

所述透镜模组，与所述耐压玻璃窗配合用于传输无线光信号；

所述耐压舱体，为通信电路模组实现无线通信提供一个可靠的密封空间；

所述通信电路模组，安装在所述耐压舱体内，用于发射或接收所述无线光信号，将处理后的信号通过水密连接器传输至外部终端；

第一电路板固定架，与所述通信电路模组的第一端连接固定，并与所述耐压舱体的内壁贴合；

第二电路板固定架，与所述通信电路模组的第二端连接固定，并与所述耐压舱体的内壁贴合；

第二密封端盖，与所述耐压舱体的第二端固定连接，并与所述耐压舱体形成一密封面；

所述水密连接器，用于传输光电信号和提供电能，安装在所述第二密封端盖上并穿过所述第二密封端盖与所述通信电路模组连接；

所述水密连接器与所述耐压玻璃窗、第一密封端盖、耐压舱体和第二密封端盖形成一个整体的密封舱体。

2.根据权利要求1所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，

所述透镜模组包括透镜和透镜压板，所述透镜压板安装在所述透镜的第一端面上，所述透镜的第二端面靠近所述耐压玻璃窗，所述透镜作为所述无线光信号的接收或发射窗口，通过所述透镜压板与所述第一密封端盖固定连接。

3.根据权利要求1所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述无线通信耐压密封舱还包括调节支架，所述调节支架的第一端与所述第二电路板固定架连接，所述调节支架的第二端与所述第二密封端盖固定连接，所述调节支架用于调节所述通信电路模组中的光源与所述透镜模组之间的焦距。

4.根据权利要求1所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述无线通信耐压密封舱还包括固定环，所述固定环用于固定压紧所述耐压玻璃窗和第一密封端盖。

5.根据权利要求2所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述第一密封端盖的横截面呈圆环形，所述透镜的第二端面位于所述第一密封端盖的圆环形中，所述第一密封端盖的第二端有螺纹孔与所述透镜压板配合用于安装所述透镜，所述第一密封端盖的第一端设有密封槽与所述耐压玻璃窗的密封端面配合，形成纵向密封。

6.根据权利要求1所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述耐压舱体的第一端设有配合密封面与所述第一密封端盖的密封槽进行配合形成横向密封端面，所述耐压舱体的第二端设有配合密封面与所述第二密封端盖的密封槽进行配合形成横向密封端面。

7.根据权利要求1所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述第一电路板固定架和第二电路板固定架为同一结构形式，包括橡胶条和金属框架，所述金属框架固定在所述通信电路模组的两端，用于支撑与固定所述通信电路模组，所述橡胶条安装在金属框架外圈的槽内并与所述耐压舱体的内壁接触，用于减小或过滤部分振动。

8.根据权利要求3所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述调节支架的第一端通过所述第二电路板固定架实现所述通信电路模组的第一端与所述透镜模组之间的轴向距离调节。

9.根据权利要求2-6任一所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，所述透镜与所述第一密封端盖之间装有两道O型密封圈，所述第一密封端盖与所述耐压舱体之间装有两道O型密封圈，所述透镜、第一密封端盖以及耐压舱体组成密封舱体的第一端；

所述耐压舱体与所述第二密封端盖之间装有两道O型密封圈，所述耐压舱体与所述第二密封端盖组成密封舱体的第二端。

10.根据权利要求1或9所述的水下长距离无线通信耐压密封舱，其特征在于，第一密封舱体的第一端与第二密封舱体的第一端相对设置，所述第一密封舱体接收所述第二密封舱体发出的所述无线光信号，或者向所述第二密封舱体发射所述无线光信号。

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