CN112761833A - 一种柴电混合动力无人潜器进排气装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，包括壳体组件和充能组件，其中壳体组件包括艇体、压水舱板和密封盖；充能组件置于壳体组件内部，包括充电部件和充油部件；充电部件和充油部件轮换使用。本发明提供的一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，与动力系统的柴油机进气口和排气口通过耐高温软管相连，实现进排气的功能。螺纹升降装置与升降套配合使用，使升降套上升和密闭时需要的足够的力，保证了进排气系统的稳定，在无人航行器的柴油机无法对电池充电时，太阳能板保证了电池一直供电的需求，旋转的进油口可自动实现充油功能，降低了人力成本。

Description

一种柴电混合动力无人潜器进排气装置
技术领域
本发明涉及航行器技术领域，特别是一种柴电混合动力无人潜器进排气装置。
背景技术
无人航行器是航行器的一种，潜航器无人水下航行器技术是指应用于无人水下航行器，保证其能够顺利执行各种使命的技术。通过搭载传感器和不同任务模块,执行多种任务的水下自航行装备。又称水下无人运载器、无人潜器和水下无人作战平台等。无人水下航行器用于水下警戒、侦察、监视、跟踪、探雷、布雷、中继通信和隐蔽攻击，以及执行水文测量、海洋学研究等任务。可由飞机、舰艇携带到作战海区或从岸上直接布放。可潜入水下长时间远程自主航行和作战，具有小型化、智能化、机动范围大和隐蔽性好等特点；可以到载人平台的高威胁区或难以达到的海域活动，延伸载人平台的探测和作战范围；可以作为海上网络中心战的一个节点，在实施反舰、反潜、袭岸、反水雷等作战活动中，为母舰(艇)提供水下警戒、战场侦察、目标指示、中继通信等保障，发挥力量倍增器的作用。
然而，无人航行器在水面航行时需要动力与能源，现在主流的有电池、柴油机、电能等，因此为保证无人航行器工作足够长的时间，需要不断的提供能源。但是太阳能的转换率比较低，单靠太阳能供给，不能保证航行器的动力；柴油机提供动力，需要保证无人航行器有足够的能源回到补充有的地方，利用率不高。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的柴电混合动力无人潜器进排气装置中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于如何解决无人航行器的能源供给问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，其包括，壳体组件，包括艇体、压水舱板和密封盖；
充能组件，置于所述壳体组件内部，包括充电部件和充油部件；
所述充电部件和所述充油部件轮换使用。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述充电部件包括太阳能板，所述太阳能板置于所述艇体外部，通过链条进行所述太阳能板的放下和收起，所述链条与电动拉杆连接，所述电动拉杆固定于拉杆固定座，所述拉杆固定座置于所述压水舱板表面。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述充油部件包括置于所述艇体内部的旋转升降部件。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述旋转升降部件包括与电机连接的旋转支撑架，所述旋转支撑架与螺旋升降杆螺纹连接，即螺旋升降杆于旋转支撑架内进行上下直线往复运动，所述螺旋升降杆与升降连接杆连接。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述旋转升降部件上端设有升降套，所述升降套一侧设有舱体外置箱，所述升降套通过所述升降连接杆与所述螺旋升降杆连接，且所述升降套通过垂直滑轨进行上下往复运动，所述升降套的顶部设有端盖，所述升降套靠近所述端盖的一端表面设有若干散热孔，所述端盖能够嵌于所述密封盖上，进而形成密闭的所述艇体，所述密封盖与所述端盖上设有相配合的密封圈。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述升降套与进气管、排气管和进油管连接；
其中，所述进气管和排气管的另一端均与柴油机连接，其中进气管包括进气升降管和进气固定管，所述排气管包括排气升降管和排气固定管，其中所述进气固定管和所述排气固定管为靠近所述柴油机的一端，所述进气升降管和所述排气升降管为靠近所述升降套的一端，所述进气升降管和所述排气升降管随着所述升降套的上下运动和运动；
所述进油管与油箱连接，其进油口上设有弹簧片。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述柴油机与所述油箱连接，所述油箱外部设有单向阀，所述艇体内设有电动推杆，所述电动推杆连接旋转架，所述旋转架与所述进油管的进油口连接。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述进油管的进油口一侧设有电磁铁。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述升降套上还设有双目摄像头，所述电机与电池连接。
作为本发明所述柴电混合动力无人潜器进排气装置的一种优选方案，其中：所述电动推杆、所述双目摄像头与控制板连接。
本发明有益效果为：本发明提供的一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，采用了一种用于水面水下无人航行器的可防雨防浪的充电进油进排气装置，该装置与动力系统的柴油机进气口和排气口通过耐高温软管相连，实现进排气的功能。螺纹升降装置与升降套配合使用，使升降套上升和密闭时需要的足够的力，保证了进排气系统的稳定，避免了使用推杆与壳体连接，多次使用而导致的壳体变形甚至撕裂。在无人航行器的柴油机无法对电池充电时，太阳能板保证了电池一直供电的需求。旋转的进油口，避免了每次给油箱充油需拆除无人航行器或者需另外设置一个进油口需要密封的要求，该进油口可自动实现充油功能，降低了人力成本。除正常航行外，在雨天或者波浪汹涌的时间工作时，端盖能防止大量雨水或海水进入进排气管中，从而减少了经济损失，提高了安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为柴电混合动力无人潜器进排气装置的整体结构示意图。
图2为柴电混合动力无人潜器进排气装置的升降套下降后的结构示意图。
图3为柴电混合动力无人潜器进排气装置的内部整体结构示意图。
图4为柴电混合动力无人潜器进排气装置的整体结构示意图的侧视图。
图5为柴电混合动力无人潜器进排气装置的升降套的局部示意图。
图6为柴电混合动力无人潜器进排气装置的旋转升降部件的整体结构示意图。
图7为柴电混合动力无人潜器进排气装置的旋转升降部件的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
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。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1和图3，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，柴电混合动力无人潜器进排气装置包括壳体组件100，包括艇体101、压水舱板102和密封盖103；
充能组件200，置于壳体组件100内部，包括充电部件201和充油部件202；
充电部件201和充油部件202轮换使用。
基于上述，为了提高无人航行器的有效工作时长，将充电部件201和充油部件202结合，其中，充油部件201依靠柴油机300进行动力传输，充电部件201通过太阳能板201a进行电量储蓄和利用，当柴油机300工作时，进排气充电进油部分在水面以上，这时太阳能板201a放下充电。当航行器在水下时，进排气充电进油部分收起，不影响航行器的运行。
由于柴油发电机在工作时，有进气和排气的过程，但从综合考虑了航行器的舱体101空间、易加工性、经济性和易维护性等多方面的因素，采用可伸缩式进排气装置，设计了一种较为简便的进排气装置，本实施例采用了一种用于水面水下无人航行器的可防雨防浪的进排气装置，该装置与动力系统的柴油机300进气口和排气口通过耐高温软管相连，实现进排气的功能。同时该部分上连接有太阳能板201a和旋转充油口。
实施例2
参照图1～7，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是：充电部件201包括太阳能板201a，太阳能板201a置于艇体101外部，通过阳光照射进行充电和电量存储，太阳能板201a通过链条201b进行太阳能板201a的放下和收起，链条201b与电动拉杆201c连接，电动拉杆201c固定于拉杆固定座201d，拉杆固定座201d置于压水舱板102表面，且拉杆固定座201d上设有小型电机，与电动拉杆201c连接，通过小型电机，控制电动拉杆201c的上下拉动，进而带动链条201b实现太阳能板201的放下和收起。
进一步的，充油部件202包括置于艇体101内部的旋转升降部件203，旋转升降部件203包括与电机203a连接的旋转支撑架203b，旋转支撑架203b与螺旋升降杆203c螺纹连接，螺旋升降杆203c通过电机203a于旋转支撑架203b内进行上下直线往复运动，螺旋升降杆203c上端与升降连接杆203d连接，进而升降连接杆203d随着螺旋升降杆203c的移动而移动，通过内部S型的轨道设置，能够保持螺旋升降杆203c运动的稳定性。
具体的，旋转升降部件203上端设有升降套204，升降套204一侧设有舱体外置箱306，在升降套204上升和下降时，舱体外置箱306能够提供稳定的运动轨道，升降升降套204通过升降连接杆203d与螺旋升降杆203c连接，且升降套204通过垂直滑轨204b进行上下往复运动，升降套204的顶部设有端盖205，升降套204靠近端盖205的一端表面设有若干散热孔204a，其作用在于使艇体101内的热气排出，使艇体101内的温度降低，端盖205能够嵌于密封盖103上，进而形成密闭的舱体101，密封盖103与端盖205上设有相配合的密封圈，能够保证密封盖103与端盖205之间形成密封的连接配合，防止艇体101内部进水，保障艇体101内部的干燥性。
进一步的，升降套204与进气管204c、排气管204d和进油管204e连接；
其中，进气管204c和排气管204d的另一端均与柴油机300连接，为保证各个管道在其工作时有一定的强度，如发电机组内燃机进、排气在升起时需要顶开端盖205，需要承受一定的压力。故而进气管204c包括进气升降管204c-1和进气固定管204c-2，排气管204d包括排气升降管204d-1和排气固定管204d-2，其中进气固定管204c-2和排气固定管204d-2为靠近柴油机300的一端，进气升降管204c-1和排气升降管204d-1为靠近升降套204的一端，进气固定管204c-2和排气固定管204d-2固定不动，进气升降管204c-1和排气升降管204d-1随着升降套204的上下运动和运动，进而完成进气和密封的动作，空气由进气管204c进入柴油机300内，为柴油机300工作做准备，柴油机300燃烧柴油产生的废气，经过排气管204d以及排气管204d的冷却装置，排到艇体101外。
进油管204e与油箱301连接，其进油口上设有弹簧片204e-1，进油设备从外部顶开弹簧片204e-1进行充油。
柴油机300与油箱301连接，油箱301外部设有单向阀301a，防止油箱301内的油外溢，与弹簧片204e-1配合，形成二次保护。艇体101内设有电动推杆303，电动推杆303连接旋转架304，旋转架304与进油管204e的进油口连接，当需要充油时，为了保障进油设备与进油口对接，因此通过旋转架304旋转进油口，进而保护进油口的使用寿命。
进一步的，在充油时，为了保障进油设备与进油口能够固定连接，因此进油管204e的进油口一侧设有电磁铁305，与进油设备上的铁片形成磁吸结构，进而实现进油口与进油设备的固定，当充油完毕时，直接通过艇体101的动力使电磁铁305脱离进油设备即可。
具体的，升降套204上还设有双目摄像头204f，控制板通过双目摄像头204f采集到的的数据，旋转进油口，对准充电设备；电机203a与电池302连接，进而太阳能板201给电池302充电，电池302给电机203供电。
优选的，本实施例提供一种充电进油进排气方法，包括下述步骤：
a)电池302给电机203供电，当电机302带动旋转支撑架203b旋转，旋转支撑架203b通过螺纹连接的螺旋升降杆203c对升降套204进行上下升降；
b)升降套204和螺旋升降杆203c依靠升降连接杆连接在一起，螺旋升降杆203c运动，推动升降套204上升，逐渐脱离升降套204固定座；
c)螺旋升降杆203c将升降套204上升至顶端，柴油机300工作产生的热气通过散热孔204a排出；
d)进气管204c和排气管204d随着升降套204升起和下降从而保证柴油机300工作时气体的吸入与排放；
e)柴油机300工作，从进气管204c进入空气，进气管204c与柴油机300软管相连；排气管204d将柴油机300产生的废气排出，排气管204d与柴油机300软管连接且保证排气管204d的稳定性；
f)在升降套204完全伸出舱体101外后，太阳能板201a的电机通过直线往复运动带动链条201b运动从而实现太阳能板201a的放下，太阳能板201a对电池302进行充电.
g)无人航行器在抵达充油装置之前，通过双目摄像头204f识别充电装置上特定的的圆形标志，得到的数据传回控制板，控制板经过计算，调动电动推杆303，控制旋转角度，方便充电装置对航行器充油；
h)当无人航行器充油结束后，无人航行器柴油机300启动，脱离进油装置，进油口因为弹簧片204e-1关闭进油口，油箱口装有单向阀301a，阻止油的回溯.
i)柴油机300启动后，太阳能板201a的小型电机启动拉伸链条201b带动太阳能板201a收起.
j)柴油机300运行，当无人航行器驶出进油装置；柴油机300停止工作，航行器潜入水下，螺纹升降杆203c带动升降连接杆203d下降，从而升降套204下移，进气管204c和排气管204d随着升降套204下降，其中进气固定管204c-2和排气固定管204d-2固定不动，以完成进气和密封的动作；
k)升降套204回收直到端盖205与密封盖103完全贴合。
进一步的，已知柴油发电机：CCFD12EA，
若行驶500km的行程，航行器的速度为5节＝2.575m/s，时间为11h，
仅有充油部件202为航行器提供动力的情况下：
柴油机300的耗油量：G＝Gt×P，
其中，Gt为每千瓦的耗油量每小时(kg/kw·h)，P为柴油机功率，G为1.785kg/h。
因此，柴油机300的总耗油量为19.635kg；
若使用本实施例提供的充油部件202和充电部件201，故柴油机300发电产生的电的效率为0.6，可生成56.1度的电，推进器的功率是1.3kw，故而航行器可多运行43h。
重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。
此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。
应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：包括，
壳体组件(100)，包括艇体(101)、压水舱板(102)和密封盖(103)；
充能组件(200)，置于所述壳体组件(100)内部，包括充电部件(201)和充油部件(202)；
所述充电部件(201)和所述充油部件(202)轮换使用。
2.如权利要求1所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述充电部件(201)包括太阳能板(201a)，所述太阳能板(201a)置于所述艇体(101)外部，通过链条(201b)进行所述太阳能板(201a)的放下和收起，所述链条(201b)与电动拉杆(201c)连接，所述电动拉杆(201c)固定于拉杆固定座(201d)，所述拉杆固定座(201d)置于所述压水舱板(102)表面。
3.如权利要求2所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述充油部件(202)包括置于所述艇体(101)内部的旋转升降部件(203)。
4.如权利要求3所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述旋转升降部件(203)包括与电机(203a)连接的旋转支撑架(203b)，所述旋转支撑架(203b)与螺旋升降杆(203c)螺纹连接，即螺旋升降杆(203c)于旋转支撑架(203b)内进行上下直线往复运动，所述螺旋升降杆(203c)与升降连接杆(203d)连接。
5.如权利要求4所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述旋转升降部件(203)上端设有升降套(204)，所述升降套(204)一侧设有舱体外置箱(306)，所述升降套(204)通过所述升降连接杆(203d)与所述螺旋升降杆(203c)连接，且所述升降套(204)通过垂直滑轨(204b)进行上下往复运动，所述升降套(204)的顶部设有端盖(205)，所述升降套(204)靠近所述端盖(205)的一端表面设有若干散热孔(204a)，所述端盖(205)能够嵌于所述密封盖(103)上，进而形成密闭的所述艇体(101)，所述密封盖(103)与所述端盖(205)上设有相配合的密封圈。
6.如权利要求5所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述升降套(204)与进气管(204c)、排气管(204d)和进油管(204e)连接；
其中，所述进气管(204c)和排气管(204d)的另一端均与柴油机(300)连接，其中进气管(204c)包括进气升降管(204c-1)和进气固定管(204c-2)，所述排气管(204d)包括排气升降管(204d-1)和排气固定管(204d-2)，其中所述进气固定管(204c-2)和所述排气固定管(204d-2)为靠近所述柴油机(300)的一端，所述进气升降管(204c-1)和所述排气升降管(204d-1)为靠近所述升降套(204)的一端，所述进气升降管(204c-1)和所述排气升降管(204d-1)随着所述升降套(204)的上下运动和运动；
所述进油管(204e)与油箱(301)连接，其进油口上设有弹簧片(204e-1)。
7.如权利要求6所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述柴油机(300)与所述油箱(301)连接，所述油箱(301)外部设有单向阀(301a)，所述艇体(101)内设有电动推杆(303)，所述电动推杆(303)连接旋转架(304)，所述旋转架(304)与所述进油管(204e)的进油口连接。
8.如权利要求6所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述进油管(204e)的进油口一侧设有电磁铁(305)。
9.如权利要求7所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述升降套(204)上还设有双目摄像头(204f)，所述电机(203a)与电池(302)连接。
10.如权利要求9所述的柴电混合动力无人潜器进排气装置，其特征在于：所述电动推杆(303)、所述双目摄像头(204f)与控制板连接。
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