CN112960088A - 一种内舱结构以及水下航行器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种内舱结构以及水下航行器，其中内舱结构包括至少两个独立舱以及硬质框架；硬质框架包括型材底框、型材顶框以及多个第一连接型材；多个第一连接型材的两端分别与型材底框以及型材顶框连接固定；至少两个独立舱均可拆卸安装于硬质框架内；独立舱内设有密封的耐压腔。可以按需将水下航行器的内部载荷设备进行划分，再分别集成安装在独立舱内，有利于将内部载荷设备进行集成化与整体模块化处理，对水下航行器内部进行优化。再通过硬质框架对至少两个独立舱进行集中安装固定，便于整体的卸取和吊装，维护更加方便的同时，整体结构也更加紧凑。

Description

一种内舱结构以及水下航行器

技术领域

本申请涉及水下航行相关技术领域，尤其涉及一种内舱结构以及水下航行器。

背景技术

海洋中蕴藏着丰富的生物和矿产等资源，海洋的探索和开发对世界经济和人类的可持续发展有着重要的意义。水下航行器作为海洋探索和开发必不可少的工具，其研究和发展得到越来越多的关注。为了保证设备的安全和航行作业的顺利进行，水下航行器使用前或使用后，都需要进行一定程度检查维护。但是目前的水下航行器大都为鱼雷型，采用分段隔舱，多舱结构使得内舱的设计变得复杂，水密线缆的用量较多，同时舱内空间狭小，设备的安放多有不便，布线和密封的难度也会加大，拆装维护任务重、效率低。

发明内容

有鉴于此，本申请的第一目的是提供一种内舱结构，应用于水下航行器，可以优化水下航行器的内部结构，减少了水密线缆使用，降低了水密难度和故障发生率，拆装维护便利、效率高。

本申请的第二目的是提供过一种水下航行器。

为达到上述技术目的，本申请提供了一种内舱结构，包括至少两个独立舱以及硬质框架；

所述硬质框架包括型材底框、型材顶框以及多个第一连接型材；

多个所述第一连接型材的两端分别与所述型材底框以及所述型材顶框连接固定；

至少两个所述独立舱均可拆卸安装于所述硬质框架内，且呈并排设置；

所述独立舱内设有密封的耐压腔。

进一步地，所述硬质框架呈方形笼式结构；

所述第一连接型材具体为四条；

四条所述第一连接型材分别设置于型材底框与型材顶框的四个角位置之间。

进一步地，所述型材底框与所述型材顶框均呈日字型；

还包括两条第二连接型材；

两条所述第二连接型材设置在所述型材底框与所述型材顶框之间，且与型材顶框的中部型材条处于共面位置。

进一步地，还包括两条第三连接型材；

两条所述第三连接型材分别呈45°倾斜设置在所述型材顶框的中部型材条与两条所述第二连接型材之间呈夹角的位置处；

所述第三连接型材分别通过挤压角座与所述型材顶框的中部型材条以及所述第二连接型材连接。

进一步地，所述型材顶框上可拆卸设有至少两个吊环螺钉。

进一步地，所述型材顶框上设有与所述吊环螺钉一一对应的吊环安装块；

所述吊环安装块安装于所述型材顶框上的型材单元之间的连接位置，且分别与所述连接位置的各个型材单元连接。

进一步地，所述吊环安装块呈凸字形，其凸头部上设有供吊环螺钉插入的螺纹孔。

进一步地，所述独立舱均包括呈圆柱形的舱体以及端盖；

所述舱体至少一端设有开口；

所述端盖可拆卸密封盖设于所述开口。

进一步地，所述独立舱内均设有温差发电装置；

所述温差发电装置包括半导体温差发电片以及升压稳压器；

所述半导体温差发电片固定在所述独立舱内，所述半导体温差发电片的热端可与所述耐压腔内装设的发热元器件表面连接，冷端与所述耐压腔的壁面连接；

所述升压稳压器与所述半导体温差发电片电连接。

一种水下航行器，包括外壳、固定板以及所述的内舱结构；

所述内舱结构可拆卸安装于所述外壳内；

所述固定板设在所述外壳的底部下方，通过平头螺钉与所述硬质框架底部可拆卸连接，且所述固定板与所述硬质框架之间对所述外壳底部形成夹持固定；

所述平头螺钉的头部位于所述外壳外。

从以上技术方案可以看出，本申请提供的应用于水下航行器的内舱结构，设置至少两个具有密封耐压腔的独立舱，可以按需将水下航行器的内部载荷设备进行划分，再分别集成安装在独立舱内，有利于减少水密线缆的使用数量，降低了水密的难度和故障发生率，在保证主要电气及部件水密性的同时实现模块化设计，便于制造装配、后期维护以及配件更换。再者通过硬质框架对至少两个独立舱进行集中安装固定，便于整体的卸取和吊装，维护更加方便的同时，整体结构也更加紧凑。而且硬质框架也可以用于加强水下航行器整体结构的力学强度，使得水下航行器能够抵御更大的外部压力。

本申请提供的水下航行器，包括外壳、固定板以及上述改进的内舱结构，其中将上述改进内舱结构通过固定板与外壳连接，实现三明治结构的连接配合，这种连接结构方式可以保证连接强度同时避免外壳被夹坏。而且紧固用的紧固件采用平头螺钉，并使得平头螺钉的头部处于外壳外，这样在放置于地面进行拆装维护时，可以以平头螺钉的头部端面代替整个外壳的底面作为落地支点，避免因表面不平整而整体放置不稳，也可以防止底部积水而导致锈蚀，也防止底面被刮花。整体在水下航行领域上具有较大的应用前景，适应性好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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。

图1为本申请中提供的一种内舱结构轴侧示意图；

图2为本申请中提供的一种内舱结构的硬质框架轴侧示意图；

图3为本申请中提供的一种内舱结构的硬质框架爆炸示意图；

图4为本申请中提供的一种内舱结构的硬质框架的连接板结构示意图；

图5为本申请中提供的一种内舱结构的硬质框架的俯视图；

图6为图5的A-A剖视图；

图7为图5的C-C剖视图；

图8为图7的A位置放大示意图；

图9为本申请中提供的一种内舱结构的温差发电装置应用示意图；

图10为本申请中提供的一种水下航行器爆炸示意图；

图11为本申请中提供的一种水下航行器不带有独立舱的透视图；

图12为图10中的B位置放大示意图；

图13为本申请中提供的一种水下航行器盖板的轴侧示意图；

图14为本申请中提供的一种水下航行器盖板的剖视图；

图中：1、外壳；11、盖板；111、第二安装孔；112、避让口；113、第一凸块部；114、第二凸块部；2、硬质框架；20、第二连接型材；21、型材底框；22、型材顶框；23、第一连接型材；24、第三连接型材；25、挤压角座；26、吊环安装块；27、吊环螺钉；28、连接板；281.、第一安装孔；29、固定板；291、平头螺钉；210/220、中部型材条；3、独立舱；31、舱体；32、环形加强筋；33、连接座板；34、端盖；41、半导体温差发电片；42、升压稳压器。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请实施例中的实施例，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，都属于本申请实施例保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

本申请实施例公开了一种内舱结构以及水下航行器。

请参阅图1，本申请实施例中提供的一种内舱结构以及水下航行器的一个实施例包括：

至少两个独立舱3以及硬质框架2，独立舱3数量具体可以是两个且设有密封的用于安装水下航行器内部负载设备的耐压腔，本领域技术人员可以根据实际需要做适当的选择变换，不做限制。通过设置至少两个具有密封耐压腔的独立舱3，可以按需将水下航行器的内部载荷设备进行划分，再分别集成安装在独立舱3内，有利于减少水密线缆的使用数量，降低了水密的难度和故障发生率，在保证主要电气及部件水密性的同时实现模块化设计，便于制造装配、后期维护以及配件更换。以两个独立舱3为例，其中一个可以用于集中放置控制设备，例如控制板、惯导、多普勒计程仪、深度计、无线电模块、wifi模块、GPS、控制电池包和电源启动板。另一个可以用于集中放置动力设备，例如主推电机控制器、动力电池包、电源启动板和推进节点控制器。这样分布方式，即使遇到动力电池出现故障的情况也可以依靠航行器自身正浮力浮出水面，然后取得通信，本领域技术人员可以以此为做适当的变化，具体不做限制。

硬质框架2包括型材底框21、型材顶框22以及多个第一连接型材23；多个第一连接型材23的两端分别与型材底框21以及型材顶框22连接固定，采用铝型材材料制备硬质框架2，可以减轻整体质量，且拆装维护上也更加方便，而且利用硬质框架2也可以用于加强水下航行器整体结构的力学强度，使得水下航行器能够抵御更大的外部压力。再者，将至少两个独立舱3均可拆卸安装于硬质框架2内，便于整体的卸取和吊装，维护更加方便的同时，整体结构也更加紧凑。以独立舱3为两个为例，可以平行并排的安装在硬质框架2内，具体不做限制。

以上为本申请实施例提供的一种内舱结构的实施例一，以下为本申请实施例提供的一种内舱结构的实施例二，具体请参阅图1至图9。

基于上述实施例一的方案：

进一步地，如图1所示，硬质框架2结构可以设计成方形笼式结构，进而内部可以形成较大规则空间以满足安装需求。具体的，第一连接型材23具体为四条；四条第一连接型材23分别设置于型材底框21与型材顶框22的四个角位置之间。

进一步地，如图3所示，本申请中，型材底框21与型材顶框22均可以呈日字型；就型材顶框22的组成来说，可以是由两个U形框与一中部型材条220组成，其中两个U形框的相对于中部型材条220对称设置，并且两端分别与中部型材条220连接，进而组成一个日字型结构的型材顶框22。而型材底框21亦可以是如此拼组。又或者如图8所示，型材底框21有一大一小的两个U形框以及一中部型材条210组成，同样两个U形框也是对向设置，中部型材条210设于较大的U形框内且与较大的U形框连接，而较小的U形框对向插入较大的U形框再与中部型材条210连接，进而组成型材底框21，本领域技术人员可以以此为基础做适当的变化，具体不做限制。为了能够进一步的加强硬质框架2的整体结构强度和刚度，还包括两条第二连接型材20。两条第二连接型材20设置在型材底框21与型材顶框22之间，且与型材顶框22的中部型材条220处于共面位置。

进一步地，如图3所示，还包括两条第三连接型材24；两条第三连接型材24均呈45°倾斜设置，且分别通过挤压角座25固定于型材顶框22的中部型材条220端部与相邻的第二连接型材20之间。通过设置第三连接型材24与挤压角座25，进一步加固第二连接型材20与型材顶框22的中部型材条220的连接，进一步提高整体的结构强度和刚度。

本申请这一笼式结构设计的硬质框架2，型材布局纵横有致，在保证足够刚度的同时，合理腾出中部空间，便于安放其他载荷部件。零件标准化率超过95％，便于制作装配、省时省力、节约成本、维护更换方便。

进一步地，如图3所示，为了进一步方便吊装、搬运、拆取等工作，型材顶框22上可拆卸设有至少两个吊环螺钉27。其布置可以根据实际吊装需要进行布置，满足能够平稳起吊起即可。下水使用时，可以拆掉吊环螺钉27，避免对航行产生影响。

进一步地，如图3，图5至图8所示，为了方便安装吊环螺钉27，可以在型材顶框22上设置用于安装吊环螺钉27的吊环安装块26。具体可以是安装在型材顶框22上的型材单元之间的连接位置，且分别与连接位置的各个型材单元连接。例如安装在型材顶框22的中部型材条220端部连接处，或者安装在型材顶框22的四个边角位置处。将吊环安装块26分布在这些主要位置，除便于不同吊装状态挂点布置需求外，另外在利用其强度，使其作为吊装零件承担起吊载荷功能的同时，也能够作为连接部件将该位置的型材单元连接稳固。也即是，将吊环安装块26安装于边角位置或者中部型材条220的端部连接处位置时，不仅可以作为吊装零件承担起吊载荷功能，还可以分别与该位置处的型材单元相互连接固定，进而对该位置的型材单元的连接起到加固作用。吊环安装块26整体可以呈凸形结构，其凸头部可以设有供吊环螺钉27插入的螺纹孔，而位于凸头部的两侧部则分别与连接位置处的型材单元连接。

进一步地，如图1所示，为了使得独立舱3均具能够具有较好的耐压性能独立舱3结构组成均可以包括呈圆柱形的舱体31以及端盖34，其中舱体31至少一端设有开口，端盖34可拆卸密封盖设于开口。另外舱体31的两端还设有倒U形的连接座板33，以便于实现安装固定，并且两端出于安装和强度考虑可以进行加厚处理，端盖34可以通过螺栓于舱体31固定。

进一步地，如图1所示，端盖34表面可以设有X形加强筋(图中未示)以加强自身结构强度，从而提高第一独立舱3或第二独立舱3的耐压性能。

再者，如图1所示，舱体31外表面中部还可以设有环形加强筋32，也可以进行加厚处理以提高耐压性能，具体不做限制。

本申请人发现现有的观测型水下航行器，能量形式单一，基本全都采用锂电池供电。近几年出现的可供选择的能量供应来源是温差能，其原理是利用海水的温差进行发电，由于海洋不同水层之间的温差很大，海平面的温度可达25℃左右，而深海海水温度在4℃左右，利用这一特性在水下航行器中加装在该温度范围内能发生相变的材料，如烷烃类或者液氨。当水下航行器上浮时，海水温度逐渐升高，相变材料变成气体，压力增大，带动液压装置运动，进而带动和液压装置连接的发电机工作，进而产生电能。但是这一温差能发电方案，需要水下航行器为整个发电系统预留大量的空间，增加了设计、建造和后期维护的难度。而且，当水下航行器在深海稳定工作时，海水温度变化不大，发电装置可提供的电能也就变得有限。

为了解决上述问题，如图9所示，本申请在所述独立舱3内均设有温差发电装置，其中所述温差发电装置包括半导体温差发电片41以及升压稳压器42；所述半导体温差发电片41固定在所述独立舱3内，且冷端与所述耐压腔的壁面连接接触，而热端则与耐压腔内部温度较高的空气或发热元件/设备表面连接接触，所述升压稳压器与所述半导体温差发电片电连接。半导体温差发电片41利用导热材料的赛贝尔效应：两种不同金属的连线，若将连线的一结点置于高温端，而另一端处于开路且处于低温环境，则在冷端存在开路电压，通过这一效应可以把温差能转换为电能。水下航行器在工作过程中，锂电池、动力装置和各种仪器设备等都会产生热量，这些热量使得独立舱3内的温度相对较高，而独立舱3外表面与海水接触，使得整个独立舱3壁面的温度较低。因此半导体温差发电片41能够利用海水与独立舱3内部之间的温度差异产生电能，再经过升压稳压器42把产生的电能稳定的供给一些功率较低的用电设备，从而整体提高续航能力。

本申请通过在独立舱3中加装温差发电装置，把独立舱3内携带的锂电池等发热设备的能量收集起来二次利用，再为一些功率较小的元器件供电，提高能量利用效率和水下航行器的续航能力。相较于传统的温差发电方案，该装置结构简单、占用空间小，该装置的添加对水下航行器的设计、建造和维护的影响很小，一旦水下航行器运动起来，该温差发电装置就可持续稳定供电。本申请中半导体温差发电片41的应用数量可以根据实际需要而设定，而固定方式可以参考现有的温差片固定方式，同样，升压稳压器42可以直接采用已有的设备，具体不做赘述。例如，以独立舱3为圆柱结构为例，这样为了方便安装固定，半导体温差发电片41则可以安装固定在相对具有平整壁面的端盖34内壁面上。

另外，为了使得半导体温差发电片41的冷端与热端之间的温度差异可以更大且稳定，以更加稳定的产生电能。本申请还可以增加一个集热模块(图中未示)，其中集热模块可以由集热翅片和多个导热管组成，导热管的一端与集热翅片连接，另一端则连接发热量较大的设备表面，而半导体温差发电片41的热端则可以与集热翅片接触。通过集热翅片对内部的热量进行集中，进而使得温差发电片41的热端可以有较高且稳定的温度，从而使得电能的产生更加稳定。

如图10至图14所示，本申请还提供了一种水下航行器，包括外壳1、固定板29以及内舱结构，内舱结构可拆卸安装于外壳1内。固定板29设在外壳1的底部下方通过平头螺钉291与硬质框架2底部可拆卸连接，且之间对外壳1底部形成夹持固定；平头螺钉291的头部位于外壳1外。将上述改进内舱结构通过固定板29与外壳1连接，实现三明治结构的连接配合，这种连接结构方式可以保证连接强度同时避免外壳1被夹坏。而且紧固用的紧固件采用平头螺钉291，并使得平头螺钉291的头部处于外壳1外，这样在放置于地面进行拆装维护时，可以以平头螺钉291的头部端面代替整个外壳1的底面作为落地支点，避免因表面不平整而整体放置不稳，也可以防止底部积水而导致锈蚀，也防止底面被刮花。整体在水下航行领域上具有较大的应用前景，适应性好。本申请提供的一种水下航行器重点在于如何将改进的内舱结构很好的结合应用至水下航行器外壳1上，实现在水下航行领域上较大的应用前景。为此，对于水下航行器中的载荷设备等系统部件不做赘述。

进一步地，如图10以及图13至图14所示，为了安装的便利，外壳1的顶面设有安装口，对应安装口上可拆卸安装有盖板11。

进一步地，如图13以及图3至图4所示，为了实现型材顶框22外壳1的顶部的连接固定，可以在型材顶框22的顶部可拆卸连接有呈十字型的连接板28，具体可以设置于型材顶框22的中部型材条220上；连接板28上设有多个第一安装孔281；盖板11上设有多个与第一安装孔281配合的第二安装孔111，并通过相应的螺丝等紧固件实现连接固定。

如图13至图14所示，为了保证装配时与硬质框架2顶部贴合平稳。本申请中盖板11底面上对应连接板28位置可以设置第一凸块部113，且于各个避让吊环螺钉27的避让口112周围可以设置呈环形且与第一凸块部113等高的第二凸块部114。第二凸块部具体可以为环绕避让口112的回字型设计，而第一凸块部113可以设计为棱形凸块，纵横方向与硬质框架2上端的“十”字型连接板28有足够的接触面积，且轮廓规则，制造方便。

本申请中第一凸块部113以及第二凸块部114的厚度不大于0.1mm，而且，第一凸块部113以及第二凸块部114均可以与盖板11一体成型，发挥连接功能的同时，增加盖板11整体的刚度，避免翘曲、折断。

另外，第二安装孔111具体可以设计为沉头孔，便于使用标准圆柱头螺钉将盖板11与硬质框架2顶部的连接板281相连，而且螺钉头也不突出本体，且拆卸方便。再者，盖板11的四个边角均可以倒角处理，避免磕碰损伤，且防止装配干涉。

以上对本申请所提供的一种内舱结构以及水下航行器进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种内舱结构，其特征在于，包括至少两个独立舱以及硬质框架；

所述硬质框架包括型材底框、型材顶框以及多个第一连接型材；

多个所述第一连接型材的两端分别与所述型材底框以及所述型材顶框连接固定；

至少两个所述独立舱均可拆卸安装于所述硬质框架内；

所述独立舱内设有密封的耐压腔。

2.根据权利要求1所述的一种内舱结构，其特征在于，所述硬质框架呈方形笼式结构；

所述第一连接型材具体为四条；

四条所述第一连接型材分别设置于型材底框与型材顶框的四个角位置之间。

3.根据权利要求2所述的一种内舱结构，其特征在于，所述型材底框与所述型材顶框均呈日字型；

还包括两条第二连接型材；

两条所述第二连接型材设置在所述型材底框与所述型材顶框之间，且与型材顶框的中部型材条处于共面位置。

4.根据权利要求3所述的一种内舱结构，其特征在于，还包括两条第三连接型材；

两条所述第三连接型材分别呈45°倾斜设置在所述型材顶框的中部型材条与两条所述第二连接型材之间呈夹角的位置处；

所述第三连接型材分别通过挤压角座与所述型材顶框的中部型材条以及所述第二连接型材连接。

5.根据权利要求2所述的一种内舱结构，其特征在于，所述型材顶框上可拆卸设有至少两个吊环螺钉。

6.根据权利要求5所述的一种内舱结构，其特征在于，所述型材顶框上设有与所述吊环螺钉一一对应的吊环安装块；

所述吊环安装块安装于所述型材顶框上的型材单元之间的连接位置，且分别与所述连接位置的各个型材单元连接。

7.根据权利要求6所述的一种内舱结构，其特征在于，所述吊环安装块呈凸字形，其凸头部上设有供吊环螺钉插入的螺纹孔。

8.根据权利要求1所述的一种内舱结构，其特征在于，所述独立舱均包括呈圆柱形的舱体以及端盖；

所述舱体至少一端设有开口；

所述端盖可拆卸密封盖设于所述开口。

9.根据权利要求8所述的一种内舱结构，其特征在于，所述独立舱内均设有温差发电装置；

所述温差发电装置包括半导体温差发电片以及升压稳压器；

所述半导体温差发电片固定在所述独立舱内，所述半导体温差发电片的热端可与所述耐压腔内装设的发热元器件表面连接，冷端与所述耐压腔的壁面连接；

所述升压稳压器与所述半导体温差发电片电连接。

10.一种水下航行器，其特征在于，包括外壳、固定板以及如权利要求1-9任意一项所述的内舱结构；

所述内舱结构可拆卸安装于所述外壳内；

所述固定板设在所述外壳的底部下方，通过平头螺钉与所述硬质框架底部可拆卸连接，且所述固定板与所述硬质框架之间对所述外壳底部形成夹持固定；

所述平头螺钉的头部位于所述外壳外。

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