CN113741244A - 一种用于水下高速航行体的上下电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，包括可拆卸安装在密封舱体内的上下电控装置本体和与上下电控装置本体搭配使用的永磁铁，上下电控装置本体包括底座和安装在底座内的自锁电路以及安装在自锁电路上部的上盖，上盖上部设有控制传感器安装件，控制传感器安装件内滑动安装有供电控制传感器和断电控制传感器，供电控制传感器和断电控制传感器与自锁电路电连接。本发明提供了一种能够方便安装、操作简便，使用过程中实现自动开关上下电功能的上下电控制装置，可以在不改变水下设备的外形结构情况下，具备承载大电流的能力，且可适应多种不同尺寸的壳体，具备较高的通用能力。

Description

一种用于水下高速航行体的上下电控制装置

技术领域

本发明涉及一种上下电控制装置，具体的是涉及一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，属于水下设备上下电控制技术领域。

背景技术

通常来说，目前安装在水下高速航行体上的上下电控制装置，主要采用“O”形密封圈做动密封，或是将上下电控制部分用单独的密封盖进行密封。密封圈做防水动密封，易受水深变化、密封圈老化及磨损的影响，可靠性较低。用密封盖进行密封则操作不便。

现有技术中为解决水下设备的上下电控制装置的密封问题，多采用磁感应传感器获得控制信号输入激励源，或采用外部设备产生脉冲驱动信号作为输入激励源，其上下电控制装置最大的区别在于应用对象和具体的技术实现方式，不同的应用对象和技术实现方式会产生不同的使用效果。

经过查阅“一种水下自锁式感应开关(201320850424.8)”，采用磁性开关作为感应元件，用永磁铁的靠近和远离实现开关接通和断开，但由于该装置需安装在设备外部，需对设备进行开孔处理，且相对于设备外壳会有突出部分，因此不适合使用于水下高速航行体，会增加航行阻力和改变水流场，磁性开关自身也不能承受大电流，只适合用于对航行阻力和水流场要求不高的水下设备；“一种感应式水下开关(201911213642.9)”，采用霍尔接近开关作为感应元件，用永磁铁旋转时的靠近和远离实现开关接通和断开，该装置也需安装在设备外部，相对于设备外壳会有突出部分，因此也不适合用于水下高速航行体；“一种按压式电磁感应水下开关组件(201921758059.1)”，采用继电器模块和干簧管实现上下电控制，可流通大电流，但其结构与上述类似，也存在相同的不足之处；“适用于水下无人潜航器的脉冲控制开关组件(202021003708.X)”，将控制开关电路都安装在设备内部，可保证设备具备较好的流线型结构和控制大电流设备的能力，但需要在设备上预留脉冲信号输入接口，由外部设备产生脉冲驱动信号作为输入激励源，其上电控制电路较为复杂，且还需要用到CPLD实现识别控制；“一种适用于水下密闭设备的磁力开关电路(201920729460.6)”，采用干簧管、脉冲发生电路、脉冲收发状态翻转电路、负载电路和电源系统实现对水下密封设备的上下电控制，此技术不需要改变设备壳体的外形结构，控制电路相对简单，其最大不足之处在于，该技术方案需要两个不同电源，且有一个电源需要长期工作，而目前多数的水下高速航行体内部只有一个电源，且为一次性电池或需具备长期贮存能力。

因此，需研制一种控制电路简洁、通用性较高用于水下高速航行体的上下电控制装置是解决上述技术问题的关键所在。

发明内容

针对上述背景技术中存在的诸多缺陷与不足，本发明对此进行了改进和创新，目的在于提供一种能够方便安装、操作简便的上下电控制装置在使用过程中实现自动开关上下电功能。

本发明另一个发明目的是可不改变水下设备的外形结构，具备承载大电流的能力，且可适应多种不同尺寸的壳体，具备较高的通用能力。

为解决上述问题并达到上述的发明目的，本发明一种用于水下高速航行体的上下电控制装置是通过采用下列的设计结构以及采用下列的技术方案来实现的：

作为本发明一种用于水下高速航行体的上下电控制装置的改进，包括可拆卸安装在密封舱体(1)内的上下电控装置本体和与上下电控装置本体搭配使用的永磁铁(2)，所述上下电控装置本体包括底座(3)和安装在底座(3)内的自锁电路(4)以及安装在自锁电路(4)上部的上盖(5)，上盖(5)上部设有控制传感器安装件(6)，控制传感器安装件(6)内滑动安装有供电控制传感器(7)和断电控制传感器(8)，供电控制传感器(7)和断电控制传感器(8)与自锁电路(4)电连接。

作为本发明上述的改进，所述底座(3)整体呈顶端开口内部中空的方形体结构，底座(3)的四角处开设有底座螺孔，其中，在底座(3)的两侧底部对称设有安装板(31)，安装板(31)上开设有底板安装孔；底座(3)的一侧板上开设有凹槽(32)。

作为本发明上述的进一步改进，所述自锁电路(4)包括电路板(41)和设置在电路板(41)上的电子器件(42)和继电器模块(43)，继电器模块(43)上连接有导线(44)，其中，电路板(41)的四角处开设有与底座螺孔搭配工作的电路板固定孔。

作为本发明上述的更进一步改进，所述上盖(5)整体呈方形板状体构件，在上盖(5)的四角处开设有与电路板固定孔相搭配完成工作的上盖固定孔，其中，在上盖(5)的顶部还开设有与控制传感器安装件(6)相对应的锁紧槽(51)。

作为本发明上述的又进一步改进，所述控制传感器安装件(6)整体呈长方体结构，在控制传感器安装件(6)内横向开设有供电控制传感器滑动槽(61)和断电控制传感器滑动槽(62)，其中，供电控制传感器滑动槽(61)和断电控制传感器滑动槽(62)的开口方向相反。

作为本发明上述的再进一步改进，所述供电控制传感器(7)包括设置在供电控制传感器滑动槽(61)内的供电检测滑动杆(71)和常开型干簧管(72)，供电检测滑动杆(71)的一端同轴开设有数个锁紧孔，供电检测滑动杆(71)的另一端由端口向内开设有常开型干簧管安装槽(711)，常开型干簧管(72)安装于常开型干簧管安装槽(711)内，其中，供电检测滑动杆(71)通过供电检测滑动杆锁紧件(9)可调安装在供电控制传感器滑动槽(61)内。

作为本发明上述的再更进一步改进，所述断电控制传感器(8)包括设置在断电控制传感器滑动槽(62)内的断电检测滑动杆(81)和常闭型干簧管(82)，断电检测滑动杆(81)的一端同轴开设有数个锁紧孔，断电检测滑动杆(81)的另一端由端口向内开设有常闭型干簧管安装槽(811)，常闭型干簧管(82)安装于常闭型干簧管安装槽(811)内，其中，断电检测滑动杆(81)通过断电检测滑动杆锁紧件(91)可调安装在断电控制传感器滑动槽(62)内。

作为本发明上述的又再更进一步改进，所述控制传感器安装件(6)设置在上盖(5)顶端中部，上盖(5)与控制传感器安装件(6)为固定连接或者加工为一体成型结构。

作为本发明上述的又再更加进一步改进，所述底座(3)和自锁电路(4)以及上盖(5)通过紧固件连为一整体。

工作原理是：上述设计结构的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置在进行使用之前，需要将其已经制作完成的该一种装置加以安装作为备用。

具体的安装步骤是：

安装时，首先，根据实际电压电流使用需求确定常开继电器K1和负载继电器K2的型号；

然后，操作人员使用紧固件穿过底板安装孔将上下电控制装置固定在水下航行体的密封舱体(1)内部；紧接着，操作人员调松供电检测滑动杆(71)上的供电检测滑动杆锁紧件(9)，滑动供电控制传感器(7)在供电控制传感器滑动槽(61)内的位置，使供电控制传感器(7)的自由端触碰到密封舱体(1)的内侧壳体，并通过供电检测滑动杆锁紧件(9)进行固定；

操作人员调松断电检测滑动杆(81)上的断电检测滑动杆锁紧件(91)，滑动断电控制传感器(8)在断电控制传感器滑动槽(62)内的位置，使断电控制传感器(8)的自由端触碰到密封舱体(1)的内侧壳体，并通过断电检测滑动杆锁紧件(91)进行固定；组装完成后，在密封舱体(1)的外侧壳体上标记出供电控制传感器(7)和断电控制传感器(8)的对应位置。

具体的使用步骤是：

使用时，当永磁铁(2)靠近供电控制传感器(7)时，常开型干簧管(72)闭合，导致常开继电器K1和负载继电器K2闭合；此时常开继电器K1的连接电源端与公共端、常闭型干簧管(82)、常开继电器K1控制端之间形成闭合回路；随后永磁铁(2)不论靠近还是远离供电控制传感器(7)，都不会影响此闭合回路，常开继电器K1和负载继电器K2始终处于闭合状态，实现上电自锁状态。

当永磁铁(2)靠近断电控制传感器(8)时，常闭型干簧管(82)断开，使常开继电器K1的连接电源端与公共端、常闭型干簧管(82)、常开继电器K1控制端之间形成闭合回路受到阻断，导致常开继电器K1和负载继电器K2断开；随后永磁铁(2)不论靠近还是远离断电控制传感器(8)，都不会造成回路错误闭合，常开继电器K1和负载继电器K2始终处于阻断状态，实现断电状态。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：

(1)本发明可直接安装于设备内部，开关的闭合与断开不受水深影响，只取决于水下航行体的耐压能力；

(2)本发明采用非接触式控制方式，避免了上下电控制中复杂的机械自锁结构，安装时可不改变水下设备的外形结构，具备承载大电流的能力，非常适合用于水下高速航行体，且可适应多种不同尺寸的壳体，具备较高的通用能力；

(3)本发明的自锁电路利用常开型干簧管和常闭型干簧管巧妙组合，最大幅度的简化了自锁电路方案，一共只需要6个电子元件即可满足使用要求，且只需要一个供电电源。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的分解结构示意图；

图3是本发明底座(3)部件的结构示意图；

图4是本发明自锁电路(4)部件的结构示意图；

图5是本发明的上盖(5)和控制传感器安装件(6)连接关系结构示意图；

图6是本发明供电检测滑动杆(71)部件的结构示意图；

图7是本发明断电检测滑动杆(81)部件的结构示意图；

图8是本发明的自锁电路原理图；

图9是本发明的使用状态图；

其中，图中标号：1—密封舱体；

2—永磁铁；

3—底座，3—安装板，3—凹槽；

4—自锁电路，41—电路板，42—电子器件，43—继电器模块，44—导线；

5—上盖，51—锁紧槽；

6—控制传感器安装件，61—供电控制传感器滑动槽，62—断电控制传感器滑动槽；

7—供电控制传感器，71—供电检测滑动杆，72—常开型干簧管，711—常开型干簧管安装槽；

8—断电控制传感器，81—断电检测滑动杆，82—常闭型干簧管，811—常闭型干簧管安装槽；

9—供电检测滑动杆锁紧件，91—断电检测滑动杆锁紧件。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创造特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图以及具体实施方式对本发明的技术方案作更进一步详细的说明，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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如说明书附图所示的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，包括可拆卸安装在密封舱体1内的上下电控装置本体和与上下电控装置本体搭配使用的永磁铁2，所述上下电控装置本体包括底座3和安装在底座3内的自锁电路4以及安装在自锁电路4上部的上盖5，上盖5上部设有控制传感器安装件6，控制传感器安装件6内滑动安装有供电控制传感器7和断电控制传感器8，供电控制传感器7和断电控制传感器8与自锁电路4电连接。

进一步的，底座3整体呈顶端开口内部中空的方形体结构，底座3的四角处开设有底座螺孔，其中，在底座3的两侧底部对称设有安装板31，安装板31上开设有底板安装孔；底座3的一侧板上开设有凹槽32。

进一步的，自锁电路4包括电路板41和设置在电路板41上的电子器件42和继电器模块43，继电器模块43上连接有导线44，其中，电路板41的四角处开设有与底座螺孔搭配工作的电路板固定孔。

在本发明中，继电器模块43包括常开继电器K1和负载继电器K2，常开继电器K1和负载继电器K2上均连接有导线44。

进一步的，上盖5整体呈方形板状体构件，在上盖5的四角处开设有与电路板固定孔相搭配完成工作的上盖固定孔，其中，在上盖5的顶部还开设有与控制传感器安装件6相对应的锁紧槽51。

进一步的，控制传感器安装件6整体呈长方体结构，在控制传感器安装件6内横向开设有供电控制传感器滑动槽61和断电控制传感器滑动槽62，其中，供电控制传感器滑动槽61和断电控制传感器滑动槽62的开口方向相反。

进一步的，供电控制传感器7包括设置在供电控制传感器滑动槽61内的供电检测滑动杆71和常开型干簧管72，供电检测滑动杆71的一端同轴开设有数个锁紧孔，供电检测滑动杆71的另一端由端口向内开设有常开型干簧管安装槽711，常开型干簧管72安装于常开型干簧管安装槽711内，其中，供电检测滑动杆71通过供电检测滑动杆锁紧件9可调安装在供电控制传感器滑动槽61内。

在本发明中，所述常开型干簧管72连接电源输入端和常开继电器K1的控制端，用于控制常开继电器K1和负载继电器K2的闭合。

进一步的，断电控制传感器8包括设置在断电控制传感器滑动槽62内的断电检测滑动杆81和常闭型干簧管82，断电检测滑动杆81的一端同轴开设有数个锁紧孔，断电检测滑动杆81的另一端由端口向内开设有常闭型干簧管安装槽811，常闭型干簧管82安装于常闭型干簧管安装槽811内，其中，断电检测滑动杆81通过断电检测滑动杆锁紧件91可调安装在断电控制传感器滑动槽62内。

在本发明中，常闭型干簧管82连接常开继电器K1的公共端和负载继电器K2的控制端，用于控制常开继电器K1和负载继电器K2的断开。

进一步的，控制传感器安装件6设置在上盖5顶端中部，上盖5与控制传感器安装件6为固定连接或者加工为一体成型结构。

进一步的，底座3和自锁电路4以及上盖5通过紧固件连为一整体。

在本发明中，紧固件为螺栓或者是螺钉。

综上所述，本发明更为具体的实施方式是：

上述设计结构的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置在进行使用之前，需要将其已经制作完成的该一种装置加以安装作为备用。

如图1和图2所示的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，主要由底座3、自锁电路4、上盖5、控制传感器安装件6、供电控制传感器7、断电控制传感器8组成，自锁电路4安装于上盖5上后放置于底座3内部，上盖5、自锁电路4、底座3之间利用螺钉连接。

如图5和图6以及7所示，常开型干簧管72安装于供电检测滑动杆71内部的常开型干簧管安装槽711中，组成供电控制传感器7,供电控制传感器7安装于供电控制传感器滑动槽61中，利用供电检测滑动杆锁紧件9将其固定在上盖5上；常闭型干簧管82安装于常闭型干簧管安装槽811内部，组成断电控制传感器8,断电控制传感器8安装于断电控制传感器滑动槽62中，利用断电检测滑动杆锁紧件91将其固定在上盖5上。

如图4所示是本发明自锁电路4部件的结构示意图，图8是本发明的自锁电路4部件的原理图。常开型干簧管72与常闭型干簧管82通过导线连接于自锁电路4，具体连接关系如图8所示，此自锁电路只用了干簧管SW、继电器K、二极管D各两个，共6个器件。图8中，SW1为常开型干簧管72，连接电源输入端和常开继电器K1的控制端，用于控制常开继电器K1和负载继电器K2的闭合。SW2为常闭型干簧管82连接常开继电器K1的公共端和负载继电器K2的控制端，用于控制常开继电器K1和负载继电器K2的断开。为进一步缩小本装置的体积，可将本发明中的继电器换成大功率MOS管和相应的驱动电路。

图9是本发明的使用状态图，上下电控制装置安装在航行体内部之后，永磁铁2靠近常开型干簧管72时设备上电，永磁铁2靠近常闭型干簧管82时设备断电，永磁铁2无需长期保持在干簧管附近，依靠自锁电路4就可实现状态保持。通过调节供电控制传感器7和断电控制传感器8的伸缩长度，来适应不同的水下高速航行体内腔直径。

具体的安装步骤是：

安装时，首先，根据实际电压电流使用需求确定常开继电器K1和负载继电器K2的型号；

然后，操作人员使用紧固件穿过底板安装孔将上下电控制装置固定在水下航行体的密封舱体1内部；紧接着，操作人员调松供电检测滑动杆71上的供电检测滑动杆锁紧件9，滑动供电控制传感器7在供电控制传感器滑动槽61内的位置，使供电控制传感器7的自由端触碰到密封舱体1的内侧壳体，并通过供电检测滑动杆锁紧件9进行固定；

操作人员调松断电检测滑动杆81上的断电检测滑动杆锁紧件91，滑动断电控制传感器8在断电控制传感器滑动槽62内的位置，使断电控制传感器8的自由端触碰到密封舱体1的内侧壳体，并通过断电检测滑动杆锁紧件91进行固定；组装完成后，在密封舱体1的外侧壳体上标记出供电控制传感器7和断电控制传感器8的对应位置。

具体的使用步骤是：

使用时，当永磁铁2靠近供电控制传感器7时，常开型干簧管72闭合，导致常开继电器K1和负载继电器K2闭合；此时常开继电器K1的连接电源端与公共端、常闭型干簧管82、常开继电器K1控制端之间形成闭合回路；随后永磁铁2不论靠近还是远离供电控制传感器7，都不会影响此闭合回路，常开继电器K1和负载继电器K2始终处于闭合状态，实现上电自锁状态。

当永磁铁2靠近断电控制传感器8时，常闭型干簧管82断开，使常开继电器K1的连接电源端与公共端、常闭型干簧管82、常开继电器K1控制端之间形成闭合回路受到阻断，导致常开继电器K1和负载继电器K2断开；随后永磁铁2不论靠近还是远离断电控制传感器8，都不会造成回路错误闭合，常开继电器K1和负载继电器K2始终处于阻断状态，实现断电状态。

综上所述，本发明在具体实施方式中具有的优点是：

1、与现有技术的“水下电气开关”与“一种水下无人机的防水开关及水下无人机”相比，使用“O”形圈进行动密封，使用水深有限，而本发明直接安装于设备内部，开关的闭合与断开不受水深影响，只取决于水下电子设备的耐压能力。

2、与现有技术的“水下专用开关”与“用于自主水下机器人通断电的磁开关”相比，本发明内部无永磁材料，用简洁的电路实现供电、断电自锁功能，使用更加便捷、可靠。

3、与现有技术的“一种分离式水下开关”相比，本发明采用非接触式控制方式，避免了上下电控制中复杂的机械自锁结构，安装时可不改变水下设备的外形结构，非常适合用于水下高速航行体，且可适应多种不同尺寸的壳体，具备一定的通用能力。

4、与现有技术的“一种水下用弹性保护膜式按键开关结构”与“一种用于水下设的模式选择开关”相比，本发明采用单次触发控制但具备自锁能力，可根据实际的负载大小需求，选择对应的负载继电器，带负载能力强，使用范围广且灵活。

5、本发明的自锁电路一种只用了6个电子元器件，就实现了非接触式上下电控制，最大程度的简化了自锁电路的复杂度。

最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，包括可拆卸安装在密封舱体(1)内的上下电控装置本体和与上下电控装置本体搭配使用的永磁铁(2)，其特征在于：所述上下电控装置本体包括底座(3)和安装在底座(3)内的自锁电路(4)以及安装在自锁电路(4)上部的上盖(5)，上盖(5)上部设有控制传感器安装件(6)，控制传感器安装件(6)内滑动安装有供电控制传感器(7)和断电控制传感器(8)，供电控制传感器(7)和断电控制传感器(8)与自锁电路(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述底座(3)整体呈顶端开口内部中空的方形体结构，底座(3)的四角处开设有底座螺孔，其中，在底座(3)的两侧底部对称设有安装板(31)，安装板(31)上开设有底板安装孔；底座(3)的一侧板上开设有凹槽(32)。

3.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述自锁电路(4)包括电路板(41)和设置在电路板(41)上的电子器件(42)和继电器模块(43)，继电器模块(43)上连接有导线(44)，其中，电路板(41)的四角处开设有与底座螺孔搭配工作的电路板固定孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述上盖(5)整体呈方形板状体构件，在上盖(5)的四角处开设有与电路板固定孔相搭配完成工作的上盖固定孔，其中，在上盖(5)的顶部还开设有与控制传感器安装件(6)相对应的锁紧槽(51)。

5.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述控制传感器安装件(6)整体呈长方体结构，在控制传感器安装件(6)内横向开设有供电控制传感器滑动槽(61)和断电控制传感器滑动槽(62)，其中，供电控制传感器滑动槽(61)和断电控制传感器滑动槽(62)的开口方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述供电控制传感器(7)包括设置在供电控制传感器滑动槽(61)内的供电检测滑动杆(71)和常开型干簧管(72)，供电检测滑动杆(71)的一端同轴开设有数个锁紧孔，供电检测滑动杆(71)的另一端由端口向内开设有常开型干簧管安装槽(711)，常开型干簧管(72)安装于常开型干簧管安装槽(711)内，其中，供电检测滑动杆(71)通过供电检测滑动杆锁紧件(9)可调安装在供电控制传感器滑动槽(61)内。

7.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述断电控制传感器(8)包括设置在断电控制传感器滑动槽(62)内的断电检测滑动杆(81)和常闭型干簧管(82)，断电检测滑动杆(81)的一端同轴开设有数个锁紧孔，断电检测滑动杆(81)的另一端由端口向内开设有常闭型干簧管安装槽(811)，常闭型干簧管(82)安装于常闭型干簧管安装槽(811)内，其中，断电检测滑动杆(81)通过断电检测滑动杆锁紧件(91)可调安装在断电控制传感器滑动槽(62)内。

8.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述控制传感器安装件(6)设置在上盖(5)顶端中部，上盖(5)与控制传感器安装件(6)为固定连接或者加工为一体成型结构。

9.根据权利要求1所述的一种用于水下高速航行体的上下电控制装置，其特征在于：所述底座(3)和自锁电路(4)以及上盖(5)通过紧固件连为一整体。

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