CN113978673B - 一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法，包括潜水器本体，潜水器本体前部的下方安装有导流罩，导流罩边缘通过夹紧装置与潜水器本体相对固定，夹紧装置释放后，导流罩脱离潜水器本体；潜水器本体底部安装有走行轮，走行轮通过折叠机构收纳至潜水器本体的内部；在浮游模式时，通过导流罩设置实现载人潜水器外形的一体化，实现低阻航行；在走行模式时，则抛弃导流罩，显露出勘探设备，并将走行轮释放，实现贴底行走以进行采样或钻探作业；从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走，极大地助力于海底勘探作业的实施。

Description

一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法

技术领域

本发明涉及水下潜水器技术领域，尤其是一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法。

背景技术

载人潜水器装备发展于20世纪50年代，载人潜水器主要应用于深海科考，可以运载科学家和工程专家进入深海，在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底地形进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡，以执行：钴结壳勘查，测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度，并能利用潜钻进行钻取芯样作业；热液硫化物勘查和热液喷口的温度测量，采集热液喷口周围的水样，并能保温保压储存样本；在平坦海底结核富集平原，采集多金属锰结核。在上述环境内对沉积物、浮游生物、吸附在岩石上的生物和微生物的定点采样；海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察的配套任务；水下设备定点布放(包括换能器、声信标及采样器等)、海底电缆和管道的检测，完成其它深海探询及打捞等各种高难度作业。

现有技术中，载人潜水器的作业、观察设备主要集中在潜水器艏部，特别是作业机械手、采样篮、艏部云台、艏部突出框架及搭载设备等突出在潜水器主体之外的附体，在潜水器航行时会产生很大的附体阻力，严重影响了潜水器的快速性。同时，现有的载人潜水器只有坐底支架，只能坐底后固定在某一个点位执行作业任务，而不具备海底贴底走行的能力，使得载人潜水器执行任务时的限制比较大。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法，从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走，极大地提升了浮游快速性以及海底勘探作业的灵活性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种浮游走行双模式载人潜水器，包括潜水器本体，所述潜水器本体前部的下方安装有导流罩，导流罩边缘通过夹紧装置与潜水器本体相对固定，夹紧装置释放后，导流罩脱离潜水器本体；所述潜水器本体底部安装有走行轮，走行轮通过折叠机构收纳至潜水器本体的内部。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述位于导流罩内侧的潜水器本体前端下部布置安装有勘探设备，包括有云台、机械手、采样篮、以及灯光、摄像机。

所述导流罩为透明材质，导流罩构成潜水器本体整体流线型外形的组成部分。

所述导流罩为开口朝后的U型结构，导流罩前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置夹紧。

所述导流罩上开设有开口朝上的卡槽，夹紧装置穿过卡槽并内外夹紧，在夹紧装置释放后，导流罩在自重作用下脱离。

所述夹紧装置的具体结构为：包括安装于潜水器本体上的驱动装置，驱动装置输出端安装有伸缩杆，伸缩杆向外穿过导流罩的壁面，伸缩杆外端头安装有压块，通过驱动装置拉动伸缩杆，使得压块配合驱动装置从内外两个方向将导流罩夹紧；所述驱动装置通过线缆与潜水器本体的控制系统连接。

所述走行轮设置有四组，其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开，走行轮为自驱动行走轮。

所述单组走行轮的具体结构为：包括伸缩油缸，伸缩油缸尾端与潜水器本体转动连接；位于伸缩油缸下方的潜水器本体上转动安装有翻转板，翻转板一侧边缘与潜水器本体转动连接，翻转板另一侧边缘处的上表面设置有凸耳，所述伸缩油缸输出端与凸耳转动连接；所述翻转板下表面安装有转向电机，转向电机底部的输出端安装有滚动电机；由滚动电机构成自驱动行走轮。

所述夹紧装置、折叠机构和走行轮均与潜水器本体的控制系统相连接。

一种所述的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法，包括如下步骤：

载人潜水器包括有浮游和走行两种模式；载人潜水器在抵达近底时，由浮游模式转换为走行模式，具体为：

夹紧装置释放导流罩，使得导流罩脱离潜水器本体，显露出包裹在导流罩内侧的勘探设备；同时，折叠机构推动走行轮向下伸出潜水器本体，走行轮贴底后进行行走。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，在浮游模式时，通过艘部导流罩的设置将勘探设备包裹于内部，形成载人潜水器外形的一体化流线型，来实现低阻航行；在走行模式时，则抛弃导流罩，显露出勘探设备用于作业，并将走行轮向下释放，来实现潜水器的贴底行走；从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走，极大地提升了浮游快速性和海底勘探作业实施的灵活性，有效助力于载人潜水器执行任务的顺畅和顺利；

导流罩的存在，极大地减小了因勘探设备等附体的存在而产生的航行阻力，提高了载人潜水器的快速性，使其在相同搭载电池容量情况下具备更大的浮游速度与巡航范围，极大的助力于提高载人潜水器对海底地形地貌的探测范围能力；

可折叠式走行轮的设置，使得载人潜水器在海底具备贴底走行能力，从而能更好地执行坐底海底时的采样作业，并且具备了多点位采样能力，使用灵活性更高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(浮游模式)。

图2为本发明导流罩与夹紧装置的安装示意图。

图3为图2中A部的局部放大图。

图4为图2中B部的局部放大图。

图5为本发明的结构示意图(走行模式)。

图6为本发明走行轮的结构示意图。

图7为本发明在走型模式下的状态示意图。

其中：1、潜水器本体；2、导流罩；3、夹紧装置；4、走行轮；

11、云台；12、机械手；13、采样篮；

21、卡槽；

31、线缆；32、驱动装置；33、伸缩杆；34、压块；

41、伸缩油缸；42、翻转板；43、转向电机；44、滚动电机；45、凸耳。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图5所示，本实施例的一种浮游走行双模式载人潜水器，包括潜水器本体1，潜水器本体1前部的下方安装有导流罩2，导流罩2边缘通过夹紧装置3与潜水器本体1相对固定，夹紧装置3释放后，导流罩2脱离潜水器本体1；潜水器本体1底部安装有走行轮4，走行轮4通过折叠机构收纳至潜水器本体1的内部。

导流罩2的存在，极大地减小了因勘探设备等附体的存在而产生的航行阻力，提高了载人潜水器的快速性，使其在相同搭载电池容量情况下具备更大的浮游速度与巡航范围，极大的助力于提高载人潜水器对海底地形地貌的探测范围能力；可折叠式走行轮4的设置，使得载人潜水器在海底具备贴底走行能力，从而能更好地执行坐底海底时的采样作业，并且具备了多点位采样能力，使用灵活性更高；而在浮游时，走行轮4则折叠收纳至潜水器本体1的内部，并不影响其浮游时的性能。

位于导流罩2内侧的潜水器本体1前端下部布置安装有勘探设备，包括有云台11、机械手12、采样篮13、以及灯光、摄像机，从而在浮游状态时通过导流罩2将突出于潜水器本体1艏部的勘探设备进行包裹，而由导流罩2与潜水器本体1统一构成流线型的整体外形，实现载人潜水器在大范围浮游时的低阻航行，进行大范围的海底地形地貌勘测。

导流罩2为透明材质，导流罩2构成潜水器本体1整体流线型外形的组成部分，透明设置的导流罩2便于潜航员观察开阔视线。

如图2所示，导流罩2为开口朝后的U型结构，导流罩2前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置3夹紧。

如图3和图4所示，导流罩2上开设有开口朝上的卡槽21，夹紧装置3穿过卡槽21并内外夹紧，在夹紧装置3释放后，导流罩2在自重作用下脱离。

夹紧装置3的具体结构为：包括安装于潜水器本体1上的驱动装置32，驱动装置32输出端安装有伸缩杆33，伸缩杆33向外穿过导流罩2的壁面，伸缩杆33外端头安装有压块34，通过驱动装置32拉动伸缩杆33，使得压块34配合驱动装置32从内外两个方向将导流罩2夹紧；驱动装置32通过线缆31与潜水器本体1的控制系统连接。

本实施例中，驱动装置32为油缸、电缸或者其它伸缩驱动机构。

走行轮4设置有四组，其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开，走行轮4为自驱动行走轮。

如图5和图6所示，单组走行轮4的具体结构为：包括伸缩油缸41，伸缩油缸41尾端与潜水器本体1转动连接；位于伸缩油缸41下方的潜水器本体1上转动安装有翻转板42，翻转板42一侧边缘与潜水器本体1转动连接，翻转板42另一侧边缘处的上表面设置有凸耳45，伸缩油缸41输出端与凸耳45转动连接；翻转板42下表面安装有转向电机43，转向电机43底部的输出端安装有滚动电机44；由滚动电机44构成自驱动行走轮。

转向电机43的设置，用于实现转向，通过转向电机43调整滚动电机44滚动前行的方向；滚动电机44的设置，则是用于实现行走，滚动电机44的外圆周壁面与地面贴合，通过滚动实现行走。

本实施例中，走行轮4折叠收纳时，由伸缩油缸41收缩工作，拉动翻转板42相对于潜水器本体1向内翻转，直至翻转板42翻转至竖直状态，从而带动走行轮4随之翻转至内部并呈水平状态；走行轮4向下伸展时，伸缩油缸41伸长工作，推动翻转板42相对于潜水器本体1向外翻转，直至翻转板42翻转至水平状态，从而带动走行轮4随之翻转至底部并呈竖直状态，便于行走。

夹紧装置3、折叠机构和走行轮4均与潜水器本体1的控制系统相连接。

本实施例中，潜水器本体1包括载体框架、载人舱、轻外壳、浮力块、可调压载系统、液压系统、控制系统、能源系统、推进系统等载人潜水器的必备系统。

本实施例中，夹紧装置3由载人潜水器内的潜航员遥控控制，来实现导流罩2的脱离抛弃。

在浮游模式时，通过艘部导流罩2的设置将勘探设备包裹于内部，形成载人潜水器外形的一体化流线型，来实现低阻航行；在走行模式时，则抛弃导流罩2，显露出勘探设备用于作业，并将走行轮4向下释放，来实现潜水器的贴底行走；从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走，极大地提升了浮游快速性和海底勘探作业实施的灵活性，有效助力于载人潜水器执行任务的顺畅和顺利。

本实施例的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法，包括如下步骤：

载人潜水器包括有浮游和走行两种模式；载人潜水器在抵达近底时，由浮游模式转换为走行模式，具体为：

如图7所示，夹紧装置3释放导流罩2，使得导流罩2脱离潜水器本体1，显露出包裹在导流罩2内侧的勘探设备；即经控制系统发出信号至驱动装置32，使得驱动装置32经伸缩杆33向外推动压块34，压块34远离导流罩2的壁面，即导流罩2边缘处相对于潜水器本体1的夹紧被释放，使得导流罩2在自身重力作用下脱离；

同时，折叠机构推动走行轮4向下伸出潜水器本体1，走行轮4贴底后进行行走；即伸缩油缸41工作，推动翻转板42相对于潜水器本体1向外翻转，直至翻转板42翻转至水平状态，从而带动走行轮4随之翻转至底部并呈竖直状态；

在走行模式启动后，滚动电机44外圆周壁面与海底地面贴合，通过滚动实现行走；在需要转向时，则配合转向电机43的工作，通过调整滚动电机44滚动前行的方向来实现转向。

本实施例中，浮游模式主要应用在布放、下潜、水下快速航行、水下大范围巡航、水下近底巡航等工况；由导流罩2将突出潜水器艏部的机械手12、云台11、灯光、摄像机等设备包裹在流线型内部，底部的走行轮4则折叠收容在潜水器底部，使得载人潜水器能够快速下潜至指定深度，实现水下的快速航行并抵达预定作业地点；

走行模式主要应用在水下近底巡航、水下坐底作业、水下贴底走行等工况；需要贴底走行时，走行轮4向下伸出，潜水器艏部的夹持透明导流罩2的夹紧装置3松开，将透明导流罩2提前抛弃，在潜水器坐底后开启走行模式，从而能够在小范围内贴底走行，开展海底多点采样与钻探等作业。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (9)

1.一种浮游走行双模式载人潜水器，包括潜水器本体（1），其特征在于：所述潜水器本体（1）前部的下方安装有导流罩（2），导流罩（2）边缘通过夹紧装置（3）与潜水器本体（1）相对固定，夹紧装置（3）释放后，导流罩（2）脱离潜水器本体（1）；所述潜水器本体（1）底部安装有走行轮（4），走行轮（4）通过折叠机构收纳至潜水器本体（1）的内部；

所述夹紧装置（3）的具体结构为：包括安装于潜水器本体（1）上的驱动装置（32），驱动装置（32）输出端安装有伸缩杆（33），伸缩杆（33）向外穿过导流罩（2）的壁面，伸缩杆（33）外端头安装有压块（34），通过驱动装置（32）拉动伸缩杆（33），使得压块（34）配合驱动装置（32）从内外两个方向将导流罩（2）夹紧；所述驱动装置（32）通过线缆（31）与潜水器本体（1）的控制系统连接。

2.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：位于导流罩（2）内侧的潜水器本体（1）前端下部布置安装有勘探设备，包括有云台（11）、机械手（12）、采样篮（13）、以及灯光、摄像机。

3.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述导流罩（2）为透明材质，导流罩（2）构成潜水器本体（1）整体流线型外形的组成部分。

4.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述导流罩（2）为开口朝后的U型结构，导流罩（2）前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置（3）夹紧。

5.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述导流罩（2）上开设有开口朝上的卡槽（21），夹紧装置（3）穿过卡槽（21）并内外夹紧，在夹紧装置（3）释放后，导流罩（2）在自重作用下脱离。

6.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述走行轮（4）设置有四组，其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开，走行轮（4）为自驱动行走轮。

7.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述走行轮（4）的具体结构为：包括伸缩油缸（41），伸缩油缸（41）尾端与潜水器本体（1）转动连接；位于伸缩油缸（41）下方的潜水器本体（1）上转动安装有翻转板（42），翻转板（42）一侧边缘与潜水器本体（1）转动连接，翻转板（42）另一侧边缘处的上表面设置有凸耳（45），所述伸缩油缸（41）输出端与凸耳（45）转动连接；所述翻转板（42）下表面安装有转向电机（43），转向电机（43）底部的输出端安装有滚动电机（44）；由滚动电机（44）构成自驱动行走轮。

8.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器，其特征在于：所述夹紧装置（3）、折叠机构和走行轮（4）均与潜水器本体（1）的控制系统相连接。

9.一种权利要求1所述的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

载人潜水器包括有浮游和走行两种模式；载人潜水器在抵达近底时，由浮游模式转换为走行模式，具体为：

夹紧装置（3）释放导流罩（2），使得导流罩（2）脱离潜水器本体（1），显露出包裹在导流罩（2）内侧的勘探设备；同时，折叠机构推动走行轮（4）向下伸出潜水器本体（1），走行轮（4）贴底后进行行走。

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