CN114162269A - 一种球形潜标主体 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形潜标主体，包括球形舱体和浮力材，球形舱体包括共同围成球状的上半球壳和下半球壳，浮力材包括环绕上半球壳设置的上浮体和环绕下半球壳设置的下浮体；上半球壳和下半球壳之间可拆卸相连；上浮体与上半球壳相连，下浮体与下半球壳相连。上浮体和下浮体的外表面为圆柱形，内表面为与球形舱体表面共形的球形面，上、下浮体上设有用于连接件穿过的通孔，通孔内胶粘有用于保证浮体的连接强度和耐磨性的碳纤维管，浮体表面涂覆有一定厚度的用于增加浮体整体强度的玻璃钢。与现有技术相比，本发明的球形舱体与上、下浮体采用共形设计，在确保浮体强度的同时利于安装，本发明还具有小型化、轻量化且在水下具有较好姿态的优点。

Description

一种球形潜标主体

技术领域

本发明属于深海装备潜标技术领域，尤其涉及一种球形潜标主体。

背景技术

潜标系统是海洋环境进行长期、定点观测的仪器设备系统，一般由主浮体、潜标主体、浮球、释放器、锚块、缆索和连接件等组成。潜标主体布放在一定海洋深度，能够在一定海况下对海洋环境噪声等水声信息进行长期有效的观测。

潜标主体一般要求具有一定的储备浮力，因此潜标主体一般由电子耐压舱及配备一定的浮力材组成。现有技术中的潜标主体结构包括：电子耐压舱体、浮力材和浮力材安装框架。

现有技术中的浮力材存在安装困难，潜标主体体积较庞大，整体重量重，布放、回收困难，潜标主体在水下姿态差的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本发明提出了一种球形潜标主体，该球形潜标主体旨在解决现有技术中的潜标主体体积大、重量重及布放回收困难且潜标主体在水下姿态差的问题。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提出了一种球形潜标主体，包括球形舱体、浮力材、第一螺纹连接件，第二螺纹连接件和第三螺纹连接件；所述球形舱体包括共同围成球状的上半球壳和下半球壳，所述上半球壳靠近所述下半球壳的一侧周缘设有上法兰，所述下半球壳靠近所述上半球壳的一侧周缘设有下法兰，所述上法兰上设有贯穿其上的球壳上连接孔，所述下法兰上设有贯穿其上的球壳下连接孔，通过所述第一螺纹连接件同时贯穿所述球壳上连接孔和球壳下连接孔实现所述上半球壳和下半球壳之间的可拆卸连接；所述浮力材包括环绕所述上半球壳设置的上浮体和环绕所述下半球壳设置的下浮体；所述上法兰上还设有贯穿其上的法兰上连接孔，所述下法兰上还设有贯穿其上的法兰下连接孔，所述上浮体上设有贯穿其上的浮体上连接孔，所述下浮体上设有贯穿其上的浮体下连接孔，通过所述第二螺纹连接件同时贯穿所述浮体上连接孔和法兰上连接孔实现所述上浮体与所述上半球壳之间的连接，通过所述第三螺纹连接件同时贯穿所述浮体下连接孔和法兰下连接孔实现所述下浮体与所述下半球壳之间的连接。

优选的，所述第二螺纹连接件包括第二螺杆和与所述第二螺杆配合的第二螺母，所述浮体上连接孔内设有上碳纤维管，所述第二螺杆贯穿所述上碳纤维管，所述第二螺母设于所述上浮体远离所述下浮体的一端且所述第二螺母与所述上浮体之间设有第一耐腐蚀板材；所述第三螺纹连接件包括第三螺杆和与所述第三螺杆配合的第三螺母，所述浮体上连接孔内设有下碳纤维管，所述第三螺杆贯穿所述下碳纤维管，所述第三螺母设于所述下浮体远离所述上浮体的一端且所述第三螺母与所述下浮体之间设有第二耐腐蚀板材；所述上浮体和下浮体的表面均涂覆有一定厚度的玻璃钢。

优选的，所述上碳纤维管通过胶粘方式固定于所述浮体上连接孔内，所述下碳纤维管通过胶粘方式固定于所述浮体下连接孔内；所述第一耐腐蚀板材通过胶粘方式与所述上浮体固定，所述第二耐腐蚀板材通过胶粘方式与所述下浮体固定。

优选的，所述上浮体的体积大于所述下浮体的体积。

优选的，所述上半球壳远离所述下半球壳的一端设有上吊环，所述上吊环上设有贯穿其上的上吊孔，所述上吊孔内嵌设有上非金属隔离套，所述上非金属隔离套包括整体为空心圆柱状的上套主体和由所述上套主体的两端分别凸起的上挡环。

优选的，所述下半球壳远离所述上半球壳的一端设有下吊环，所述下吊环上设有贯穿其上的下吊孔，所述下吊孔内嵌设有下非金属隔离套，所述下非金属隔离套包括整体为空心圆柱状的下套主体和由所述下套主体的两端分别凸起的下挡环。

优选的，所述下法兰上设有多个安装耳板，每个所述安装耳板上设有贯穿其上的安装孔。

优选的，所述球形舱体还包括设于所述上半球壳远离所述下半壳体一端的上环形支架，所述上吊环收容于所述上环形支架内，所述上环形支架包括上底板和上圆杆，所述上底板整体为圆环板状，所述上圆杆的数量为多个且多个所述上圆杆环绕所述上底板的轴心设置，多个所述上圆杆同向的一端与所述上底板固定相连，多个所述上圆杆同向的另一端与所述上半球壳固定相连，所述上底板上设有多个上螺栓孔。

优选的，所述球形舱体还包括设于所述下半球壳远离所述上半壳体一端的下环形支架，所述下吊环收容于所述下环形支架内，所述下环形支架包括下底板和下圆杆，所述下底板整体为圆环板状，所述下圆杆的数量为多个且多个所述下圆杆环绕所述下底板的轴心设置，多个所述下圆杆同向的一端与所述下底板固定相连，多个所述下圆杆同向的另一端与所述下半球壳固定相连，所述下底板上设有多个下螺栓孔。

优选的，将所述上半球壳和上环形支架整体设为主体上部，所述上浮体的整体外形为圆柱形，所述上浮体的内腔形状与所述主体上部的形状相匹配，所述上浮体的内腔包括：与所述上环形支架的外形相匹配的圆柱状的上第一腔、与所述上半球壳的外形相匹配的半圆球状的上第二腔；将所述下半球壳和下环形支架整体设为主体下部，所述下浮体的整体外形为圆柱形，所述下浮体的内腔形状与所述主体下部的形状相匹配，所述下浮体的内腔包括：与所述下环形支架的外形相匹配的圆柱状的下第一腔、与所述下半球壳的外形相匹配的半圆球状的下第二腔。

(三)有益效果

本发明与现有技术对比，本发明球形潜标主体的有益效果主要包括：

本发明的球形潜标主体中，基于球形舱体外形结构设计浮力材的结构及安装方式，球形舱体和浮力材采用共形设计的结构，同时通过在浮体安装孔内设置碳纤维管，表面涂覆玻璃钢，连接面粘接高强度连接板，增加浮体的连接强度。使本发明的球形潜标主体具有小型化、轻量化、安装结构简单且在水下具有较好姿态的优点。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施方式的球形潜标主体的整体结构立体图；

图2为本发明实施方式的球形潜标主体的整体结构主视图；

图3为本发明实施方式的球形潜标主体中的球形舱体的立体图；

图4为本发明实施方式的球形潜标主体中的球形舱体的主视图；

图5为本发明实施方式的球形潜标主体中的上浮体的结构图；

图6为本发明实施方式的球形潜标主体中的下浮体的结构图；

图7为本发明实施方式的球形潜标主体中的上非金属隔离套的结构图。

附图标记说明：

1.上半球壳，2.下半球壳，3.上法兰，4.下法兰，5.上浮体，6.下浮体，7.第一螺纹连接件，8.第二螺纹连接件，9.第三螺纹连接件，10.上碳纤维管，11.第一耐腐蚀板材，12.安装耳板，13.下吊环，14.下碳纤维管，15.第二耐腐蚀板材，16.上吊环，17.上非金属隔离套，18.下非金属隔离套，19.上环形支架，20.下环形支架，51.浮体上连接孔，52.上第一腔，53.上第二腔，61.浮体下连接孔，62.下第一腔，63.下第二腔，71.第一螺栓，72.第一螺母，81.第二螺杆，82.第二螺母，91.第三螺杆，92.第三螺母，131.下吊孔，161.上吊孔，171.上套主体，172.上挡环，191.上底板，192.上圆杆，1911.上螺栓孔，201.下底板，202.下圆杆，2011.下螺栓孔，121.安装孔。

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。但是本发明能够以很多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改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，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，也可以是“传动连接”，即通过带传动、齿轮传动或链轮传动等各种合适的方式进行动力连接。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发明中的具体含义。

下面结合附图1-7对本发明作进一步的说明。

请重点参考图1-4，本发明公开了一种球形潜标主体，包括球形舱体、浮力材、第一螺纹连接件7，第二螺纹连接件8和第三螺纹连接件9；球形舱体包括共同围成球状的上半球壳1和下半球壳2，上半球壳1靠近下半球壳2的一侧周缘设有上法兰3，下半球壳2靠近上半球壳1的上半球的一侧周缘设有下法兰4，上法兰3上设有贯穿其上的球壳上连接孔，下法兰4上设有贯穿其上的球壳下连接孔，通过第一螺纹连接件7同时贯穿球壳上连接孔和球壳下连接孔实现上半球壳1和下半球壳2之间的可拆卸连接；浮力材包括环绕上半球壳1设置的上浮体5和环绕下半球壳2设置的下浮体6；上法兰3上还设有贯穿其上的法兰上连接孔，下法兰4上还设有贯穿其上的法兰下连接孔，上浮体5上设有贯穿其上的浮体上连接孔51，下浮体6上设有贯穿其上的浮体下连接孔61，通过第二螺纹连接件8同时贯穿浮体上连接孔51和法兰上连接孔实现上浮体5与上半球壳1之间的连接，通过第三螺纹连接件9同时贯穿浮体下连接孔61和法兰下连接孔实现下浮体6与下半球壳2之间的连接。

更具体地，第一螺纹连接件7为螺栓和螺母。上法兰3与上半球壳1焊接相连，下法兰4与下半球壳2焊接相连。

本实施方式中，浮力材的结构和安装方式基于球形舱体外形结构设计，浮力材包覆于球形舱体外且浮力材的内腔与球形舱体的外形采用共形结构，采用该结构，能够缩小本发明的球形潜标主体的整体体积和总重量。

本实施方式中，一方面，球形舱体由上半球壳1、下半球壳2通过第一螺纹连接件7连接组合而成。为了提高拆装的便利性，在上半球壳1上焊接上法兰3，在下半球壳2焊接下法兰4，并在上法兰3上设置球壳上连接孔，在下法兰4上设有设置球壳下连接孔，如此，通过第一螺纹连接件7贯穿法兰，可实现快速拆装。另一方面，本发明通过对法兰及浮体结构的进行设计，在球形舱体的上半球壳1和下半球壳2开盖时，不需要拆卸上浮体5和下浮体6。如此，可进一步提高使用的便利性和拆装的灵活性。具体为：在上法兰3上还设有贯穿其上的法兰上连接孔，在上浮体5上设有贯穿其上的浮体上连接孔51，通过第二螺纹连接件8同时贯穿浮体上连接孔51和法兰上连接孔实现上浮体5与上半球壳1之间的连接；下法兰4上还设有贯穿其上的法兰下连接孔，下浮体6上设有贯穿其上的浮体下连接孔61，通过第三螺纹连接件9同时贯穿浮体下连接孔61和法兰下连接孔实现下浮体6与下半球壳2之间的连接。

请重点参考图5-6，根据本发明的具体实施方式，第二螺纹连接件8包括第二螺杆81和与第二螺杆81配合的第二螺母82，浮体上连接孔51内设有上碳纤维管10，第二螺杆81贯穿上碳纤维管10，第二螺母82设于上浮体5远离下浮体6的一端且第二螺母82与上浮体5之间设有第一耐腐蚀板材11。

更具体地，第三螺纹连接件9包括第三螺杆91和与第三螺杆91配合的第三螺母92，浮体上连接孔51内设有下碳纤维管14，第三螺杆91贯穿下碳纤维管14，第三螺母92设于下浮体6远离上浮体5的一端且第三螺母92与下浮体6之间设有第二耐腐蚀板材15。

更具体地，第一耐腐蚀板材11和第二耐腐蚀板材15均由高强度板制成。

更具体地，上碳纤维管10通过胶粘方式固定于浮体上连接孔51内，下碳纤维管14通过胶粘方式固定于浮体下连接孔61内；第一耐腐蚀板材11通过胶粘方式与上浮体5固定，第二耐腐蚀板材15通过胶粘方式与下浮体6固定。

上述实施方式中，通过在浮体连接孔内胶粘碳纤维管，可避免螺杆直接与浮体接触而磨损浮体，提高螺杆安装处的强度和耐磨性。此外，通过在浮体与螺母之间设置耐腐蚀板材，可避免浮体与螺杆连接处的应力集中问题，使浮体受力更均匀。

根据本发明的具体实施方式，上浮体5的体积大于下浮体6的体积。本实施方式中，通过该结构，可使潜标主体的浮心位置不低于重心位置，使本发明的球形潜标主体在水下具有较好的姿态。

请重点参考图7，根据本发明的具体实施方式，上半球壳1远离下半球壳2的一端设有上吊环16，上吊环16上设有贯穿其上的上吊孔161，上吊孔161内嵌设有上非金属隔离套17，上非金属隔离套17包括整体为空心圆柱状的上套主体171和由上套主体171的两端分别凸起的上挡环172。

根据本发明的具体实施方式，下半球壳2远离上半球壳1的一端设有下吊环13，下吊环13上设有贯穿其上的下吊孔131，下吊孔131内嵌设有下非金属隔离套18，下非金属隔离套18包括整体为空心圆柱状的下套主体和由下套主体的两端分别凸起的下挡环。

更具体地，上吊环16的结构与下吊环13的结构相同，上非金属隔离套17的结构与下非金属隔离套18的结构相同。

本实施方式中，上半球壳1、下半球壳2的顶部中心位置分别设置的上吊环16和下吊环13，用于本发明的球形潜标主体与锚系系统的连接。使用时，由于球形舱体的金属材质和锚系系统金属连接件的材质往往不一致，通过在上吊孔161内嵌设有上非金属隔离套17，在下吊孔131内嵌设有下非金属隔离套18，以避免在海洋环境中发生电化学腐蚀。上挡环172和下挡环结构的设计利于非金属隔离套(上非金属隔离套17和下非金属隔离套18)嵌入吊孔后能避免脱出。

根据本发明的具体实施方式，下法兰4上设有多个安装耳板12，每个安装耳板12上设有贯穿其上的安装孔121。本实施方式中，通过设置安装耳板12，并开设安装孔121，将安装孔121作为施工时穿回收绳的挂点，便于本发明球形潜标主体的布放和回收，同时确保施工的安全。此外，在球形潜标主体运输时，安装耳板12还用于与运输工装的连接，实现运输过程中的固定。

根据本发明的具体实施方式，球形舱体还包括设于上半球壳1远离下半壳体一端的上环形支架19，上吊环16收容于上环形支架19内，上环形支架19包括上底板191和上圆杆192，上底板191整体为圆环板状，上圆杆192的数量为多个且多个上圆杆192环绕上底板191的轴心设置，多个上圆杆192同向的一端与上底板191固定相连，多个上圆杆192同向的另一端与上半球壳1固定相连，上底板191上设有多个上螺栓孔1911。

更具体地，球形舱体还包括设于下半球壳2远离上半壳体一端的下环形支架20，下吊环13收容于下环形支架20内，下环形支架20包括下底板201和下圆杆202，下底板201整体为圆环板状，下圆杆202的数量为多个且多个下圆杆202环绕下底板201的轴心设置，多个下圆杆202同向的一端与下底板201固定相连，多个下圆杆202同向的另一端与下半球壳2固定相连，下底板201上设有多个下螺栓孔2011。

更具体地，上环形支架19和下环形支架20的结构相同。

本实施方式中，通过设置上环形支架19和下环形支架20，可保护位于球壳上的水密连接器，避免水密连接器受到碰撞。上环形支架19和下环形支架20还可作为支撑构件，用于支撑上半球壳1和下半球壳2。

具体实施时，上圆杆192的端部与上半球壳1焊接，下圆杆202的端部与下半球壳2焊接。上底板191上的上螺栓孔1911和下底板201上的下螺栓孔2011用于外置仪器的安装。

根据本发明的具体实施方式，将上半球壳1和上环形支架19整体设为主体上部，上浮体5的整体外形为圆柱形，上浮体5的内腔形状与主体上部的形状相匹配，上浮体5的内腔包括：与上环形支架19的外形相匹配的圆柱状的上第一腔52、与上半球壳1的外形相匹配的半圆球状的上第二腔53；将下半球壳2和下环形支架20整体设为主体下部，下浮体6的整体外形为圆柱形，下浮体6的内腔形状与主体下部的形状相匹配，下浮体6的内腔包括：与下环形支架20的外形相匹配的圆柱状的下第一腔62、与下半球壳2的外形相匹配的半圆球状的下第二腔63。

本实施方式中，将上浮体5和下浮体6的外表面设计成圆柱形结构，浮力材的内壁为与球形舱体外形仿形的结构，并将浮力材贴合球形舱体安装。通过该结构，可进一步缩小本发明的球形潜标主体的整体体积，且使其在水下具有较好姿态。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种球形潜标主体，其特征在于，包括球形舱体、浮力材、第一螺纹连接件，第二螺纹连接件和第三螺纹连接件；所述球形舱体包括共同围成球状的上半球壳和下半球壳，所述上半球壳靠近所述下半球壳的一侧周缘设有上法兰，所述下半球壳靠近所述上半球壳的一侧周缘设有下法兰，所述上法兰上设有贯穿其上的球壳上连接孔，所述下法兰上设有贯穿其上的球壳下连接孔，通过所述第一螺纹连接件同时贯穿所述球壳上连接孔和球壳下连接孔实现所述上半球壳和下半球壳之间的可拆卸连接；所述浮力材包括环绕所述上半球壳设置的上浮体和环绕所述下半球壳设置的下浮体；所述上法兰上还设有贯穿其上的法兰上连接孔，所述下法兰上还设有贯穿其上的法兰下连接孔，所述上浮体上设有贯穿其上的浮体上连接孔，所述下浮体上设有贯穿其上的浮体下连接孔，通过所述第二螺纹连接件同时贯穿所述浮体上连接孔和法兰上连接孔实现所述上浮体与所述上半球壳之间的连接，通过所述第三螺纹连接件同时贯穿所述浮体下连接孔和法兰下连接孔实现所述下浮体与所述下半球壳之间的连接。

2.根据权利要求1所述的球形潜标主体，其特征在于，所述第二螺纹连接件包括第二螺杆和与所述第二螺杆配合的第二螺母，所述浮体上连接孔内设有上碳纤维管，所述第二螺杆贯穿所述上碳纤维管，所述第二螺母设于所述上浮体远离所述下浮体的一端且所述第二螺母与所述上浮体之间设有第一耐腐蚀板材；所述第三螺纹连接件包括第三螺杆和与所述第三螺杆配合的第三螺母，所述浮体上连接孔内设有下碳纤维管，所述第三螺杆贯穿所述下碳纤维管，所述第三螺母设于所述下浮体远离所述上浮体的一端且所述第三螺母与所述下浮体之间设有第二耐腐蚀板材；所述上浮体和下浮体的表面均涂覆有一定厚度的玻璃钢。

3.根据权利要求2所述的球形潜标主体，其特征在于，所述上碳纤维管通过胶粘方式固定于所述浮体上连接孔内，所述下碳纤维管通过胶粘方式固定于所述浮体下连接孔内；所述第一耐腐蚀板材通过胶粘方式与所述上浮体固定，所述第二耐腐蚀板材通过胶粘方式与所述下浮体固定。

4.根据权利要求3所述的球形潜标主体，其特征在于，所述上浮体的体积大于所述下浮体的体积。

5.根据权利要求4所述的球形潜标主体，其特征在于，所述上半球壳远离所述下半球壳的一端设有上吊环，所述上吊环上设有贯穿其上的上吊孔，所述上吊孔内嵌设有上非金属隔离套，所述上非金属隔离套包括整体为空心圆柱状的上套主体和由所述上套主体的两端分别凸起的上挡环。

6.根据权利要求5所述的球形潜标主体，其特征在于，所述下半球壳远离所述上半球壳的一端设有下吊环，所述下吊环上设有贯穿其上的下吊孔，所述下吊孔内嵌设有下非金属隔离套，所述下非金属隔离套包括整体为空心圆柱状的下套主体和由所述下套主体的两端分别凸起的下挡环。

7.根据权利要求6所述的球形潜标主体，其特征在于，所述下法兰上设有多个安装耳板，每个所述安装耳板上设有贯穿其上的安装孔。

8.根据权利要求7所述的球形潜标主体，其特征在于，所述球形舱体还包括设于所述上半球壳远离所述下半壳体一端的上环形支架，所述上吊环收容于所述上环形支架内，所述上环形支架包括上底板和上圆杆，所述上底板整体为圆环板状，所述上圆杆的数量为多个且多个所述上圆杆环绕所述上底板的轴心设置，多个所述上圆杆同向的一端与所述上底板固定相连，多个所述上圆杆同向的另一端与所述上半球壳固定相连，所述上底板上设有多个上螺栓孔。

9.根据权利要求8所述的球形潜标主体，其特征在于，所述球形舱体还包括设于所述下半球壳远离所述上半壳体一端的下环形支架，所述下吊环收容于所述下环形支架内，所述下环形支架包括下底板和下圆杆，所述下底板整体为圆环板状，所述下圆杆的数量为多个且多个所述下圆杆环绕所述下底板的轴心设置，多个所述下圆杆同向的一端与所述下底板固定相连，多个所述下圆杆同向的另一端与所述下半球壳固定相连，所述下底板上设有多个下螺栓孔。

10.根据权利要求9所述的球形潜标主体，其特征在于，将所述上半球壳和上环形支架整体设为主体上部，所述上浮体的整体外形为圆柱形，所述上浮体的内腔形状与所述主体上部的形状相匹配，所述上浮体的内腔包括：与所述上环形支架的外形相匹配的圆柱状的上第一腔、与所述上半球壳的外形相匹配的半圆球状的上第二腔；将所述下半球壳和下环形支架整体设为主体下部，所述下浮体的整体外形为圆柱形，所述下浮体的内腔形状与所述主体下部的形状相匹配，所述下浮体的内腔包括：与所述下环形支架的外形相匹配的圆柱状的下第一腔、与所述下半球壳的外形相匹配的半圆球状的下第二腔。

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