CN114368463B - 离体气泡帷幕防护装置和潜航器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及船舶技术领域，提供一种离体气泡帷幕防护装置和潜航器，所述离体气泡帷幕防护装置包括腔体、反应体、活动门和承压件；所述腔体设有进水口和气泡出口，所述活动门安装于所述腔体以关闭或打开所述进水口，所述承压件安装于所述腔体以封闭所述气泡出口并可在所述腔体内的压力作用下打开所述气泡出口，所述反应体设置于所述腔体内，用于与水反应产生气泡。该立体气泡帷幕防护装置可用于排布在潜航器的周围指定区域，形成能够吸收冲击波的大面积气泡帷幕，减轻潜航器受到的损伤。

Description

离体气泡帷幕防护装置和潜航器

技术领域

本发明涉及船舶技术领域，尤其涉及一种离体气泡帷幕防护装置和潜航器。

背景技术

气泡帷幕技术以其优良的防护能力已应用于水下爆破防护等实际工程。气泡帷幕技术通过在保护体周围生成气泡隔离带，能大幅度削减水下各类冲击波的影响，起到对保护体进行防护的作用。

在船舶技术领域，研究人员考虑将气泡帷幕技术应用在潜航器，通过在潜航器上设置气泡生成系统产生气泡帷幕。但目前在潜航器上使用气泡帷幕防护技术还存在大量工程问题。首先需要设置气泡生成系统以解决气泡源的生成问题；其次，由于潜航器内部空间有限，需要解决气泡生成系统与其他系统相兼容的问题，对气泡帷幕防护系统提出了更高的设计要求和工程成本，限制了该技术实际应用的灵活性。

发明内容

本发明提供一种离体气泡帷幕防护装置和潜航器，用以解决将气泡帷幕技术应用于潜航器时需要考虑气泡生成系统与其他系统的兼容性，导致设计及施工成本较高的问题。

本发明提供一种离体气泡帷幕防护装置，包括腔体、反应体、活动门和承压件；所述腔体设有进水口和气泡出口，所述活动门安装于所述腔体以关闭或打开所述进水口，所述承压件安装于所述腔体以封闭所述气泡出口并可在所述腔体内的压力作用下打开所述气泡出口，所述反应体设置于所述腔体内，用于与水反应产生气泡。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，还包括反应腔室，所述反应腔室固定于所述腔体内，所述反应体设置于所述反应腔室内；所述腔体具有相背设置的第一端和第二端，所述反应腔室靠近所述第一端的一侧设有第一端口，所述反应腔室靠近所述第二端的一侧设有第二端口，所述反应腔室的外侧面与所述腔体的内侧面之间形成连通所述第一端口和所述第二端口的导流通道。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述腔体包括连接所述第一端和所述第二端的环形侧壁，所述活动门位于所述环形侧壁的内侧，所述活动门的固定端可转动连接于所述环形侧壁，所述活动门的活动端相对所述固定端远离所述第一端。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述腔体的横截面从所述第一端向所述第二端的方向逐渐增大；和/或，所述反应腔室的横截面从所述第一端向所述第二端的方向逐渐减小。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，还包括配重室，所述配重室固定连接于所述第二端，所述配重室用于装载配重块。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述配重室内分布有多个用于填装所述配重块的填料腔室。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述气泡出口设于所述第一端。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述活动门位于所述腔体的内侧且通过溶水性粘合剂与所述腔体粘合。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，所述承压件为承压片，所述承压片覆盖于所述气泡出口，并可在所述腔体内的气压作用下破裂以打开所述气泡出口。

根据本发明提供的一种离体气泡帷幕防护装置，还包括过滤件，所述过滤件覆盖于所述进水口；和/或，还包括导流栅，所述导流栅覆盖于所述气泡出口。

本发明还提供一种潜航器，包括潜航器本体和多个离体气泡帷幕防护装置，所述离体气泡帷幕防护装置为上述任一种离体气泡帷幕防护装置，多个离体所述气泡帷幕防护装置装载于所述潜航器本体内。

本发明提供的离体气泡帷幕防护装置和潜航器，通过设置装有反应体的腔体，并在腔体上设置用于打开或关闭进水口的活动门以及用于封闭气泡出口承压件，使得可通过活动门开启进水口使反应体与水发生反应产生气泡，又通过活动门关闭进水口使气泡在密闭腔体内聚集，最终通过腔体内部压力解除承压件对气泡出口的封闭，使气泡从腔体内以一定压力释放出来。

该离体气泡帷幕防护装置独立于潜航器本体，并且体积较小，可以规避在潜航器本体内设置气泡生成系统存在的系统兼容性问题，降低了潜航器气泡帷幕的设计要求和工程成本。在潜航器受到鱼雷等外部武器攻击时，可将多个本发明提供的离体气泡帷幕防护装置排布于潜航器的周围指定区域，形成能够吸收冲击波的大面积气泡帷幕，减轻潜航器受到的损伤。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的离体气泡帷幕防护装置的结构示意图之一；

图2是本发明提供的离体气泡帷幕防护装置的结构示意图之二；

图3是本发明提供的离体气泡帷幕防护装置的结构示意图之三；

图4是本发明提供的离体气泡帷幕防护装置的结构示意图之四；

附图标记：

1、腔体； 11、第一端； 12、第二端；

13、环形侧壁； 2、反应腔室； 21、第一端口；

22、第二端口； 31、活动门； 32、溶水性粘合剂；

33、过滤件； 41、承压件； 42、导流栅；

5、配重室； 51、填料腔室； 6、配重块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”“第二”是为了清楚说明产品部件进行的编号，不代表任何实质性区别。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。此外，“多个”的含义是两个或两个以上。说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

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“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

下面结合图1至图4描述本发明实施例的离体气泡帷幕防护装置。

如图1所示，本发明实施例提供的离体气泡帷幕防护装置包括腔体1、反应体、活动门31和承压件41。腔体1设有进水口和气泡出口。活动门31安装于腔体1以关闭或打开进水口。承压件41安装于腔体1以封闭气泡出口并可在腔体1内的压力作用下打开气泡出口。反应体设置于腔体1内，用于与水反应产生气泡。

其中，反应体包括能够与水发生化学反应以产生气泡的化学试剂。该离体气泡帷幕防护装置在使用之前，其进水口和气泡出口均处于关闭状态，使腔体1内形成密闭空间。使用时，将该离体气泡帷幕防护装置送至相对保护体周围的指定区域。如图2所示，活动门31在一定条件下开启，使腔体1外部的水从进水口进入腔体1内与反应体发生反应产生气泡。如图3所示，活动门31在另一条件下关闭，使腔体1恢复密闭状态。如图4所示，随着腔体1内气泡的不断生成，腔体1内的压力逐渐上升，当压力达到承压件41能够承受的压力时，承压件41打开气泡出口，使气泡从气泡出口喷出。

承压件41在腔体1内部压力低于设定压力时处于封闭气泡出口的状态。承压件41在腔体1内部压力超出承压件41所能承受的压力限值时打开气泡出口，使一定压力的气泡对外喷射并形成气泡帷幕。本实施例通过设置承压片实现对气泡出口的非能动控制，提高该装置的可靠性。

本发明提供的离体气泡帷幕防护装置，通过设置装有反应体的腔体1，并在腔体1上设置用于打开或关闭进水口的活动门31以及用于封闭气泡出口承压件，使得可通过活动门31开启进水口使反应体与水发生反应产生气泡，又通过活动门31关闭进水口使气泡在密闭腔体1内聚集，最终通过腔体1内部压力解除承压件41对气泡出口的封闭，使气泡从腔体1内以一定压力释放出来。

该离体气泡帷幕防护装置独立于潜航器本体，并且体积较小，从而可以规避在潜航器本体内设置气泡生成系统存在的系统兼容性问题，降低了潜航器气泡帷幕的设计要求和工程成本。在潜航器受到鱼雷等外部武器攻击时，可将多个本发明提供的离体气泡帷幕防护装置排布于潜航器的周围指定区域，形成能够吸收冲击波的大面积气泡帷幕，减轻潜航器受到的损伤。

在其中一些实施例中，承压件41为承压片，承压片覆盖于气泡出口，并可在腔体1内的气压作用下破裂以打开气泡出口。如图2和图3所示，当腔体1内部压力低于承压片的压力限值时，承压片完好，实现对气泡出口的封闭。如图4所示，当腔体1内的压力随着气泡的生成升高到超过承压片的压力限值时，承压片破损，从而打开气泡出口。

或者，承压件41为压力阀，当腔体1内的压力达到压力阀的压力阈值时，压力阀开启，从而打开气泡出口排出气泡。

或者，承压件41也为类似活动门31的结构，承压件41位于腔体1的外部并通过能够承受一定压力的粘合剂与腔体1粘合，以封闭气泡出口。当腔体1内部压力达到粘合剂能够承受的压力限值时，承压件41被冲开，从而打开气泡出口。

本发明一些实施例中，活动门31可以设置为能够在腔体1外部压力作用下打开进水口，并且能够在腔体1内部压力作用下关闭进水口，从而实现活动门31的自动开启和关闭。例如，活动门31位于腔体1的内侧且通过溶水性粘合剂32与腔体1粘合。如图1所示，溶水性粘合剂32覆盖于进水口以连接活动门31和腔体1的侧壁。通过溶水性粘合剂32使腔体1内形成初始的密闭空间，以实现腔体1内预先抽真空。

该离体气泡帷幕防护装置被外排到指定区域后，由于溶水性粘合剂32的存在，进水口1尚未打开。如图2所示，一段时间后，溶水性粘合剂32溶于水，进水口在腔体1内外压差的作用下自动打开，水因此进入腔体1内。如图3所示，当随着腔体1内的气泡生成量的增多，压力升高后，活动门31在腔体1内部压力作用下关闭进水口，以实现大量气泡的积蓄。本发明实施例通过溶水性粘合剂32粘合活动门和腔体1，实现了进水口的开启和关闭的非能动控制，进一步提高装置的可靠性。

本发明一些实施例中，该离体气泡帷幕防护装置还包括过滤件33，过滤件33覆盖于进水口；和/或，该离体气泡帷幕防护装置还包括导流栅42，导流栅42覆盖于气泡出口。

其中，过滤件33可以为过滤网，比如过滤网袋或者过滤格栅。在该离体气泡帷幕防护装置进水过程中，过滤件33可防止海水里的杂物或微生物进入腔体1内，造成内部流道的堵塞。如图1所示，本实施例中的过滤件33为设置于腔体1内侧壁的过滤网袋。

承压件41打开气泡出口后，气泡在导流栅42的导流作用下喷射到腔体1外部。导流栅42上设有导流栅格，可用于减小气泡在气泡出口处的径向流动，从而使气泡能够快速喷射到腔体1外部。

本发明一些实施例中，如图1所示，该离体气泡帷幕防护装置还包括反应腔室2，反应腔室2固定于腔体1内，反应体设置于反应腔室2内。腔体1具有相背设置的第一端11和第二端12，反应腔室2靠近第一端11的一侧设有第一端口21，反应腔室2靠近第二端12的一侧设有第二端口22。反应腔室2的外侧面与腔体1的内侧面之间形成连通第一端口21和第二端口22的导流通道。

具体的，腔体1为内部中空的壳体结构，反应腔室2与腔体1固定连接且反应腔室2位于腔体1内的中部区域，使反应腔室2的外侧面与腔体1的内侧面之间形成导流通道。在该离体气泡帷幕防护装置使用过程中，腔体1的第一端11和第二端12呈上下方向设置，使得反应腔室2的第一端口21和第二端口22页呈上下方向设置。

其中，反应腔室2内设有若干个填料空间，填料空间内填装有反应试剂。若干个填料空间间隔排布形成多孔介质，以保证反应试剂与水充分反应生成气泡。

例如，如图1所示，使用时，腔体1第一端11位于第二端12的上方，使反应腔室2的第一端口21位于第二端口22的上方。进水口刚打开时，水可通过第一端口21和第二端口22进入反应腔室2内与反应体发生反应产生气泡。由于气泡密度远小于水的密度，气泡从位于上方的第一端口21溢出，随着反应的持续进行，气泡从第一端口21沿着导流通道自上而下的向第二端口22流动。与此同时，气泡的流动带动腔体1内的水在导流通道内从第一端11向第二端12的方向流动，然后从第二端口22回流到反应腔室2内，从而使气泡和水一同在导流通道和反应腔室2之间的循环流动，从而促进反应体与水的充分反应。如图2-图4所示的箭头方向表示水的流动方向。

本发明一些实施例中，腔体1包括连接第一端11和第二端12的环形侧壁13。活动门31位于环形侧壁13的内侧。活动门31的固定端可转动连接于环形侧壁13，活动门31的活动端相对固定端远离第一端11。

其中，活动门31的活动端绕其固定端转动，实现进水口的开启和关闭。活动门31的活动端相对固定端远离腔体1的第一端11，使得当第一端11位于第二端12的上方时，活动门31的打开方向与导流通道内气泡的流动方向相反。当气泡带动腔体1内的水在导流通道内从第一端11向第二端12的方向流动的过程中，打开的活动门31受到循环气泡流动和水流从第一端11向第二端12的冲击，并且随着气泡的不断生成，腔体1内压力的上升，最终实现活动门31的自动闭合。

本发明一些实施例中，如图1所示，腔体1的横截面从第一端11向第二端12的方向逐渐增大；和/或，反应腔室2的横截面从第一端11向第二端12的方向逐渐减小。如此，可使腔体1靠近第一端11的空间小于靠近第二端12的空间，促使气泡在导流通道内从第一端11向第二端12的方向流动。在进水口打开时，也可促使水流优先流向第二端12，从反应腔室2的第二端口22进入反应腔室2，从而快速建立腔体1内的循环流动。

其中，腔体1的横截面形状不限于圆形、矩形和多边形等。反应腔室2的横截面形状不限于圆形、矩形和多边形等。作为一具体实施例，如图1-图4所示，腔体1和反应腔室2的横截面形状均为圆形，腔体1为从第一端11到第二端12横截面逐渐增大的圆台结构，反应腔室2为从第一端11到第二端12横截面逐渐减小的圆台结构。

本发明一些实施例中，如图1所示，该离体气泡帷幕防护装置还包括配重室5。配重室5固定连接于第二端12，配重室5用于装载配重块6。通过将配重室5连接于第二端12，使该离体气泡帷幕防护装置处于海水中时，可保持第一端口21位于第二端口22的上方，从而保证反应腔室2内生成的气泡能够从第一端口21溢出，以形成导流通道内从第一端11向第二端12的气流流动。

进一步地，配重室5内分布有多个用于填装配重块6的填料腔室51。可根据实际工作区域的流质密度特点对配重进行调整，保证装置在运行过程中处于稳定的悬浮状态，为气泡帷幕的生成提供基础条件。同时还能通过调整配重块6在多个填料腔室51的分布，使整个离体气泡帷幕防护装置产生特定角度的偏转，以根据实际需要实现气泡的定向喷射。

可选地，配重室5设置为半球形结构。以使整个装置悬浮在水中时，能够方便地通过调整配重块6的布置来调整气泡喷射角度。

可选地，多个填料腔室51在配重室5内呈蜂窝状分布。具体地，配重室5内分布有向远离第二端12的方向排布的多排填料腔室51，每排填料腔室51具有多个填料腔室51，且多排填料腔室51的数目向远离第二端12的方向逐渐减少，多排填料腔室51相对于其排布方向呈对称设置。如此可方便对气泡喷射角度的调整。在腔体1的横截面为圆形的具体实施例中，多个填料腔室51相对于腔体1的中轴线呈对称分布。

作为一具体示例，如图1所示，配重室5内分布有四排填料腔室51，在向远离第二端12的方向上，四排填料腔室51分别有五、四、三、二个填料腔室51。

可选地，气泡出口设于腔体1的第一端11，即配重室5与气泡出口分别位于腔体1的两端，以方便对气泡喷射角度的调整。

本发明还提供一种潜航器，该潜航器包括潜航器本体和多个离体气泡帷幕防护装置，所述离体气泡帷幕防护装置为上述任一实施例所述的离体气泡帷幕防护装置，多个离体气泡帷幕防护装置装载于潜航器本体内。

本发明实施例提供的离体气泡帷幕防护装置的结构体积较小，在潜航器受到鱼雷等外部武器攻击时，可通过将多个离体气泡帷幕防护装置外排至指定区域，以满足对潜航器本体进行气泡帷幕防护的需求。由于该离体气泡帷幕防护装置的技术难度较小，容易实现，且无需在潜航器本体内设置气泡生成系统，从而无需考虑气泡生成系统与其他系统的兼容性，降低了气泡帷幕防护技术在潜航器上应用的技术要求和工程成本。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，包括腔体、反应腔室、反应体、活动门和承压件；所述腔体设有进水口和气泡出口，所述活动门安装于所述腔体以关闭或打开所述进水口，所述承压件安装于所述腔体以封闭所述气泡出口并可在所述腔体内的压力作用下打开所述气泡出口，所述反应体设置于所述腔体内，用于与水反应产生气泡；

所述反应腔室固定于所述腔体内，所述反应体设置于所述反应腔室内；所述腔体具有相背设置的第一端和第二端，所述反应腔室靠近所述第一端的一侧设有第一端口，所述反应腔室靠近所述第二端的一侧设有第二端口，所述反应腔室的外侧面与所述腔体的内侧面之间形成连通所述第一端口和所述第二端口的导流通道。

2.根据权利要求1所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述腔体包括连接所述第一端和所述第二端的环形侧壁，所述活动门位于所述环形侧壁的内侧，所述活动门的固定端可转动连接于所述环形侧壁，所述活动门的活动端相对所述固定端远离所述第一端。

3.根据权利要求1所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述腔体的横截面从所述第一端向所述第二端的方向逐渐增大；和/或，所述反应腔室的横截面从所述第一端向所述第二端的方向逐渐减小。

4.根据权利要求1所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，还包括配重室，所述配重室固定连接于所述第二端，所述配重室用于装载配重块。

5.根据权利要求4所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述配重室内分布有多个用于填装所述配重块的填料腔室。

6.根据权利要求4所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述气泡出口设于所述第一端。

7.根据权利要求1-6任一项所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述活动门位于所述腔体的内侧且通过溶水性粘合剂与所述腔体粘合。

8.根据权利要求1-6任一项所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，所述承压件为承压片，所述承压片覆盖于所述气泡出口，并可在所述腔体内的气压作用下破裂以打开所述气泡出口。

9.根据权利要求1-6任一项所述的离体气泡帷幕防护装置，其特征在于，还包括过滤件，所述过滤件覆盖于所述进水口；和/或，还包括导流栅，所述导流栅覆盖于所述气泡出口。

10.一种潜航器，其特征在于，包括潜航器本体和多个离体气泡帷幕防护装置，所述离体气泡帷幕防护装置为根据权利要求1-9任一项所述的离体气泡帷幕防护装置，多个离体所述气泡帷幕防护装置装载于所述潜航器本体内。

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