CN114394218A - 一种用于水下航行器的浮力调节舱 - Google Patents
一种用于水下航行器的浮力调节舱 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及自主水下航行器浮力调节技术领域，公开了一种用于水下航行器的浮力调节舱，包括第一壳体、水密插座、仪器罩、液位传感器和第二壳体；所述第一壳体和第二壳体两者的开口相对，并连接成封闭的水舱；所述第一壳体的表面设置仪器罩，表面并位于仪器罩的内部设置液位传感器，所述液位传感器的端部伸入水舱内进行水量检测；所述仪器罩表面设置与所述液位传感器进行电气连接的水密插座；所述第二壳体上分别设置注排水管道接口及充气测压接口，所述注排水管道接口连接设置在水舱内的吸水管路，并连接外部海水泵；所述第二壳体表面设置与所述液位传感器端部位置相对应的排水口。本发明的结构简单、功能可靠，也易于实现，并可实现快速浮力调节。
Description
技术领域
本发明涉及自主水下航行器浮力调节技术领域，更具体的说，特别涉及一种用于水下航行器的浮力调节舱。
背景技术
浮力调节技术在自主水下航行器上可实现以下功能：(1)均衡航行器在不同海区的海水密度变化及负载变化引起的浮力变化；(2)可实现航行器在无动力下悬停时的深度控制；(3)辅助完成航行器运动中的上浮和下潜；(4)调节航行器的俯仰姿态。
大型水下航行器由于浮力调节范围要求大，且要求机构占用体积小，因此多采用海水液压浮力调节，该种方式在航行器上放置耐压水舱，需要调节浮力时,用海水泵向水舱注水或排水，使航行器的重量产生变化，以此来调节浮力。
现有浮力调节舱存在以下问题：
1)多采用规则的球形或圆柱形，对空间体积要求高，不适用不规则的空间设计；
2)舱体内部初始设计为常压，海水泵远距离排水时，吸入不足，流量偏低，不利于浮力快速调节，同时不利于耐外压；
3)水量检测采用流量计，不易消除累计误差；
4)浮力调节舱安全措施考虑不充分或过于复杂；
5)清洗及测压操作困难，不易维护。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种用于水下航行器的浮力调节舱，通过液位传感器对水量实时检测，并能够对浮力进行快速调节，整体结构简单、功能可靠，操作方便，也易于维护。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
本发明提供一种用于水下航行器的浮力调节舱，包括第一壳体、水密插座、仪器罩、液位传感器和第二壳体；
所述第一壳体和第二壳体两者的开口相对，并连接成封闭的水舱；所述第一壳体的表面设置仪器罩，表面并位于所述仪器罩的内部设置液位传感器，所述液位传感器的端部伸入所述水舱内进行水量检测；所述仪器罩表面设置与所述液位传感器进行电气连接的水密插座；
所述第二壳体上分别设置注排水管道接口及充气测压接口，所述注排水管道接口连接设置在所述水舱内的吸水管路，并连接外部海水泵；所述第二壳体表面设置与所述液位传感器端部位置相对应的排水口。
进一步的，所述第一壳体和第二壳体两者均为弧形结构，两者的弧面位置相对应，端面为平面并进行连接，所述水舱的整体结构为贝壳形；所述第一壳体和第二壳体两者的弧面和端面上都设置有加强筋。
进一步的，所述浮力调节舱还包括设置在所述第一壳体表面的压力开关，所述压力开关位于所述仪器罩内并与水密插座进行电气连接；所述压力开关与第一壳体表面之间进行密封。
进一步的，所述浮力调节舱还包括漏水报警器，所述漏水报警器通过支架固定于第一壳体表面，并位于所述仪器罩内，也与所述水密插座进行电气连接。
进一步的，所述充气测压接口上设置接口座，所述接口座包括耐压封头、单向阀和转接件，所述转接件设置在第二壳体的安装孔上，并安装有单向阀；所述耐压封头设置在单向阀外表面，并连接在所述转接件上；所述单向阀和转接件上形成与所述第二壳体内腔连通的通道。
进一步的，所述液位传感器上设置传感器浮球，所述传感器浮球进行上下移动，实现对水舱内水量进行实时检测；所述第一壳体分别与所述液位传感器、所述仪器罩之间进行密封。
进一步的，所述第一壳体和第二壳体两者相对的侧面之间分别设置有空心支撑梁。
进一步的，所述第一壳体及第二壳体内部均设置防波板，用于在水下航行器俯仰时，防止对所述液位传感器的测量造成误差。
进一步的，所述第一壳体的表面设置有储气舱管道拓展口。
进一步的，所述转接件上加工有通孔，通孔的一端安装所述单向阀，另一端与所述第二壳体上安装孔连通；所述转接件表面形成有转接凸台，所述转接件通过转接凸台分别与所述第二壳体和所述耐压封头连接，并进行径向密封。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明通过液位传感器对水舱内的水量进行实时检测，通过注排水管道接口对水舱内进行注排水，并通过充气测压接口对水舱内进行充压，实现对浮力进行快速调节，整体结构简单、功能可靠，也易于实现，并可提高海水泵远距离排水流量、及整体结构的耐外压性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，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。其中：
图1为本发明用于水下航行器的浮力调节舱的整体示意图。
图2为本发明用于水下航行器的浮力调节舱的内部示意图。
图3为本发明仪器罩的结构示意图。
图4为本发明漏水报警器的安装示意图。
图5为本发明充气泄压口上接口座的结构示意图。
附图标记说明如下：1-第一壳体、2-水密插座、3-仪器罩、4-储气舱管道接口、5-充气泄压口、6-注排水管道接口、7-防波板、8-压力开关、9-漏水报警器、10-液位传感器、11-支撑梁、12-吸水管路、13-高压端面密封圈、14-第二壳体、15-传感器浮球、16-排水口、17-高强螺钉、18-螺钉、19-第一O形圈、20-第二O形圈、21-第三O形圈、22-支架、23-耐压封头、24-单向阀、25-第四O形圈、26-转接件、26-转接凸台。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本发明的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。
此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
参阅图1和图2所示，本发明提供一种用于水下航行器的浮力调节舱，该浮力调节舱包括第一壳体1、水密插座2、仪器罩3、液位传感器10和第二壳体14。
所述第一壳体1和第二壳体14两者的开口相对，并连接成封闭的水舱。所述第一壳体1的表面中部设置仪器罩3作为仪器舱，所述第一壳体1的表面并位于所述仪器罩3的内部设置液位传感器10，所述液位传感器10的端部伸入所述水舱内，用于对水舱进行水量检测。所述仪器罩3表面设置水密插座2，所述水密插座2与液位传感器10进行电气连接。
所述第二壳体14相对的端面上分别设置注排水管道接口6及充气测压接口5，所述注排水管道接口6连接设置所述水舱内的吸水管路12，并通过管路连接水舱外的海水泵，实现对水舱进行注排水。所述第二壳体14表面设置与所述液位传感器10端部位置相对应的排水口16。
本实施例中，通过注排水管道接口6、充气测压接口5(含单向阀)，实现水舱外海水泵的注排水、舱内高压气注入及快速测压。所述吸水管路12的吸水口通至第二壳体14内表面的最低点，可以防止吸入空气。所述排水口16用于对水舱进行排污及冲洗。
本实施例中，通过液位传感器10对水舱内水量进行检测，并通过水密插座2传递信号，检测方便可靠，并易于消除累计误差。通过设置注排水管道接口6及充气测压接口5，方便进行水舱内部进行充压，并对浮力进行快速调节，整体结构简单、功能可靠，也易于实现，并可提高海水泵远距离排水流量、及整体结构的耐外压性能。
进一步的，所述第一壳体1和第二壳体14两者均为弧形结构，两者的弧面位置相对应，端面为平面并进行连接，所述水舱的整体结构为贝壳形。所述第一壳体1和第二壳体14两者的弧面和端面上都设置有加强筋，能够提高结构的耐压强度。
具体的，所述第一壳体1水平位于第二壳体14上方，两者的端面之间通过高压端面密封圈13及高强螺钉17进行压紧，实现高压密封。所述仪器罩3位于所述第一壳体1的表面中部，并通过螺钉18与所述第一壳体1连接。
本实施例中，所述水舱的整体结构为贝壳形，其结构简单、紧凑，并充分利用水下航行器的不规则空间，占用的空间体积小，不影响水下航行器的工作。
进一步的，所述第一壳体1和第二壳体14两者相对的侧面之间分别设置有空心支撑梁11进行加强，提高结构耐压强度的同时减轻重量。具体的，所述第一壳体1和第二壳体14两者内部分别平行设置两根空心支撑梁11，所述空心支撑梁11的数量和位置可以根据实际需要进行调整。
进一步的，所述第一壳体1及第二壳体14内部均设置防波板7，用于在水下航行器俯仰时，防止对所述液位传感器10的测量造成误差。
进一步的，所述第一壳体1与所述仪器罩3内壁配合的表面上设置双道的第一O形圈19，进行径向密封，即实现第一壳体1与仪器罩3两者的高压密封。
进一步的，所述液位传感器10上设置传感器浮球15，通过传感器浮球15的上下移动，实现对水舱内水量进行实时检测。所述第一壳体1与液位传感器10连接的表面设置第二O形圈20进行密封。
进一步的，参阅图3所示，所述浮力调节舱还包括设置在所述第一壳体1表面的压力开关8，所述压力开关8位于所述仪器罩3内并与水密插座2进行电气连接，所述第一壳体1与压力开关8连接的表面设置第三O形圈21进行密封。
具体的，当水舱内压力达到设定压力后，压力开关8动作，切断执行元件控制器，实现对水舱超压安全保护，从而保证浮力调节舱工作的可靠性。
进一步的，参阅图3和图4所示，所述浮力调节舱还包括漏水报警器9，所述漏水报警器9通过支架22固定于第一壳体1上，并位于所述仪器罩3内，也与所述水密插座2进行电气连接，用于在水舱漏水时进行报警，即对水舱进行安全防护。所述漏水报警器9的具体安装位置，可根据液位传感器10的出缆情况调整，避免两者产生干涉。
本实施例中，所述液位传感器10、压力开关8及漏水报警器9三者在所述仪器罩3内并列设置，所述水密插座2将所述液位传感器10、压力开关8及漏水报警器9三者电气信号输出至控制器。通过设置压力开关8及漏水报警器9，测压操作方便，并能够实现对水舱进行可靠的多重安全防护，简单且方便，也易于实现。
进一步的，所述第一壳体1的表面设置有可拓展的储气舱管道拓展口4，通过管路可连接航行器其余可利用储气空间，这样在注水时，随着水量增加，水舱内空气被压缩后，不会产生更高的内压，即可降低最大水量时的舱内压力，以此提高水舱可调节量，也保证整个舱体的安全性和工作可靠性。
具体的，所述储气舱管道接口4也设置在所述第一壳体1表面中部，并位于所述仪器罩3的一侧。
进一步的，参阅图5所示，所述充气测压接口5上设置接口座，所述接口座包括耐压封头23、单向阀24和转接件26，所述转接件26设置在第二壳体14的安装孔上，并安装有单向阀24。所述耐压封头23设置在单向阀24外表面，并连接在所述转接件26上。所述单向阀24和转接件26上形成与所述第二壳体14内腔连通的通道。
具体的，所述转接件26上加工有通孔，通孔的一端安装所述单向阀24，另一端与所述第二壳体14上安装孔连通。所述转接件26表面形成有转接凸台261，所述转接凸台261分别与所述第二壳体14和所述耐压封头23连接。
进一步的，所述转接件26与第二壳体14安装孔、所述耐压封头23的配合表面上分别设置有第四0形圈进行径向密封，为了保证密封的可靠性，所述转接件26表面并位于所述转接凸台261的两侧分别设置有两道第四O形圈25，实现密封。
本实施例中，当向水舱内注入高压气体时，可卸下耐压封头23，并通过快插管路连接单向阀24，利用空压机注入；当需要监测压力时，可通过单向阀24连接压力表；当需要维护时，可通过快插管路连接单向阀24，实现小流量排气。同时拆下耐压封头23和转接件26，可作为冲洗口应用。
本实施例中，所述充气测压接口5上设置接口座，并采用标准小流量的单向阀24，其对应的第二壳体14上的安装孔，作为充气、排气、压力检测和冲洗口的共用接口，简单、方便，即提高了浮力调节舱的安全性及便捷性。此外，通过充气测压接口5向水舱内充入初始压力，有利于提高海水泵的吸入流量，同时内部有一定压力，可以抵消一部分外部压力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：包括第一壳体、水密插座、仪器罩、液位传感器和第二壳体；
所述第一壳体和第二壳体两者的开口相对，并连接成封闭的水舱；所述第一壳体的表面设置仪器罩，表面并位于所述仪器罩的内部设置液位传感器，所述液位传感器的端部伸入所述水舱内进行水量检测；所述仪器罩表面设置与所述液位传感器进行电气连接的水密插座；
所述第二壳体上分别设置注排水管道接口及充气测压接口，所述注排水管道接口连接设置在所述水舱内的吸水管路，并连接外部海水泵；所述第二壳体表面设置与所述液位传感器端部位置相对应的排水口。
2.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述第一壳体和第二壳体两者均为弧形结构，两者的弧面位置相对应，端面为平面并进行连接，所述水舱的整体结构为贝壳形；所述第一壳体和第二壳体两者的弧面和端面上都设置有加强筋。
3.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述浮力调节舱还包括设置在所述第一壳体表面的压力开关，所述压力开关位于所述仪器罩内并与水密插座进行电气连接；所述压力开关与第一壳体表面之间进行密封。
4.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述浮力调节舱还包括漏水报警器，所述漏水报警器通过支架固定于第一壳体表面，并位于所述仪器罩内，也与所述水密插座进行电气连接。
5.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述充气测压接口上设置接口座，所述接口座包括耐压封头、单向阀和转接件，所述转接件设置在第二壳体的安装孔上，并安装有单向阀；所述耐压封头设置在单向阀外表面，并连接在所述转接件上；所述单向阀和转接件上形成与所述第二壳体内腔连通的通道。
6.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述液位传感器上设置传感器浮球，所述传感器浮球进行上下移动，实现对水舱内水量进行实时检测；所述第一壳体分别与所述液位传感器、所述仪器罩之间进行密封。
7.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述第一壳体和第二壳体两者相对的侧面之间分别设置有空心支撑梁。
8.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述第一壳体及第二壳体内部均设置防波板，用于在水下航行器俯仰时，防止对所述液位传感器的测量造成误差。
9.根据权利要求1所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述第一壳体的表面设置有储气舱管道拓展口。
10.根据权利要求5所述的用于水下航行器的浮力调节舱，其特征在于：所述转接件上加工有通孔，通孔的一端安装所述单向阀，另一端与所述第二壳体上安装孔连通；所述转接件表面形成有转接凸台，所述转接件通过转接凸台分别与所述第二壳体和所述耐压封头连接，并进行径向密封。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20220426 |