CN115973378A - 一种自行式水下探测着陆器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自行式水下探测着陆器装置，包括框架结构，框架结构上设置有密封舱，密封舱内设置有控制盒，控制盒无线通信连接有遥控器，框架结构的一侧设置有与控制盒电连接的推进器，密封舱上设置有可变浮力结构，可变浮力结构与控制盒控制连接，密封舱的底部设置有抛载结构。其无需母船也能够完成布放和回收，并且能够实现水下的自主航行，在布放时能够在水面上航行到指定位置后，通过可变浮力结构下潜到水底，在回收时依靠自身的浮力进行上浮，具有极大的经济推广价值。

Description

一种自行式水下探测着陆器装置

技术领域

本发明涉及水下探测着陆器技术领域，尤其是涉及一种自行式水下探测着陆器装置。

背景技术

近年来，对海洋的探索、研究和开发愈发受到研究者和国家的重视。海底观测以及海洋物质的探索在地质、化工、医疗、生物、教育认知等领域都有重要的研究意义。20世纪中期以前，探测设备主要是通过电缆放置于水下，用于水力资源的勘探和海洋监测。电缆探测的深度不断扩大，所需要使用的电缆也越来越长，非常不方便。现如今，海底着陆器已经得到广泛的应用，目前在水下探测领域内主要采用ROV等进行水下探测，拖缆式的ROV工作环境受限，尤其在原位探测上，存在很大的不足，首先它不能够长时间停留在水下，若同时还需要采样的操作，则会大大增加ROV的技术要求和制造成本。

现有的技术中，如公开号为CN114313171A的中国专利，其公开了一种用于海洋监测的海底着陆器，包括框架结构，所述框架结构中的上部四面分别设有有一个抗压密闭球体，所述框架结构的正中间竖直安装有声学释放器，所述框架结构的下方设有配重底盘且配重底盘由磁性金属制成，所述配重底盘通过电磁吸装置安装在框架结构的下端且电磁吸装置由声学释放器控制工作。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：虽然其能够适应软硬海底着陆面，同时可以微调下降上浮速度。但是其与市面上的着陆器类似，一方面由于没有推进系统，不能完成自主航行，在布放和回收时，都需要母船吊装配合；虽然着陆器已经是对母船依赖最低的水下探测设备，但还是需要一个母船，大大增加了成本以及操作复杂程度。另一方面由于上述的海底着陆器是利用叶轮产生的涡流在配重底盘的下端形成向上的推力，从而进一步抵消着陆器下降的速度，在浮起时也是利用叶轮产生的涡流推力实现着陆器的上浮，无法依靠自身的浮力进行上浮。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种自行式水下探测着陆器装置，其无需母船也能够完成布放和回收，并且能够实现水下的自主航行，在布放时能够在水面上航行到指定位置后，通过可变浮力结构下潜到水底，在回收时依靠自身的浮力进行上浮，具有极大的经济推广价值。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种自行式水下探测着陆器装置，包括框架结构，所述框架结构上设置有密封舱，所述密封舱内设置有控制盒，所述控制盒无线通信连接有遥控器，所述框架结构的一侧设置有与所述控制盒电连接的推进器，所述密封舱上设置有可变浮力结构，所述可变浮力结构与所述控制盒控制连接，所述密封舱的底部设置有抛载结构。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可变浮力结构包括浮力罐、气管以及旋转气阀，所述浮力罐通过所述气管与所述旋转气阀连接；

所述控制盒与所述旋转气阀控制连接，用于控制所述旋转气阀的启闭；

所述浮力罐的内部开设有腔体，所述腔体的底部与外界连通，所述旋转气阀用于释放所述腔体中的空气。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述浮力罐配置为两个，两个所述浮力罐分别固定在所述框架结构相对的两侧，所述浮力罐底部的开口朝向水底的方向。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述推进器包括两个叶轮，两个所述叶轮分别安装在所述框架结构同一侧的横杆上。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述叶轮的外侧设置有保护罩。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抛载结构包括固定座、电磁铁、限位器、挂钩、挂绳以及抛载物，所述控制盒内设置有无线控制模块以及分别与所述无线控制模块连接的继电器、计时器；

所述固定座固定在所述密封舱的底部，所述挂绳的一端连接抛载物，另一端与所述挂钩连接，所述电磁铁与所述限位器安装在所述固定座上，所述挂钩悬挂在所述电磁铁上，所述继电器与所述电磁铁控制连接，所述计时器用于设定水下工作的时间，所述无线控制模块用于控制着陆器在水面航行以及执行下潜指令，所述限位器用于防止所述抛载物脱落。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述框架结构上安装有快装结构，所述快装结构用于将所述密封舱可拆卸固定在所述框架结构上。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述抛载物呈圆筒状，所述抛载物为可降解材料。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

1.本发明公开了一种自行式水下探测着陆器装置，其无需母船也能够完成布放和回收，并且能够实现水下的自主航行，在布放时能够在水面上航行到指定位置后，通过可变浮力结构下潜到水底，在回收时依靠自身的浮力进行上浮，具有极大的经济推广价值。该发明能够代替ROV等常见水下机器人进行水下探测，成本低，功能多样，尤其可以进行原位探测，无论是水质检测，或者水下的采样等等。

2.本发明使着陆器完全摆脱对母船的依赖，不仅大幅度降低成本，也简化了操作。本发明提供了一套用于科普教育的着陆器模型装置，能够更加直观的让受众了解科学家是如何进行深海探测的。

3.着陆器本来是用在深渊科学领域，用于深海探索，结构相对简单，成本低，可以下沉到马里亚纳海沟，进行采样和探测。本发明是小型水下着陆器，主要有两个用处，一是用于淡水水域，江河湖泊，或水库等水域的水下探测，可以采样，也可以原位探测，尤其是原位探测，由于水下具有很大的压力，很多实验在实验室里不能准确模拟，所以在水下原位探测是及其重要的。而是用于科普教育领域，改装置的科学原理和应用的技术和真实的深海着陆器基本一致，可以很好的用于科普教育工作。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明展示抛载结构的结构示意图。

附图标记：1、框架结构；2、密封舱；3、可变浮力结构；31、浮力罐；311、开口；32、气管；33、旋转气阀；4、抛载结构；41、固定座；42、电磁铁；43、限位器；44、挂钩；45、挂绳；46、抛载物；5、叶轮；6、保护罩；7、快装结构。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，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。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申请中的具体含义。

实施例一：

在实际应用中，缺乏对小型化，可用在浅水、淡水水域的着陆器的研究，目前几乎都用在深海探测中。目前领域内主要采用ROV等进行水下探测，拖缆式的ROV工作环境受限，尤其在原位探测上，存在很大的不足，首先它不能够长时间停留在水下，若同时还需要采样的操作，则会大大增加ROV的技术要求和制造成本。目前所有的着陆器在布放和回收时，都需要母船配合，虽然着陆器已经是对母船依赖最低的水下探测设备，但还是需要一个母船，大大增加了成本以及操作复杂程度。在科普领域，基本没有可用于展示深海着陆器真实结构和使用的科普模型，不利于深渊科学的科学普及工作。

针对上述的问题，参照图1，为本发明公开的一种自行式水下探测着陆器装置，包括框架结构1，框架结构1上设置有密封舱2，密封舱2内设置有控制盒，控制盒无线通信连接有遥控器，框架结构1的一侧设置有与控制盒电连接的推进器，密封舱2上设置有可变浮力结构3，可变浮力结构3与控制盒控制连接，密封舱2的底部设置有抛载结构4。

着陆器之所以依赖母船，主要的问题在于其没有推进系统，不能完成自主航行，只能通过母船吊装，完成布放和回收。在本发明中，在一般着陆器上增加了一个水下推进器，使其能够自己航行到需要探测的位置，然后完成自主下潜，在完成工作后，上浮至水面，然后在遥控回收。同时该推进器能够长时间在水下浸没，提高了装置的生存概率。

同时无线电波在水下衰减是极快的，为了保证着陆器可以航行到探测点，才完成下潜，必须保证着陆器在航行时浮于水面。因此本发明需要一个可以改变浮力或自身重力的结构，能够让其航行时，浮力大于重力，浮于水面；下潜时，浮力小于重力，完成下潜。因此本发明采用了一个可以改变浮力的可变浮力结构3解决了这个问题

其中，参照图1，可变浮力结构3包括浮力罐31、气管32以及旋转气阀33，浮力罐31通过气管32与旋转气阀33连接；控制盒与旋转气阀33控制连接，用于控制旋转气阀33的启闭；浮力罐31的内部开设有腔体，腔体的底部与外界连通，旋转气阀33用于释放腔体中的空气。

进一步的，在本实施例中，浮力罐31配置为两个，两个浮力罐31分别固定在框架结构1相对的两侧，浮力罐31底部的开口311朝向水底的方向。推进器包括两个叶轮5，两个叶轮5分别安装在框架结构1同一侧的横杆上。叶轮5的外侧设置有保护罩6，如此设置使得叶轮5能够在水下也能不受一些其他异物的影响，保持正常的转动。

参照图2，抛载结构4包括固定座41、电磁铁42、限位器43、挂钩44、挂绳45以及抛载物46，控制盒内设置有无线控制模块以及分别与无线控制模块连接的继电器、计时器；固定座41固定在密封舱2的底部，挂绳45的一端连接抛载物46，另一端与挂钩44连接，电磁铁42与限位器43安装在固定座41上，挂钩44悬挂在电磁铁42上，继电器与电磁铁42控制连接，计时器用于设定水下工作的时间，无线控制模块用于控制着陆器在水面航行以及执行下潜指令，限位器43用于防止抛载物46脱落。在本实施例中，所有电子部件装在密封舱2里，密封舱2与框架可以快拆结合，两个推进器固定在框架结构1上，用于航行。

框架结构1上安装有快装结构7，快装结构7用于将密封舱2可拆卸固定在框架结构1上。其中，快装结构7为四个固定在密封舱2四周侧壁上的安装板，密封舱2通过安装板嵌设在框架结构1上，不仅实现了密封舱2的快速安装，同时便于拆卸，并且安装板上还开设有用于安装摄像头的卡槽。在本实施例中，密封舱2内安装有电池，用于给整个着陆器装置供电。

抛载物46呈圆筒状，抛载物46为可降解材料。在使用使，可将重量适中的石头放入筒体内，以增加着陆器自身的重力，在本实施例中，可降解材料由可降解塑料或玉米淀粉制成，利用可降解材料能够避免污染环境，有效的保护了环境。

本发明使着陆器完全摆脱对母船的依赖，不仅大幅度降低成本，也简化了操作。本发明提供了一套用于科普教育的着陆器模型装置，能够更加直观的让受众了解科学家是如何进行深海探测的。

着陆器本来是用在深渊科学领域，用于深海探索，结构相对简单，成本低，可以下沉到马里亚纳海沟，进行采样和探测。本发明是小型水下着陆器，主要有两个用处，一是用于淡水水域，江河湖泊，或水库等水域的水下探测，可以采样，也可以原位探测，尤其是原位探测，由于水下具有很大的压力，很多实验在实验室里不能准确模拟，所以在水下原位探测是及其重要的。而是用于科普教育领域，改装置的科学原理和应用的技术和真实的深海着陆器基本一致，可以很好的用于科普教育工作。

本发明为一种可自行前往具体地点，并下落至水底，停留指定时间后上浮至水面的装置。采集水样、捕捞小型生物、采集水体数据、采集水底淤泥样本，采集水底视频数据。该装置分为水面模式和水下模式，水面模式可以通过遥控或者指定航线进行目标地航行，到达探测点后，通过控制端发送下沉指令进行下潜。装置可通过预设深度或者时间进行水下工作维持，可进行水样采集，小型生物诱捕，水底淤泥样本采集，通过自带的摄像模块，将水下阶段的过程进行摄录保存，在到达预设工作时间后开始自行上浮，抵达水面后，可通过遥控或者指定航线进行返航。

本实施例的实施原理为：本发明公开了一种自行式水下探测着陆器装置，其在使用时，通过遥控器向控制盒发送信号指令，由控制盒驱动推进器，使得两个叶轮5在水下转动，从而驱动整个框架结构1在水面上移动到指定位置。由于浮力罐31底部的开口311罩在水面上，浮力罐31内的腔体的气体被压缩，形成了一个气仓，提供了额外的浮力，此时着陆器悬浮在水面上，可以通过遥控器进行控制航行。

在到达指定水域后，需要下潜时，通过控制盒打开旋转气阀33，形成类似连通器的结构，水排挤腔体中的空气，着陆器的浮力小于重力，下潜至水底，待框架结构1下潜至水底后进行相关实验。根据预设的指令，通常由计时器进行计时，着陆器完成工作后，由控制盒控制电磁铁42抛弃抛载物46，此时重力小于浮力，着陆器上浮，升到水面以上，可以通过遥控器进行回收。

其无需母船也能够完成布放和回收，并且能够实现水下的自主航行，在布放时能够在水面上航行到指定位置后，通过可变浮力结构3下潜到水底，在回收时依靠自身的浮力进行上浮，具有极大的经济推广价值。该发明能够代替ROV等常见水下机器人进行水下探测，成本低，功能多样，尤其可以进行原位探测，无论是水质检测，或者水下的采样等等。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自行式水下探测着陆器装置，包括框架结构(1)，其特征在于：所述框架结构(1)上设置有密封舱(2)，所述密封舱(2)内设置有控制盒，所述控制盒无线通信连接有遥控器，所述框架结构(1)的一侧设置有与所述控制盒电连接的推进器，所述密封舱(2)上设置有可变浮力结构(3)，所述可变浮力结构(3)与所述控制盒控制连接，所述密封舱(2)的底部设置有抛载结构(4)。

2.根据权利要求1所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述可变浮力结构(3)包括浮力罐(31)、气管(32)以及旋转气阀(33)，所述浮力罐(31)通过所述气管(32)与所述旋转气阀(33)连接；

所述控制盒与所述旋转气阀(33)控制连接，用于控制所述旋转气阀(33)的启闭；

所述浮力罐(31)的内部开设有腔体，所述腔体的底部与外界连通，所述旋转气阀(33)用于释放所述腔体中的空气。

3.根据权利要求1所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述浮力罐(31)配置为两个，两个所述浮力罐(31)分别固定在所述框架结构(1)相对的两侧，所述浮力罐(31)底部的开口(311)朝向水底的方向。

4.根据权利要求1所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述推进器包括两个叶轮(5)，两个所述叶轮(5)分别安装在所述框架结构(1)同一侧的横杆上。

5.根据权利要求4所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述叶轮(5)的外侧设置有保护罩(6)。

6.根据权利要求1所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述抛载结构(4)包括固定座(41)、电磁铁(42)、限位器(43)、挂钩(44)、挂绳(45)以及抛载物(46)，所述控制盒内设置有无线控制模块以及分别与所述无线控制模块连接的继电器、计时器；

所述固定座(41)固定在所述密封舱(2)的底部，所述挂绳(45)的一端连接抛载物(46)，另一端与所述挂钩(44)连接，所述电磁铁(42)与所述限位器(43)安装在所述固定座(41)上，所述挂钩(44)悬挂在所述电磁铁(42)上，所述继电器与所述电磁铁(42)控制连接，所述计时器用于设定水下工作的时间，所述无线控制模块用于控制着陆器在水面航行以及执行下潜指令，所述限位器(43)用于防止所述抛载物(46)脱落。

7.根据权利要求1所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述框架结构(1)上安装有快装结构(7)，所述快装结构(7)用于将所述密封舱(2)可拆卸固定在所述框架结构(1)上。

8.根据权利要求6所述的一种自行式水下探测着陆器装置，其特征在于，所述抛载物(46)呈圆筒状，所述抛载物(46)为可降解材料。

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