CN117775244A - 一种可伸长水下航行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下航行器技术领域，提供一种可伸长水下航行器，其包括中间段、头段与尾段，中间段为可伸长段，安装有气瓶与电启动器，电启动器为套接于气瓶瓶口、内装有气体发生剂的小型气体发生器；前伸段与后伸长段均滑动连接有锁定楔组件。本发明中间段伸长过程迅速且易控制，达到水下环境中稳定的伸长效果，具备更强的载荷搭载能力；在前伸长段和后伸长段均设置了锁定楔组件，当航行器伸长时，前伸长段和后伸长段解除了对锁定楔第一端面的限制，锁定楔弹出，并由限位钉对锁定楔进行限位，使航行器保持在稳定的伸长状态，提升了航行器运行的稳定性。

Description

一种可伸长水下航行器

技术领域

本发明涉及水下航行器技术领域，具体涉及一种可伸长水下航行器。

背景技术

自主水下航行器作为各类探测或采集装备的重要载体工具，在探索和开发海洋的过程中，发挥着越来越重要的作用。水下航行器的带载能力是一项重要指标，一般来说，自主水下航行器的重量和浮力需基本一致，才能保证其在水下工作时具备良好的操纵性，以完成预设定任务。但自主水下航行器往往受到带载能力的要求以及发射或布放接口的限制条件，相应尺度下产生的浮力往往无法达到载荷所需的浮力要求。因此为实现更高的搭载需求，一般来说有两种方式，一是额外加装浮力材料或水下充气气囊的方式以提高其带载能力，但会造成其流体外形，导致航行阻力的增加，仅适用于超低速航行的水下航行器，二是采用大尺度机翼产生的升力来平衡水中的剩余重量，但需航行器达到较高的航行速度。

为提高水下航行器的带载能力，在初始布放接口尺寸不变的前提下，设计一种能够实现设备入水后可伸长的、带载能力获得提升的水下航行器，具有重要的意义。

发明内容

为解决背景技术中存在的问题，本发明提供一种可伸长水下航行器，其包括中间段、头段与尾段，中间段为可伸长段，中间段设置有套接的前伸长段与后伸长段；中间段内安装有气瓶与电启动器，电启动器为套接于气瓶瓶口、内装有气体发生剂的小型气体发生器；气瓶的瓶口处设置有可刺破瓶塞，电启动器设置有与可刺破瓶塞接触的尖刺部，以及设置于尖刺部后方的回缩拉簧；前伸段与后伸长段均滑动连接有锁定楔组件，所述锁定楔组件包括安装槽及固定连接于安装槽内的限位钉和顶出弹簧；

限位钉外侧安装有锁定楔，锁定楔设置有具有高度差的第一端面和第二端面，顶出弹簧的上端部与锁定楔接触连接；限位钉为T型结构，当锁定楔的第一端面受压使顶出弹簧为压缩状态时，T型结构的上端面位于锁定楔的第一端面和第二端面之间；当锁定楔的第一端面被释放时，T型结构的上端面与锁定楔的第二端面接触，对锁定楔进行限位。

优选的方案中，前伸长段与后伸长段之间连接有防转条。

优选的方案中，气瓶瓶口外侧设置有出气筒，所述出气筒开设有若干出气孔。

优选的方案中，头段包括载荷一段及头段舱，头段舱内安装有用于补气的充气组件、泄压组件、气囊组件。

优选的方案中，头段安装有可分离的通信天线，所述通信天线包括通信模组及安装于通信模组下方的回收气囊，所述通信模组通过锁定线与头段的舱体连接，锁定线上设置有可熔断的加热丝。

优选的方案中，尾段包括载荷二段、动力段及螺旋桨组件，动力段内设置有推进器。

优选的方案中，中间段内设置有电控模块，头段内安装有与电控模块通讯连接的入水及深度检测传感器。

本发明所达到的有益效果为：

第一、本发明设置了可伸缩的前伸长段和后伸长段，并利用气瓶和电启动器作为伸长的驱动装置，伸长过程迅速且易控制，达到水下环境中稳定的伸长效果，航行器中间段伸长后，提升了自主水下航行器入水后的浮力，具备更强的载荷搭载能力，提升了单次航行可完成的目标任务数量；

第二、本发明在前伸长段和后伸长段均设置了锁定楔组件，当航行器伸长时，前伸长段和后伸长段解除了对锁定楔第一端面的限制，锁定楔弹出，并由限位钉对锁定楔进行限位，使航行器保持在稳定的伸长状态，提升了航行器运行时的稳定性。

附图说明

图1是本发明的可伸长水下航行器伸长状态结构示意图；

图2是本发明的可伸长水下航行器压缩状态结构示意图；

图3是可伸长水下航行器伸长状态时内部结构示意图；

图4是图3的部分结构剖视图；

图5是气瓶及电启动器结构示意图；

图6是图5的部分结构剖视图；

图7是安装于前伸长段的锁定楔组件由压缩状态切换至弹出状态的结构示意图；

图8是通信天线由锁定状态切换至释放状态的结构示意图；

图9是通信天线弹出状态的航行器结构示意图。

图中：

1、中间段；11、前伸长段；12、后伸长段；13、防转条；14、锁定楔组件；141、锁定楔；142、限位钉；143、顶出弹簧；15、气瓶；151、出气筒；16、电启动器；161、尖刺部；162、回缩拉簧；2、头段；21、载荷一段；22、头段舱；3、尾段；31、载荷二段；32、动力舱；4、充气组件；5、入水及深度检测传感器；6、螺旋桨组件；7、电控模块；8、通信天线；81、通信模组；82、锁定线；83、加热丝；84、回收气囊。

具体实施方式

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，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。

参照图1-图9，本发明的一种可伸长水下航行器，其包括中间段1、头段2与尾段3，中间段1为可伸长段，中间段1设置有套接的前伸长段11与后伸长段12；前伸长段11与后伸长段12之间连接有防转条13。中间段1内安装有气瓶15与电启动器16，电启动器16为套接于气瓶15瓶口、内装有气体发生剂的小型气体发生器；气瓶15瓶口外侧设置有出气筒151，所述出气筒151开设有若干出气孔。气瓶15的瓶口处设置有可刺破瓶塞，电启动器16设置有与可刺破瓶塞接触的尖刺部161，以及设置于尖刺部161后方的回缩拉簧162；前伸段与后伸长段12均滑动连接有锁定楔组件14，所述锁定楔组件14包括安装槽及固定连接于安装槽内的限位钉142和顶出弹簧143。

电启动器16为小型气体发生器，内装有气体发生剂，通过电信号使气体发生剂迅速燃烧，在极小体积内产生一定量气体，瞬间产生较大压力，推动电启动器16的尖刺部161刺破气瓶15的可刺破瓶塞，将气瓶15内的高压气体通过出气筒151的出气孔放出，尖刺部161在回缩拉簧162的作用下，实现归位，避免了尖刺部161堵塞气瓶15瓶口的风险。电启动器16在起爆瞬间产生较高的温度，会被气瓶15内的高压气体在气化过程中迅速吸收，避免了高温对舱内其他设备的影响。

限位钉142外侧安装有锁定楔141，锁定楔141设置有具有高度差的第一端面和第二端面，顶出弹簧143的上端部与锁定楔141接触连接；限位钉142为T型结构，当锁定楔141的第一端面受压使顶出弹簧143为压缩状态时，T型结构的上端面位于锁定楔141的第一端面和第二端面之间；当锁定楔141的第一端面被释放时，T型结构的上端面与锁定楔141的第二端面接触，对锁定楔141进行限位。

以安装于前伸长段11的锁定楔组件14的状态切换过程为例，说明锁定楔组件14的使用过程。初始状态锁定楔141通过限位钉142安装，在前伸长段11的作用下处于压缩状态。当气瓶15内的气体被瞬间释放，航行器中间段1内部压力变大，推动前伸长段11及头段2迅速向前伸长，后伸长段12及尾段3迅速向后伸长，在整个伸长过程中，在防转条13的作用下，对前后伸长段12进行导向。伸长到位后，当前伸长段11伸长后，前伸长段11对锁定楔141的压力消失，锁定楔141在顶出弹簧143的作用下弹出，并在限位钉142的作用下限位，实现前伸长段11伸长后的位置锁定。后伸长段12的工作原理同前伸长段11。

此外，头段2包括载荷一段21及头段舱22，头段舱22内安装有用于补气的充气组件4、泄压组件、气囊组件。

头段2安装有可分离的通信天线8，所述通信天线8包括通信模组81及安装于通信模组81下方的回收气囊84，所述通信模组81通过锁定线82与头段2的舱体连接，锁定线82上设置有可熔断的加热丝83。在航行器完成航行需进行回收时，通过给加热丝83供电发生熔断，使锁定线82解除对通信天线8的拉力，此时，电控模块7发出指令将回收气囊84顶出，带动通信模组81弹出并脱离航行器上浮，与回收设备进行通信。

尾段3包括载荷二段31、动力段及螺旋桨组件6，动力段内设置有与螺旋桨组件6连接的推进器。中间段1内设置有电控模块7，头段2内安装有与电控模块7通讯连接的入水及深度检测传感器5。

本发明的可伸长水下航行器在发射或者投放前，放置于规定尺寸内的装置内，在使用时，通过发射或布放装置将设备投放至水中，入水后航行器的电控模块7通过入水及深度检测传感器5获取深度信息，在到达指定深度后，电控模块7向电启动器16发送启动信号，电启动器16的尖刺部161刺破气瓶15，气瓶15内存有的压缩气体膨胀产生压力，前伸长段11和后伸长段12在压力的作用下，向两端延长，伸长到位后，锁定楔141弹出，分别锁定前伸长段11长后伸长段12，保证设备在水下水压作用下可靠锁定不回弹。航行器在航行过程中，航行器内的通信天线8由锁定线82牵引始终处于锁定状态。在航行结束后，锁定线82断开，回收气囊84和通信模组81弹出，上浮高于水面一定的高度，与回收设备建立通信连接对航行器进行回收。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可伸长水下航行器，其包括中间段、头段与尾段，其特征在于：

中间段为可伸长段，中间段设置有套接的前伸长段与后伸长段；

中间段内安装有气瓶与电启动器，电启动器为套接于气瓶瓶口、内装有气体发生剂的小型气体发生器；气瓶的瓶口处设置有可刺破瓶塞，电启动器设置有与可刺破瓶塞接触的尖刺部，以及设置于尖刺部后方的回缩拉簧；

前伸段与后伸长段均滑动连接有锁定楔组件，所述锁定楔组件包括安装槽及固定连接于安装槽内的限位钉和顶出弹簧；

限位钉外侧安装有锁定楔，锁定楔设置有具有高度差的第一端面和第二端面，顶出弹簧的上端部与锁定楔接触连接；

限位钉为T型结构，当锁定楔的第一端面受压使顶出弹簧为压缩状态时，T型结构的上端面位于锁定楔的第一端面和第二端面之间；

当锁定楔的第一端面被释放时，T型结构的上端面与锁定楔的第二端面接触，对锁定楔进行限位。

2.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：前伸长段与后伸长段之间连接有防转条。

3.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：气瓶瓶口外侧设置有出气筒，所述出气筒开设有若干出气孔。

4.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：头段包括载荷一段及头段舱，头段舱内安装有用于补气的充气组件、泄压组件、气囊组件。

5.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：头段安装有可分离的通信天线，所述通信天线包括通信模组及安装于通信模组下方的回收气囊，所述通信模组通过锁定线与头段的舱体连接，锁定线上设置有可熔断的加热丝。

6.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：尾段包括载荷二段、动力段及螺旋桨组件，动力段内设置有推进器。

7.根据权利要求1所述的可伸长水下航行器，其特征在于：中间段内设置有电控模块，头段内安装有与电控模块通讯连接的入水及深度检测传感器。