CN117922797A - 一种可浮沉无人潜航发射器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可浮沉无人潜航发射器，包括上壳体、下壳体、重量控制系统、发射系统、体积控制系统、定位导航系统、姿态控制系统、信息收发系统、中央控制系统。位于首尾的两个排水缸控制整体的重量，船体两侧的四个气囊控制整体的体积，进而通过协调两者来实现快速升降；位于船体中部的发射系统采用气动发射；位于艇首和两侧的声纳可以对周围环境进行观测；位于两翼上的GPS和艇首的陀螺仪惯性导航系统可以规划路线及调整自身姿态；位于两翼上的无线电发射接收装置与地面联系；位于船体中部的中央控制系统责整个船体各系统之间的调配。本发明可以实现发射器的快速上浮或下沉且隐蔽性、生存能力强，提供了一种用于研究水下升降发射系统的模型。

Description

一种可浮沉无人潜航发射器

技术领域

本发明涉及水下机器人领域，特别是涉及一种可浮沉潜航发射器。

背景技术

实现潜水器上升下沉的方法有浮力驱动、螺旋桨驱动等。其中，最为节能的浮力驱动应用最为广泛，其通过改变自身浮力利用正浮力和负浮力来进行上下运动。现有的潜航器主要通过浮力驱动来进行上升下沉，潜航器的浮力调节系统主要有体积调控型、重量调控型和混合型。体积调控型通过控制潜水器质量不变，改变潜水器排水体积实现潜水器上升下沉；重量调控型通过控制潜水器排水体积不变，改变潜水器自身重量实现潜水器上升下沉；混合型则是通过既改变体积又改变重量来改变浮力大小从而实现潜水器上升下沉。目前，混合型浮力调节系统研究较少，可浮沉潜航发射器更是鲜有耳闻。本发明所设计的即为可沉浮式潜航发射器。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于研究水下升降发射系统的模型，所设计的可浮沉潜航发射器通过位于首尾的两个排水缸吸排水来控制整体的重量，并通过压缩气体控制船体两侧的四个气囊来改变整体的体积，进而通过协调两者来达到快速上升下降的目的；位于船体中部的发射系统采用气动发射，通过压缩气体将导弹弹出进而达到发射的目的；位于艇首和两侧的声纳可以对周围环境进行观测；位于两翼上的无线电发射接收装置可以与地面建起联系；位于两翼上的GPS和艇首的陀螺仪惯性导航系统可以规划路线及调整自身姿态。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可浮沉潜航发射器，包括：上壳体、下壳体、重量控制系统、发射系统、体积控制系统、定位导航系统、姿态控制系统、信息收发系统、中央控制系统九部分组成。

进一步的，所述重量控制系统主要包含海水储存缸、活塞、液压杆、液压泵、排水管道。所述海水储存缸与活塞连接，所形成的空间为控制重量区域，并与排水管道通过法兰盘连接；所述液压杆与液压泵通过液压管道相连接，以推动活塞在海水储存缸内往复运动。当需要增大或减小重量时，通过液压杆控制活塞的往复运动以吸入或排出海水达到其目的。

再进一步的，所述发射系统主要包含发射气体仓、发射筒、发射筒气体控制装置、发射筒密封盖、发射筒盖子、导弹。所述发射气体仓分为六个独立的小气体仓，每个小气体仓都有电磁阀和气压传感器。其中电磁阀是下水前给发射气体仓充气用，气压传感器是确定所冲气体是否满足压强。所述发射筒与各自的小气体仓连接。所述发射筒气体控制装置安装在发射筒内用于控制压缩气体的释放。所述自裂式半球形隔膜安装在发射筒盖子下部用于密封发射筒，当导弹发射时，自裂式半球形隔膜的弧形结构更有利于导弹突破。所述发射筒盖子安装在发射筒顶部，当要发射时盖子旋转打开。

再进一步的，所述体积控制系统主要包含气囊、回收气体压缩器、高压储气罐、气体管道、气体中央控制系统。所述气囊共八部分，分别安装在船体外壳下部分两侧；所述回收气体压缩器主要包含气体压缩缸、丝杆、丝杆发动机、丝杆固定器，其中丝杆发动机穿套在丝杆上，丝杆和气体压缩缸通过丝杆固定器固定在一起；所述气体中央控制系统通过气体管道一、二、三、四分别与右侧气囊、回收气体压缩器、高压储气罐、左侧气囊相连接，当需要增大体积时，可以调控高压储气罐中的气体通过管道三流入气体中央控制系统再流经管道一

或四进入右侧或左侧气囊使其体积增大。当需要减小体积时，依靠海水压力将右侧或左侧气囊中的气体通过管道一或四流入气体中央控制系统再通过管道二流入回收气体压缩器，通过丝杆发动机的运动将回收的气体进行压缩，当与管道二连接的气体中央控制系统检测到压缩后的气体符合高压储气罐压强后，再通过管道三流入高压储气罐进行储存备用。

再进一步的，所述定位导航系统主要包含GPS、陀螺仪惯性导航系统。其中GPS安装在两翼上。所述陀螺仪惯性导航系统中主要包含陀螺仪、加速度计。陀螺仪可以了解船体自身姿态，加速度计可以在信号不可接收状态时辅助计算行进路线及调整。当处于信号可接收状态时，依靠GPS进行导航；当处于信号不可接收状态时，依靠陀螺仪惯性导航系统进行导航。

再进一步的，所述姿态控制系统主要包含陀螺仪。其中，陀螺仪安装在艇首。根据陀螺仪的显示，若艇身左右倾斜，则通过中央控制系统调控气体中央控制系统使两侧气囊发生改变以阻碍倾斜；若艇身前后俯仰，则通过中央控制系统调控重量控制系统使前后重量发生改变以阻碍俯仰。

再进一步的，所述信息收发系统主要包含无线电发射接收装置。其安装在两翼上，通过通讯线路与位于上舱的天线连接，当需要发射或接受信号时，天线展开收发信号。

再进一步的，所述中央控制系统负责整个船体各系统之间的调配。既可以处理来自地面的信号，并将其实质指令传输到相对应的系统中；也可以将船体自身运动的情况传输给地面。同时也通过对进退螺旋桨、偏移螺旋桨的控制实现前进、左右偏转的目的。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明为可浮沉潜航发射器。可以实现发射器的快速上浮或下沉，进而安

全高效的完成发射目标。沉浮由体积控制系统、重量控制系统完成，通过两者相互配合实现潜航发射器的快速上浮或下沉。

本发明隐蔽性、生存能力强。发射器为远程控制，平时可以静止于海底，当接收指令便可以快速上浮完成任务，发射后可以快速下沉隐蔽。也可转移到其它安全区域继续执行任务或隐蔽。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明可浮沉无人潜航发射器整体结构示意图；

图2为本发明可浮沉无人潜航发射器内部结构示意图；

图3为本发明重量控制系统示意图；

图4为本发明气囊位置示意图；

图5为本发明体积控制系统示意图；

图6为本发明体积控制系统具体结构示意图；

图7为本发明体积控制系统剖面图；

图8为本发明发射系统示意图；

图9为本发明发射系统剖视图；

图10为本发明上壳体机翼结构分布示意图；

图11为本发明整体剖视图；

附图标记说明：1、上壳体；2、下壳体；3、推进螺旋桨；4、气囊装置；5、上舱；6、偏移螺旋桨；7、上壳体人口；8、舷侧阵声呐；9、进出水口；10、上舱人口；11、天线；12、重量调节系统；13、发射系统；14、体积控制系统；15、艇艏声呐；16、陀螺仪；17、隔板；18、中央控制系统；19、M20螺栓；20、GPS；

201、下壳体隔板；202、高压储气罐固定底座；

401、气囊连接杆；402、气囊；

1201、活塞缸；1202、液压杆；1203、液压管道；1204、液压泵；1205、进出水管道；1206、M18螺栓；

1301、发射筒；1302、发射筒盖子；1303、电磁阀；1304、气压传感器；1305、M30螺栓；1306；自裂式半球型隔膜；1307、导弹；1308、发射筒气体控制装置；1309、发射气体舱；

1401、高压储气罐；1402、气体中央控制系统；1403、气囊连接管；1404、气囊孔连接板；1405、气体压缩缸；1406、丝杆发动机；1407、丝杆；1408、丝杆固定器；1409、M14螺栓；1410、气体管道。

具体实施方式

如图1-10所示，一种可浮沉无人潜航发射器，包括上壳体1、下壳体2、推进螺旋桨3、气囊装置4、上舱5、偏移螺旋桨6、上壳体人口7、舷侧阵声呐8、进出水口9、上舱人口10、天线11、重量调节系统12、发射系统13、体积控制系统14、艇艏声呐15、陀螺仪16、隔板17、中央控制系统18、M20螺栓19、GPS20，所述下壳体2的首尾安装有重量调节系统12，所述下壳体2中段安装有发射系统13，所述下壳体2底部安装有体积控制系统14，所述船体两侧安装有气囊402，所述下壳体2首端安装有艇艏声呐15和陀螺仪16，所述上壳体1两侧安装有舷侧阵声呐8，且两翼安装有天线11，所述上舱5安装有中央控制系统18，所述下壳体2尾端安装有偏移螺旋桨6，所述船体尾端安装有推进螺旋桨3。

所述上壳体1通过M20螺栓19与下壳体2相连接，且上壳体1上分布有上壳体人口7和舷侧阵声呐8。

所述下壳体2包括下壳体隔板201、高压储气罐固定底座202，高压储气罐固定底座202用以固定高压储气罐1401。

所述推进螺旋桨3位于船体尾端，通过轴线与船体相连接，用以推进船体向前移动。

所述气囊装置4包括气囊连接杆401、气囊，所述气囊装置4通过螺钉固定在下壳体2上，位于船体一侧的气囊402之间通过气囊连接杆401连接。气囊装置4可改变自身大小以达到体积变化的目的。

所述上舱5位于上壳体1上方，通过焊接与上壳体1相连接。上舱5一侧有上舱人口10且内部含有中央控制系统18。

所述偏移螺旋桨6位于下壳体2尾端，用以控制船体的左右偏移。

所述上壳体人口7位于上壳体1前端，可使人进入船体进行安装、维修等。

所述舷侧阵声呐8位于上壳体1两侧，内嵌在上壳体1中，用以探测周围环境。

所述进出水口9位于下壳体2前端和尾端，通过进出水口9的进水、排水以达到调节船体总体重量的目的。

所述天线11位于上舱5顶端，内嵌于上舱5中，用以接受(或发出)信号达到与外界联系的目的。

所述重量调节系统12包括活塞缸1201、液压杆1202、液压管道1203、液压泵1204、进出水管道1205、M18螺栓1206；所述重量调节系统12安装在隔板17上，通过控制重量调节系统12以达到吸入或排出海水的目的。

所述发射系统13包括发射筒1301、发射筒盖子1302、电磁阀1303、气压传感器1304、M30螺栓1305、自裂式半球型隔膜1306、导弹1307、发射筒气体控制装置1308、发射气体舱1309，所述发射筒盖子1302下安装有自裂式半球型隔膜1306，所述所述发射筒1301顶端安装有发射筒盖子1302，所述发射筒1301内安装有发射筒气体控制装置1308用于控制压缩气体的释放，所述发射气体舱1309安装有电磁阀1303和气压传感器1304用于监测气压及控制发射。

所述体积控制系统14包括高压储气罐1401、气体中央控制系统1402、气囊连接管1403、气囊孔连接板1404、气体压缩缸1405、丝杆发动机1406、丝杆1407、丝杆固定器1408、M14螺栓1409、气体管道1410，所述气体压缩缸1405、丝杆1407、丝杆发动机1406、丝杆固定器1408构成回收气体压缩器，所述气体中央控制系统1402通过气囊连接管1403分别与右侧气囊402、回收气体压缩器、高压储气罐1401、左侧气囊402相连接，从而通过控制气囊体积变化以达到控制整体体积变化的目的。

所述艇艏声呐15位于下壳体隔板201前端，通过螺栓与下壳体隔板201相连接，用以探测周围环境。

所述陀螺仪16位于下壳体隔板201前端，且与艇艏声呐15相排列，通过螺栓与下壳体隔板201相连接。用以了解船体的自身姿态并进行导航。

所述隔板17位于上壳体1中间层，通过焊接与上壳体1相连接，隔板17上方放置重量调节系统，下方放置高压储气罐1401。

所述中央控制系统18位于上舱5中，通过螺钉与上舱5相连接，负责整个船体各系统之间的调配，既可以处理来自地面的信号，并将其实质指令传输到相对应的系统中；也可以将船体自身运动的情况传输给地面。

所述M20螺栓19用以连接上下两壳体。

所述GPS20位于上壳体机翼中，通过焊接与上壳体机翼相连接。信号可接收状态时，依靠GPS进行导航。

本发明的工作过程如下：

可浮沉潜航发射器平时位于隐蔽的水下，当信息收发系统接受到指令后，信息传到中央控制系统，由中央控制系统调控重量控制系统与体积控制系统进行快速上浮，并依靠定位导航系统与姿态控制系统进行路线的规划与调整，当到达指定地点后，启动发射系统，进而达到发射目的，完成发射后，继续等待指令完成快速下沉。

本发明隐蔽性、生存能力强。发射器为远程控制，平时可以静止于海底，当接收指令便可以快速上浮完成任务，发射后可以快速下沉隐蔽。也可转移到其它安全区域继续执行任务或隐蔽。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：包括上壳体(1)、下壳体(2)、推进螺旋桨(3)、气囊装置(4)、上舱(5)、偏移螺旋桨(6)、上壳体人口(7)、舷侧阵声呐(8)、进出水口(9)、上舱人口(10)、天线(11)、重量调节系统(12)、发射系统(13)、体积控制系统(14)、艇艏声呐(15)、陀螺仪(16)、隔板(17)、中央控制系统(18)、M20螺栓(19)、GPS(20)，所述下壳体(2)的首尾安装有重量调节系统(12)，所述下壳体(2)中段安装有发射系统(13)，所述下壳体(2)底部安装有体积控制系统(14)，所述船体两侧安装有气囊(4)，所述下壳体(2)首端安装有艇艏声呐(15)和陀螺仪(16)，所述上壳体(1)两侧安装有舷侧阵声呐(8)，且两翼安装有天线(11)，所述上舱(5)安装有中央控制系统(18)，所述下壳体(2)尾端安装有偏移螺旋桨(6)，所述船体尾端安装有推进螺旋桨(3)。

2.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述上壳体(1)通过M20螺栓(19)与下壳体(2)相连接；

所述下壳体(2)包括下壳体隔板(201)、高压储气罐固定底座(202),所述高压储气罐固定底座(202)通过螺钉固定在下壳体隔板(201)上；

所述推进螺旋桨(3)位于船体尾端，通过轴线与船体相连接。

3.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述气囊装置(4)包括气囊连接杆(401)、气囊，所述气囊装置(4)通过螺钉固定在下壳体(2)上，位于船体一侧的气囊(402)之间通过气囊连接杆(401)连接。

4.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述上舱(5)位于上壳体(1)上方，通过焊接与上壳体(1)相连接。

5.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述偏移螺旋桨(6)位于下壳体(2)尾端；

所述上壳体人口(7)位于上壳体(1)前端；

所述舷侧阵声呐(8)位于上壳体(1)两侧，内嵌在上壳体(1)中；

所述进出水口(9)位于下壳体(2)前端和尾端；

所述上舱人口(10)位于上舱(5)一侧；

所述天线(11)位于上舱(5)顶端，内嵌于上舱(5)中。

6.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述重量调节系统(12)包括活塞缸(1201)、液压杆(1202)、液压管道(1203)、液压泵(1204)、进出水管道(1205)、M18螺栓(1206)；所述重量调节系统(12)通过螺钉固定在下壳体隔板(201)上，并通过焊接固定在高压储气罐固定底座(202)上；通过控制重量调节系统(12)以达到吸入或排出海水的目的。

7.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述发射系统(13)位于下壳体隔板(201)上，通过螺钉与下壳体隔板(201)相连接。

8.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述体积控制系统(14)包括高压储气罐(1401)、气体中央控制系统(1402)、气囊连接管(1403)、气囊孔连接板(1404)、气体压缩缸(1405)、丝杆发动机(1406)、丝杆(1407)、丝杆固定器(1408)、M14螺栓(1409)、气体管道(1410)，所述气体压缩缸(1405)、丝杆发动机(1406)、丝杆(1407)、丝杆固定器(1408)构成回收气体压缩器，所述体积控制系统(14)通过螺栓固定在下壳体隔板(201)上，所述气体中央控制系统(1402)通过气体管道分别与右侧气囊(402)、回收气体压缩器、高压储气罐(1401)、左侧气囊(402)相连接。

9.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述艇艏声呐(15)位于下壳体隔板(201)前端，通过螺栓与下壳体隔板(201)相连接；

所述陀螺仪(16)位于下壳体隔板(201)前端，且与艇艏声呐(15)相排列，通过螺栓与下壳体隔板(201)相连接；

所述隔板(17)位于上壳体(1)中间层，通过焊接与上壳体(1)相连接；

所述中央控制系统(18)位于上舱(5)中，通过螺钉与上舱(5)相连接。

10.根据权利要求1所述的可浮沉无人潜航发射器，其特征在于：所述M20螺栓(19)用以连接上下两壳体；

所述GPS(20)位于上壳体机翼中，通过焊接与上壳体机翼相连接。