CN208498771U - 一种自主水下航行器的可分离载荷舱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自主水下航行器的可分离载荷舱，可分离载荷舱包括壳体，分离装置和载荷，分离装置包括气动系统和弹簧分离器。分离装置置于可分离载荷舱体中，可分离载荷舱与航行器连接。本实用新型采用真空方式依靠可分离载荷舱体连接处内外压力差连接可分离载荷舱端部和航行器艏部，这种连接方式结构简单可靠。当自主水下航行器运行到载荷布放区域时，分离装置的气动系统启动，舱体连接处的真空环境释放，内外压力差减小，达到分离阈值后，弹簧分离器将可分离载荷舱弹出。所述分离装置可使可分离载荷舱分离迅速，姿态稳定且不易与航行器发生碰撞，提高了自主水下航行器载荷布放的安全性和稳定性，具有较高的实用意义。

Description

一种自主水下航行器的可分离载荷舱

技术领域

本实用新型属于水下航行器技术领域，具体涉及一种可以与自主水下航行器分离的可分离载荷舱，完成载荷布放。

背景技术

海洋蕴含着丰富的资源，对人类的发展有至关重要的作用，作为探索海洋的重要手段，自主水下航行器的主要作用是作为一种潜水设备和运载工具供人类对海洋进行综合考察和研究并完成多种作业任务。在军事领域，自主水下航行器可以搭载不同类型的功能载荷，如水雷，探测器，水下预制武器等，并在预定区域进行隐蔽布放，完成监测或打击任务。目前水下航行器载荷的主要布放方式有以下几种，比如采用爆炸螺栓+转轴方式，这种方式需要载荷一端连接断开，转到特定角度范围后分离，这种方式较难控制，且分离后载荷具有一定的旋转角速度，容易与运载体发生碰撞，不能以较稳定的姿态下沉；比如采用可分离载荷舱位于两段平衡舱中部的布置方式，两端平衡舱依靠进水增加重力实现下潜和分离，但是分离后的可分离载荷舱前后端面形成钝形凸台，会增大航行阻力，降低航行器的续航能力，无法实现长航程布放。

为了提高自主水下航行器分离载荷的安全性和稳定性，实现功能载荷的有效布放，并使分离后的水下航行器仍然具有流线型外形，减小在水中的航行阻力，实现长航程布放，设计一种自主水下航行器的可分离载荷舱。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于自主水下航行器执行载荷布放任务的可分离载荷舱，可分离载荷舱分离装置的分离结构简单、控制方便，可以实现载荷以稳定姿态布放，具有良好的安全性和稳定性。

本实用新型中的可分离载荷舱，用于装载载荷，并与航行器艏部连接，可分离载荷舱的头部壳体外形与所述航行器艏部外形相同，外部线形都为椭圆曲线，可分离载荷舱端部连接处具有O型密封圈，可分离载荷舱与航行器艏部连接后形成一密闭空间即为真空室，两部分采用真空方式连接，在所述水下航行器下水前通过真空泵将所述可分离载荷舱内的真空室抽至真空，实现依靠舱体内外压力差使可分离载荷舱与所述航行器艏部连接，这种连接方式的连接机构简单可靠，保证连接与分离的水密性与稳定性。

本实用新型提出的这种自主水下航行器的可分离载荷舱，其包括载荷，壳体，分离装置，载荷置于壳体内部并固定在支架上，支架固定在壳体上，分离装置固定于可分离载荷舱的隔离板和支架上。

可分离载荷舱包括分离装置，其包括气动系统和弹簧分离器，气动系统包括三通电磁阀、高压气瓶和控制模块，三通电磁阀分别与可分离载荷舱外部，真空室，高压气瓶连接，所述三通电磁阀、高压气瓶固定于隔离板上，电控模块固定在所述可分离载荷舱内部支架上，通过电控模块控制电磁阀不同气路的开闭，来调整可分离载荷舱与航行器艏部连接处真空室气压大小，从而改变可分离载荷舱与航行器艏部的连接和分离状态。

可分离载荷舱内部具有弹簧分离器，其由内套筒、外套筒、弹簧、自锁楔块组成，外套筒固定在隔离板上，弹簧套在外套筒上，两端分别与内套筒和外套筒固定，内套筒在外套筒内侧，内套筒外表面涂敷了固体润滑膜，内套筒可以沿外套筒前后滑动，内套筒顶端与航行器接触，其顶端装有水密公插头与航行器艏部水密母插头连接传递控制信号，所述自锁楔块固定于内套筒中，其由楔块，小弹簧，方筒组成，当内套筒向外移动置外套筒端部后，自锁楔块的楔块会在小弹簧的作用下自动嵌入外套筒内侧的楔形槽中，所述弹簧分离器，在所述可分离载荷舱与所述航行器艏部连接装配过程中，弹簧分离器被压缩，产生预弹力，为可分离载荷舱与航行器分离时提供驱动力。

进一步的，装配可分离载荷舱时，所述电控模块控制所述三通电磁阀气路为舱外与真空室内联通，采用气泵对真空室进行抽气，使其内部产生真空环境后，关闭三通电磁阀，保证其与外界隔离，使可分离载荷舱与航行器处于连接状态，此时弹簧分离器处于被压缩状态，具有预弹力。可分离载荷舱分离时，电控模块控制三通电磁阀联通高压气瓶与真空室，高压气瓶内的压缩的CO₂充入真空室，室内真空状态转化为高压状态，当内部压强达到分离阈值时，弹簧分离器在弹力作用下推动可分离载荷舱与航行器分离。

总体而言，本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1)本实用新型所采用的连接和分离方式主要采用真空连接和弹簧弹射分离，这种连接和分离方式，结构简单且稳定可靠，便于安装和布置。

2)本实用新型可分离载荷舱分离为采用套筒式的弹簧水平弹射，没有其他结构所导致的侧向干扰力，可以有较高的分离初速度和稳定的分离初始姿态，极大的减小了可分离载荷舱与航行器的碰撞风险，使分离过程更加安全可靠。

3)本实用新型可分离载荷舱的连接端部设计成为与航行器艏部完全契合的半椭圆形状。这使可分离载荷舱分离后，航行器本艏部仍然具有曲线外形，整体仍为流线型，减小分离后航行器的航行阻力，有利于完成长航程的载荷布放。

附图说明

图1是本实用新型的可分离载荷舱与航行器装配外形示意图；

图2是本实用新型的可分离载荷舱与航行器装配结构示意图；

图3是本实用新型的可分离载荷舱的结构示意图；

图4是本实用新型的可分离载荷舱与航行器艏部剖面示意图；

图5是本实用新型的可分离载荷舱连接结构示意图；

图6是本实用新型的弹簧分离器结构示意图。

图中1、头部壳体；2、后部壳体；3、载荷；4、弹簧分离器；5、隔离板； 6、真空室；7、连接端部；8、三通电磁阀；9、高压气瓶；10、电控模块；11、支架；12、O形密封圈；13、金属环带；14、内连接环；15、自锁楔块；16、水密公插头；17、水密母插头；18、限位板；19、沉头螺钉；20、盖板；21、外套筒；22、弹簧；23、楔块；24、小弹簧；25、方筒；26、楔形槽；27、内套筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细阐述，以使实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图1、图2所示，可分离载荷舱I在布放前，固定于水下航行器II艏部。如图3～图5所示，可分离载荷舱I壳体头部壳体1为可拆卸，与后部壳体2通过内连接结构紧固连接。内连接结构包括设置在后部壳体2靠近头部壳体1一端的内连接环14上，内连接环14的外径等于头部壳体1外环端的内径且套装在头部壳1内，内连接环14上设有一段环形凹槽，头部壳体1的相应位置也设有一段环形凹槽，内连接环14的环形凹槽和头部壳体1的环形凹槽形成一个矩形截面的环形空腔，环形空腔内安放两个大小、形状与环形空腔相应的金属环带13，金属环带13上依次设置限位板18和盖板20，盖板20上设有一沉头螺钉19，拧入沉头螺钉19可将盖板20、限位板18、金属环带13与内连接环14紧固连接，达到紧固连接内连接环14和头部壳体1。内连接环14与头部壳体1的连接处还设置两个O型密封圈12，O型密封圈12设置在内连接环14两个凹槽中并由头部壳体1配合压紧，实现密封。

如图3、图4所示，可分离载荷舱I内部装有载荷3和分离装置。分离装置包括弹簧分离器4、三通电磁阀8、高压气瓶9、电控模块10。舱体内连接环 14和隔离板5之间固定一个支架11，用来搭载载荷3和固定分离装置中的三通电磁阀8、高压气瓶9、电控模块10。弹簧分离器4被固定于隔离板5上。

如图3、图4、图6所示，弹簧分离器4，由外套筒21、内套筒27、弹簧 22、自锁楔块15组成。外套筒21固定在隔离板5上，弹簧22套在外套筒21 上，两端分别于内套筒27和外套筒21固定，内套筒27在外套筒21内侧，内套筒27与航行器II接触，内套筒27顶端装有水密公插头16与航行器II艏部水密母插头17连接传递控制信号。内套筒27外表面涂敷了固体润滑膜，分离时内套筒27在弹簧力作用下推动可分离载荷舱I实现分离。其中内套筒27左端部设置自锁楔块15，自锁楔块15由楔块23、小弹簧24和方筒25构成。弹簧22由压缩状态转变为伸长状态时，内套筒27的自锁楔块15会向外套筒21的右端滑动，当滑至外套筒21的所述楔形槽26时，所述楔块23受小弹簧24弹力作用，嵌入楔形槽26中，使内套筒27停止滑动，防止分离时弹簧22和内套筒27被弹出外套筒21，并使弹簧22工作在线性程度较好的区段。

如图1～图4所示，在水下航行器下水前，航行器II艏部装配在可分离载荷舱I连接端部7，在O型密封圈12的密封作用下，形成密闭空间即真空室6。弹簧分离器4受航行器II艏部挤压作用处于压缩状态，产生预弹力。水密公插头16与水密母插头17连接，来传递控制信号。此时电控模块10发出指令，使三通电磁阀8联通后部壳体2外阀口和真空室6阀口，采用真空泵对真空室6 内进行抽气，使其处于真空环境，此时舱体连接端部7内外具有压强差，实现可分离载荷舱I和AUV本体II艏部紧密连接。

当航行器运行到预定载荷布放区域时，航行器II将控制信号传递给电控模块10，使其启动分离程序。电控模块10控制三通电磁阀8联通高压气瓶9和真空室6，气瓶内高压气体CO2进入真空室6。当真空室6内气压达到分离阈值后，在弹簧分离器4预弹力作用下，内套筒27沿外套筒21壁面向外弹出，从而反作用将可分离载荷舱I弹出，使可分离载荷舱I与航行器II分离，水密公插头 16与水密母插头17随即脱开。其中弹簧分离器4的内套筒27滑至外套筒21末端楔形槽26处，自锁楔块15的楔块23受小弹簧24作用沿方筒25向两侧弹开，进入楔形槽26内，使内套筒27停止滑动。可分离载荷舱I分离后，后端口开始进水，并在负浮力的作用下开始下沉，航行器II开始返航或继续执行任务，至此整个分离过程完成。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种自主水下航行器的可分离载荷舱，其特征在于，包括载荷，壳体，分离装置，载荷置于壳体内部并固定在支架上，支架固定在壳体上，分离装置固定于可分离载荷舱的隔离板和支架上。

2.根据权利要求1所述的一种自主水下航行器的可分离载荷舱，其特征在于包括分离装置，其包括气动系统和弹簧分离器，气动系统包括三通电磁阀、高压气瓶和控制模块，三通电磁阀分别与可分离载荷舱外部，真空室，高压气瓶连接，所述三通电磁阀、高压气瓶固定于隔离板上，电控模块固定在所述可分离载荷舱内部支架上，通过电控模块控制电磁阀不同气路的开闭，来调整可分离载荷舱与航行器艏部连接处真空室气压大小，从而改变可分离载荷舱与航行器艏部的连接和分离状态。

3.根据权利要求1所述的一种自主水下航行器的可分离载荷舱，其特征在于可分离载荷舱内部具有弹簧分离器，其由内套筒、外套筒、弹簧、自锁楔块组成，外套筒固定在隔离板上，弹簧套在外套筒上，两端分别与内套筒和外套筒固定，内套筒在外套筒内侧，内套筒外表面涂敷了固体润滑膜，内套筒可以沿外套筒前后滑动，内套筒顶端与航行器接触，其顶端装有水密公插头与航行器艏部水密母插头连接传递控制信号，所述自锁楔块固定于内套筒中，其由楔块，小弹簧，方筒组成，当内套筒向外移动置外套筒端部后，自锁楔块的楔块会在小弹簧的作用下自动嵌入外套筒内侧的楔形槽中，所述弹簧分离器，在所述可分离载荷舱与所述航行器艏部连接装配过程中，弹簧分离器被压缩，产生预弹力，为可分离载荷舱与航行器分离时提供驱动力。