[發(fā)明專利]一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810046790.5
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108216494B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設計）人: 王佳;江濤;程剛;張寶宜;任元斌;慕巍;王虎;李廣良;邢軍智;高雅
• 申請（專利權）人: 西安應用光學研究所
• 主分類號: B63B22/18
• 分類號: B63B22/18;B63B22/22
• 代理公司: 61204 西北工業(yè)大學專利中心
• 代理人: 陳星

本發(fā)明公開了一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置，當需要上浮到水面工作時，通過繼電器控制供電管路給氣缸氣體發(fā)生器內(nèi)的燃氣藥柱通電，燃氣藥柱燃燒產(chǎn)生高壓氣體進入多級氣動缸底部，推動多級可伸縮氣動缸快速伸展帶動配重遠離載體，改變載體的重心位置；延時預設時間后，繼電器控制給氣囊氣體發(fā)生器通電，發(fā)生器內(nèi)部的燃氣藥柱燃燒產(chǎn)生高壓緩釋氣體，給壓縮浮力氣囊充氣，使其快速膨脹，增加載體沾濕面積，產(chǎn)生額外浮力改變浮心位置。在重浮力共同作用下使載體在自身力矩的變化下轉(zhuǎn)動，改變載體姿態(tài)，形成“直立狀態(tài)”迅速上浮至海面。本發(fā)明可搭載不同水面載體，具有結構簡單，控制方便，工作可靠，體積小，適應面廣、工作可靠、使用方便等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及一種水下上浮裝置，具體為一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置。

背景技術

水面探測裝置，尤其是在海洋環(huán)境中用于中繼通訊和探測的小型化浮標，在有浪涌擾動情況下正常工作時需要具備結構重心調(diào)整功能。通過配重結構調(diào)整機構整體重心位置，確保探測器始終處于相對水面的“直立”狀態(tài)，在受到海浪沖擊發(fā)生傾覆時探測器在自身重力回轉(zhuǎn)力矩作用下可以自動恢復到“直立”狀態(tài)，減弱浪涌擾動對探測裝置使用性能的影響，提高探測裝置整體的穩(wěn)定性和適應性。

目前，海用產(chǎn)品設備主要采用的方法是在產(chǎn)品下部設置結構配重的一體化結構形式滿足支撐探測裝置在水面工作的應用需求。這種形式主要存在如下弊端：(1)設計結構造成產(chǎn)品體積龐大、結構沉重，產(chǎn)品的包裝、下水收放困難；(2)由于結構上的限制，產(chǎn)品的釋放僅能通過艦船，不能利用水下航行器等載體，隱蔽性差、效率低、成本高；(3)往往受到裝載、運輸?shù)韧饨缂s束，導致產(chǎn)品結構重心下調(diào)范圍有限，難以充分滿足產(chǎn)品在水面的可靠工作要求；(4)缺少抗浪涌結構，不具備在高海況下的自穩(wěn)定功能，產(chǎn)品海面環(huán)境適應性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是水面探測裝置(浮標)不具備大范圍的重心調(diào)整能力，在海面浪涌擾動下難以保持的基本的“直立”狀態(tài)，以及不能搭載水下航行器進行釋放，隱蔽性差、成本高。

針對該類型裝置重心調(diào)整范圍小，體積大，結構沉重、海面環(huán)境適應性差的缺陷，本發(fā)明提出了一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置，利用直流電延時觸發(fā)火工品快速燃燒產(chǎn)生高壓氣體推動多級氣動缸快速伸展和氣囊快速充氣，通過搭載配重伸展調(diào)整水下探測器、浮標等的重心位置，通過氣囊充氣膨脹增加載體浮力、改變浮心位置，最后在重浮心力矩的共同作用下實現(xiàn)載體自由狀態(tài)時的姿態(tài)變換和上浮，進而提高浮標在海面漂浮狀態(tài)下探測、通訊時保持“直立”狀態(tài)的能力，削弱浪涌擾動對系統(tǒng)的影響，增強浮標的海洋環(huán)境適應性和工作能力。

本發(fā)明的技術方案為：

所述一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置，其特征在于：包括多級可伸縮氣動缸、氣缸氣體發(fā)生器、氣囊氣體發(fā)生器、浮力氣囊、供電管路、燃氣藥柱和配重；

所述多級可伸縮氣動缸在處于收縮狀態(tài)時，多級氣動缸處于同軸嵌套狀態(tài)；多級可伸縮氣動缸中的最外側(cè)氣動缸底部與外部載體安裝面固定連接，且與氣缸氣體發(fā)生器連通；所述多級可伸縮氣動缸在處于展開狀態(tài)時，氣缸氣體發(fā)生器驅(qū)動多級氣動缸沿軸向同軸伸展，且相鄰兩級氣動缸通過錐度實現(xiàn)自鎖；

所述配重固定在多級可伸縮氣動缸中最內(nèi)側(cè)氣動缸的頂端；所述氣缸氣體發(fā)生器和氣囊氣體發(fā)生器安裝在多級可伸縮氣動缸中最外側(cè)氣動缸的末端；所述浮力氣囊環(huán)繞在氣缸氣體發(fā)生器和氣囊氣體發(fā)生器外側(cè)，且氣囊氣體發(fā)生器與浮力氣囊連通；

所述供電管路密封連接外部載體的控制繼電器以及氣缸氣體發(fā)生器與氣囊氣體發(fā)生器內(nèi)的燃氣藥柱。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種抗浪涌擾動的燃氣式水下姿態(tài)變換上浮裝置，其特征在于：所述多級可伸縮氣動缸能夠通過氣缸氣體發(fā)生器內(nèi)燃氣藥柱燃燒產(chǎn)生的高壓氣體推動伸展；伸展順序由內(nèi)向外依次伸展，前一級氣動缸伸展到極限位置時與相鄰后一級氣動缸通過端部錐度形成自鎖和剛性連接。