【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水下无人潜航器领域，具体涉及一种大潜深无人潜航器。
技术介绍
1、无人潜航器作为认识海洋、开发海洋的重要手段，受到广泛关注。随着无人潜航器技术的发展，人们必然会将目光锁定更深的海域，下潜深度记录不断刷新，这条追逐下潜极限的道路没有止境。大深度下潜意味着更高的海水压强、更远的航行距离、更恶劣的工作环境，对于无人潜航器的耐压舱、浮力调节装置、非耐压外壳等都提出了更高的要求。
2、耐压舱是无人潜航器的关键组成部分，用以保护安装在内部的蓄电池、电机等设备不受外部巨大海水压强的破环。传统的耐压壳外形有球形、圆柱形、椭球形、锥形和倒楔形等多种形式，它们的优缺点各不相同。
3、油囊式浮力调节装置是指在无人潜航器外部安装一个油囊，由内部的油液驱动装置，将内部油液排入或吸出油囊，改变排水体积大小，实现浮力大小的调整。内部的油液驱动装置通常由高压油路以及液压泵组成。其泵油压力比较小，并且油囊处于海水中，故很难适应大潜深的高压环境。
4、非耐压外壳作为无人潜航器的最外层结构，可以作为导流罩，保持良好的外部线性，保护内部结构。其外形尺寸决定了无人潜航器的流体阻力。传统的无人潜航器大多采用水滴形、鱼雷形壳体，这种外形的无人潜航器，具有良好的阻力特性，但其操纵性较差。
5、同时，为了实现无动力的上浮和下潜，提高能源利用率，提高续航时间，本专利技术安装了上浮抛载和下潜抛载系统，能够改变无人潜航器自身重力，实现一次性大范围的无动力上浮和下潜。常见的抛载系统有电磁式、液压式、熔断式等，这些抛载系统形式
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于为了适应6000m潜深海水环境的高压环境下，提供一种大潜深无人潜航器。
2、本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：
3、一种大潜深无人潜航器，包括耐压舱、油囊式浮力调节装置、抛载系统、透水式框架和非耐压外壳；
4、所述耐压舱包括控制舱和电池舱主体；所述控制舱通过控制舱限位固定板安装在控制舱框架内部，上部安装有浮力构件与吊钩；电池舱主体通过电池舱限位板和电池舱限位固定板安装在电池舱框架内部，并位于无人潜航器的中部；所述电池舱框架包括第一电池舱框架和第二电池舱框架，第一电池舱框架上部装有控制舱框架，第二电池舱框架两端及侧面装有推进器倾转装置；
5、所述油囊式浮力调节装置包括浮力调节耐压舱，浮力调节耐压舱安装在浮力调节装置框架内部，并安装在第二电池舱框架的下部，其侧面安装有稳定翼；
6、所述抛载系统包括下潜抛载系统和上浮抛载系统，安装在两个浮力调节装置框架之间，上浮抛载框架之间装有压载导向板，其上部安装有下潜抛载框架；
7、所述透水式框架通过分块设计组装，各部分部件安装在独立的小框架内，小框架由型材焊接而成，各部分框架再通过螺栓连接组装成整体的框架结构；
8、所述非耐压外壳为立扁体形状，安装在透水式框架外部，是无人潜航器的最外部结构。
9、进一步地，所述耐压舱和油囊式浮力调节装置均采用圆柱+半球封头的结构形式；所述耐压舱的电池舱由中部圆柱形电池舱主体和两端半球形耐压舱封堵通过螺栓连接；所述油囊式浮力调节装置的浮力调节耐压舱上端为半球形结构，中部为圆柱形耐压舱体，下端为凸台形耐压罩。
10、进一步地，所述油囊式浮力调节装置的还包括内部的浮力调节传动机构、外部的油囊、油囊膜片压板、浮力调节耐压舱、浮力调节耐压舱上封堵、浮力调节耐压舱下封堵、浮力调节耐压舱限位固定板、浮力调节耐压舱限位板和浮力调节装置框架；两个浮力调节装置框架对称安装在第二电池舱框架下端，浮力调节耐压舱限位固定板和浮力调节耐压舱限位板安装在浮力调节装置框架上；浮力调节耐压舱安装在框架下端的浮力调节耐压舱限位固定板连接；半球形的浮力调节耐压舱上封堵与浮力调节耐压舱连接，油囊膜片压板将油囊压在浮力调节耐压舱下封堵上，共同构成外部储油装置，并一同安装在浮力调节耐压舱下端；内部浮力调节传动机构包括浮力调节装置直流伺服电机、减速器固定板、谐波减速器、谐波减速器连接轴、lyca梅花联轴器95126、浮力调节装置传动丝杠、储油缸、储油缸盖、推力调心滚子轴承29414、活塞、活塞盖、储油承重板、和浮力调节装置内部支撑框架，采用丝杠螺母驱动活塞推动油液的方式，实现油液的吸排。
11、进一步地，所述油囊式浮力调节装置内部支撑框架安装在浮力调节耐压舱的下封堵上；减速器固定板安装在浮力调节装置内部支撑框架上端，直流伺服电机安装在减速器固定板上表面，谐波减速器安装在减速器固定板下表面，谐波减速器连接轴和谐波减速器相连；lyca梅花联轴器95126两端分别连有谐波减速器连接轴和浮力调节装置传动丝杠，活塞盖与活塞相连，并作为“螺母”与浮力调节装置传动丝杠配合，实现由转动到平动的转换；活塞位于储油缸和储油缸盖连接构成的储油缸体当中；储油缸安装在储油承重板上，储油承重板固定在浮力调节装置内部支撑框架上。
12、所述抛载系统分为上浮抛载系统和下潜抛载系统，采用潜抛载直流伺服电机驱动；下潜抛载框架安装在两个浮力调节装置框架之间，上浮抛载框架对称安装在下潜抛载框架下方，同样位于两个浮力调节装置框架之间；传动装置为下潜抛载丝杠和抛载螺母，限位装置为滚珠和下潜抛载滚珠限位轴；
13、进一步地，所述透水式框架分为三部分，上部为吊钩、浮力构件框架、控制舱框架、第一电池舱框架和两侧的稳定翼框架；中部为第二电池舱框架、第二电池舱框架两端的垂向推进器倾转框架和第二电池舱框架侧面的两个水平推进器倾转框架；下部为浮力调节装置框架、下潜抛载框架、上浮抛载框架两侧的稳定翼框架。
14、进一步地，所述非耐压外壳分为三部分，包括非耐压外壳上端、中部主体非耐压外壳和非耐压外壳下端；非耐压外壳上端连接在内部浮力构件框架上，中部主体非耐压外壳固定在浮力构件框架和浮力调节装置框架上，非耐压外壳下端固定在浮力调节装置框架下端，并留有压载下落孔；稳定翼、推进器倾转轴、导管螺旋桨推进器和吊钩都伸出壳体外。
15、进一步地，所述第一电池舱框架侧面安装有一对稳定翼，浮力调节耐压舱侧面安装有一对稳定翼，两对稳定翼上下对称。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、(1)所述耐压舱采用圆柱+半球封头的结构形式，其结构外形酷似胶囊形状，可提高空间利用率，减小流体阻力并且增强结构稳定性。
18、(2)所述油囊式浮力调节装置，以直流电机为驱动源，内部采用丝杠螺母驱动活塞推动油液的机械结构，实现油液的吸排，提高了浮力调节装置的适用压力。
19、(3)所述非耐压外壳为立扁体形状，即宽度相较于高度和长度很小，具有良好的上浮、下潜阻力特性，同时操纵性更强。
20、(4)抛载系统采用电机驱动，传动装置为丝杠螺母，限位装置为滚珠+滚珠限位轴，在保证抛载动作可靠性的同时，减小结构尺寸。
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1.一种大潜深无人潜航器，其特征在于：包括耐压舱、油囊式浮力调节装置、抛载系统、透水式框架和非耐压外壳(25)；
2.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述耐压舱和油囊式浮力调节装置均采用圆柱+半球封头的结构形式；所述耐压舱的电池舱由中部圆柱形电池舱主体(2)和两端半球形耐压舱封堵(3)通过螺栓连接；所述油囊式浮力调节装置的浮力调节耐压舱(77)上端为半球形结构，中部为圆柱形耐压舱体，下端为凸台形耐压罩。
3.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述油囊式浮力调节装置的还包括内部的浮力调节传动机构、外部的油囊(41)、油囊膜片压板(42)、浮力调节耐压舱(77)、浮力调节耐压舱上封堵(76)、浮力调节耐压舱下封堵(40)、浮力调节耐压舱限位固定板(95)、浮力调节耐压舱限位板(78)和浮力调节装置框架(60)；两个浮力调节装置框架(60)对称安装在第二电池舱框架(1)下端，浮力调节耐压舱限位固定板(95)和浮力调节耐压舱限位板(78)安装在浮力调节装置框架(60)上；浮力调节耐压舱(77)安装在框架下端的浮力调节耐压舱
4.根据权利要求3所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述油囊式浮力调节装置内部支撑框架(57)安装在浮力调节耐压舱的下封堵(40)上；减速器固定板(30)安装在浮力调节装置内部支撑框架(57)上端，直流伺服电机(28)安装在减速器固定板(30)上表面，谐波减速器(31)安装在减速器固定板(30)下表面，谐波减速器连接轴(64)和谐波减速器(31)相连；LYCA梅花联轴器95126(32)两端分别连有谐波减速器连接轴(64)和浮力调节装置传动丝杠(58)，活塞盖(59)与活塞(36)相连，并作为“螺母”与浮力调节装置传动丝杠(58)配合，实现由转动到平动的转换；活塞(36)位于储油缸(56)和储油缸盖(61)连接构成的储油缸体当中；储油缸(56)安装在储油承重板(55)上，储油承重板(55)固定在浮力调节装置内部支撑框架(57)上。
5.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述抛载系统分为上浮抛载系统和下潜抛载系统，采用潜抛载直流伺服电机(81)驱动；下潜抛载框架(79)安装在两个浮力调节装置框架(60)之间，上浮抛载框架(82)对称安装在下潜抛载框架(79)下方，同样位于两个浮力调节装置框架(60)之间；传动装置为下潜抛载丝杠(96)和抛载螺母(94)，限位装置为滚珠(49)和下潜抛载滚珠限位轴(50)。
6.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述透水式框架分为三部分，上部为吊钩(10)、浮力构件框架(7)、控制舱框架(14)、第一电池舱框架(6)和两侧的稳定翼框架(17)；中部为第二电池舱框架(1)、第二电池舱框架(1)两端的垂向推进器倾转框架(21)和第二电池舱框架(1)侧面的两个水平推进器倾转框架(70)；下部为浮力调节装置框架(60)、下潜抛载框架(79)、上浮抛载框架(82)两侧的稳定翼框架(17)。
7.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述非耐压外壳(25)分为三部分，包括非耐压外壳上端(99)、中部主体非耐压外壳(25)和非耐压外壳下端(87)；非耐压外壳上端(99)连接在内部浮力构件框架(7)上，中部主体非耐压外壳(25)固定在浮力构件框架(7)和浮力调节装置框架(60)上，非耐压外壳下端(87)固定在浮力调节装置框架(60)下端，并留有压载下落孔；稳定翼(4)、推进器倾转轴(71)、导管螺旋桨推进器(97)和吊钩(10)都伸出壳体外。
8.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述第一电池舱框架(6)侧面安装有一对稳定翼(4)，浮力调节耐压舱(77)侧面安装有一对稳定翼(4)，两对稳定翼(4)上下对称。
...【技术特征摘要】
1.一种大潜深无人潜航器，其特征在于：包括耐压舱、油囊式浮力调节装置、抛载系统、透水式框架和非耐压外壳(25)；
2.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述耐压舱和油囊式浮力调节装置均采用圆柱+半球封头的结构形式；所述耐压舱的电池舱由中部圆柱形电池舱主体(2)和两端半球形耐压舱封堵(3)通过螺栓连接；所述油囊式浮力调节装置的浮力调节耐压舱(77)上端为半球形结构，中部为圆柱形耐压舱体，下端为凸台形耐压罩。
3.根据权利要求1所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述油囊式浮力调节装置的还包括内部的浮力调节传动机构、外部的油囊(41)、油囊膜片压板(42)、浮力调节耐压舱(77)、浮力调节耐压舱上封堵(76)、浮力调节耐压舱下封堵(40)、浮力调节耐压舱限位固定板(95)、浮力调节耐压舱限位板(78)和浮力调节装置框架(60)；两个浮力调节装置框架(60)对称安装在第二电池舱框架(1)下端，浮力调节耐压舱限位固定板(95)和浮力调节耐压舱限位板(78)安装在浮力调节装置框架(60)上；浮力调节耐压舱(77)安装在框架下端的浮力调节耐压舱限位固定板(95)连接；半球形的浮力调节耐压舱上封堵(76)与浮力调节耐压舱(77)连接，油囊膜片压板(42)将油囊(41)压在浮力调节耐压舱下封堵(40)上，共同构成外部储油装置，并一同安装在浮力调节耐压舱(77)下端；内部浮力调节传动机构包括浮力调节装置直流伺服电机(28)、减速器固定板(30)、谐波减速器(31)、谐波减速器连接轴(64)、lyca梅花联轴器95126(32)、浮力调节装置传动丝杠(58)、储油缸(56)、储油缸盖(61)、推力调心滚子轴承29414(34)、活塞(36)、活塞盖(59)、储油承重板(55)、和浮力调节装置内部支撑框架(57)，采用丝杠螺母驱动活塞推动油液的方式，实现油液的吸排。
4.根据权利要求3所述的一种大潜深无人潜航器，其特征在于：所述油囊式浮力调节装置内部支撑框架(57)安装在浮力调节耐压舱的下封堵(40)上；减速器固定板(30)安装在浮力调节装置内部支撑框架(57)上端，直流伺服电机(28)安装在减速器固定板(30)上表面，谐波减速器(31)安装在减速器固定板(30)下表面，谐波减速器连接轴(...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯恕萍，葛斌，弓海霞，刘恒宇，袁野，李炀浩，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：
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