基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置的制作方法

本发明属于浮力调节技术领域，具体涉及基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置。

背景技术：

水下悬浮器在军民领域均有较广泛的应用，悬浮器可自身调节浮力，稳定悬浮于水下某一深度区域，执行工作任务。

浮力调节装置是悬浮器的重要构成，当前浮力调节普遍采用机械动力，通过电机驱动螺旋桨实现，这种方式存在以下不足：

(1)螺旋桨、动密封等都需要较高的造价，产生较高的成本；

(2)动密封需经常维护，维护成本高；

(3)结构复杂，可靠性差；

(4)螺旋桨会产生机械噪声，自身容易暴露。

技术实现要素：

为解决上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供了基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，在海水和悬浮器之间产生相互作用的安培力，来调节悬浮器所受力的大小与方向，动态调整悬浮器在水下的位置，达到长时间悬浮在水下某一深度范围内的目的。

具体采用了以下设计结构及设计方案：

基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，包括水密隔板(1)、电极对(2)、永磁铁对(3)、导线(4)、导磁体(5)、电子组件(6)、深度传感器(7)，其特征在于：深度传感器(7)设置于悬浮器(8)外壁上部；永磁铁对(3)和电极对(2)设置于悬浮器(8)内壁底部，永磁铁对(3)一端通过导磁体(5)连接，另一端相向构成半闭合磁路；电极对(2)通过导线(4)连接到悬浮器水密腔(81)内的电子组件(6)上，悬浮器水密腔(81)与永磁铁对(3)、电极对(2)之间通过水密隔板(1)分隔开。

优选的，所述深度传感器(7)通过导线(4)连接到电子组件(6)。

优选的，所述永磁铁对(3)一端为n极，一端为s极，且两极相对悬浮器(8)底面圆心中心对称。

优选的，所述电极对(2)一端为正极，另一端为负极，分别与电子组件(6)的正负输出相连，且两极相对悬浮器(8)底面圆心中心对称。

优选的，所述永磁铁对(3)和电极对(2)之间正交分布，水下工作时，永磁铁对(3)和电极对(2)处于海水中，当电子组件(6)产生电流时，通过电极对(2)之间的海水形成导电回路，使永磁铁对(3)之间的区域内出现带电海水，该部分海水与悬浮器(8)之间产生相互作用的安培力，使悬浮器(8)获得一个竖直向上的作用力，实现悬浮器(8)受力调节的功能。

本发明的工作原理如下：

当悬浮器(8)到达一定深度时，深度传感器(7)给出信号，悬浮装置启动工作，电子组件(6)产生电流，并通过电极对(2)之间的海水形成导电回路，使永磁铁对(3)之间的区域内出现带电海水，该部分海水与悬浮器(8)之间产生相互作用的安培力，使悬浮器(8)获得一个竖直向上的作用力，实现悬浮器(8)受力调节的功能。

本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：本发明应用于水下悬浮器上，主要由永磁磁路与放电电极组成，利用导电海水在磁场中所受的安培力，实现悬浮器受力大小与方向的调节，相比现有机械动力式浮力调节装置，具有成本低、可靠性高、静音无噪声等特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明在b方向上的剖面图；

图3为本发明在i方向上的剖面图；

图4为本发明在f方向上的底视图；

图5为悬浮器的受力示意图

附图标号：1—水密隔板；2—电极对；3—永磁铁对；4—导线；5—导磁体；6—电子组件；7—深度传感器；8—悬浮器；81—水密腔。

具体实施方式

下面结合附图以及具体的实施例对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明。

如说明书附图1-4所示，基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，包括水密隔板1、电极对2、永磁铁对3、导线4、导磁体5、电子组件6、深度传感器7，其特征在于：深度传感器7设置于悬浮器8外壁上部；永磁铁对3和电极对2设置于悬浮器8内壁底部，永磁铁对3一端通过导磁体5连接，另一端相向构成半闭合磁路；电极对2通过导线4连接到悬浮器水密腔81内的电子组件6上，悬浮器水密腔81与永磁铁对3、电极对2之间通过水密隔板1分隔开。

进一步地，深度传感器7通过导线4连接到电子组件6，导线4通过在悬浮器8上的开孔连接到水密腔81内的电子组件6，然后对开孔进行密封，避免水密腔81进水。

进一步地，永磁铁对3一端为n极，一端为s极，且两极相对悬浮器8底面圆心中心对称。

进一步地，电极对2一端为正极，另一端为负极，分别与电子组件6的正负输出相连，且两极相对悬浮器8底面圆心中心对称。

进一步地，永磁铁对3和电极对2之间正交分布，水下工作时，永磁铁对3和电极对2处于海水中。

具体实施方式如下：

如说明书附图5所示为悬浮器8受力示意图，其中g为其重力，ff为其所受海水的浮力，fa为其所受的安培力。在浮力调节装置未启动工作时g＞ff，悬浮器8在水下缓慢下降，当悬浮器8下降到某一设定深度需要上浮时，深度传感器7给出信号，水密腔81内电子组件6启动工作，输出电流信号到电极对2，电极对2之间的海水形成导电回路，使永磁铁对3之间的区域内出现带电海水，该部分海水与悬浮器8之间产生相互作用的安培力，使得g＜ff+fa，悬浮器缓慢上浮；当悬浮器8上浮到某一设定位置需要下降时，深度传感器7给出信号，水密腔81内电子组件6停止输出电流信号到电极对2，电极对2之间的海水不再带电，安培力消失，悬浮器在重力作用下开始下降，可稳定悬浮在某一深度范围内。

本发明的保护范围不仅仅局限于上述实施例，上述实施例只是为了帮助解释和说明本发明，而不是对本发明的保护范围进行限制，只要设计与本发明的设计相同或者是只要是等同替换的都落在本发明所要求保护的范围之内。

技术特征：

1.基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，包括水密隔板(1)、电极对(2)、永磁铁对(3)、导线(4)、导磁体(5)、电子组件(6)、深度传感器(7)，其特征在于：深度传感器(7)设置于悬浮器(8)外壁上部；永磁铁对(3)和电极对(2)设置于悬浮器(8)内壁底部，永磁铁对(3)一端通过导磁体(5)连接，另一端相向构成半闭合磁路；电极对(2)通过导线(4)连接到悬浮器水密腔(81)内的电子组件(6)上，悬浮器水密腔(81)与永磁铁对(3)、电极对(2)之间通过水密隔板(1)分隔开。

2.根据权利要求1所述的基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，其特征在于：所述深度传感器(7)通过导线(4)连接到电子组件(6)。

3.根据权利要求1所述的基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，其特征在于：所述永磁铁对(3)一端为n极，一端为s极，且两极相对悬浮器(8)底面圆心中心对称。

4.根据权利要求1所述的基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，其特征在于：所述电极对(2)一端为正极，另一端为负极，分别与电子组件(6)的正负输出相连，且两极相对悬浮器(8)底面圆心中心对称。

5.根据权利要求3或4所述的基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，其特征在于：所述永磁铁对(3)和电极对(2)之间正交分布，水下工作时，永磁铁对(3)和电极对(2)处于海水中，当电子组件(6)产生电流时，通过电极对(2)之间的海水形成导电回路，使永磁铁对(3)之间的区域内出现带电海水，该部分海水与悬浮器(8)之间产生相互作用的安培力，使悬浮器(8)获得一个竖直向上的作用力，实现悬浮器(8)受力调节的功能。

技术总结
本发明公开基于安培力的水下悬浮器浮力调节装置，包括水密隔板(1)、电极对(2)、永磁铁对(3)、导线(4)、导磁体(5)、电子组件(6)、深度传感器(7)，其中深度传感器(7)设置于悬浮器(8)外壁上部；永磁铁对(3)和电极对(2)设置于悬浮器(8)内壁底部，永磁铁对(3)一端通过导磁体(5)连接，另一端相向构成半闭合磁路；电极对(2)通过导线(4)连接到悬浮器水密腔(81)内的电子组件(6)上，悬浮器水密腔(81)与永磁铁对(3)、电极对(2)之间通过水密隔板(1)分隔开，该装置利用导电海水在磁场中产生的安培力实现悬浮器浮力的调节，解决了现有机械式浮力调节装置成本高、系统复杂可靠性差及噪声问题。

技术研发人员：刘辉;徐宗利
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司七五0试验场
技术研发日：2019.12.20
技术公布日：2020.04.24