一种深海自动弃载式浮力调整水舱的制作方法

本发明涉及水下浮力调整，尤其是一种深海自动弃载式浮力调整水舱。

背景技术：

1、海洋覆盖地球约有70.8％的表面，蕴含着丰富的生物、矿产、化学和动力资源，是人类最后可利用的领地之一。海洋不仅面积超过陆地，而且深度也超过陆地。海洋最深处为马里亚纳海沟11500m，平均深度也达到了3795m，而陆地最高的珠穆朗玛峰为8848m，平均高度仅为875m。在陆上资源日益枯竭的情况下，对海洋资源的开发和利用越来越受到人们的重视。

2、为了探测开发海洋资源，人们设计了各种水下设备，包括有缆远程控制水下运载器(rov)、无缆自主导航水下运载器(auv)、水下滑翔机、无人潜水器、载人潜水器等等。这些水下设备工作深度一直在增大，向着更深更广阔海域发展。美国载人潜水器“alvin”号下潜深度可达4500m，日本载人潜水器“shinkai6500”号下潜深度可达6500m，而我国的蛟龙号载人潜水器最深达到了7062m，奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟实现坐底，达到10909m。

3、随着人类不断对深海探索开发，各种水下潜器得到快速发展，载重量越来越大，水下作业能力越来越强和作业时间越来越长。为了调整潜器的上浮和下潜，各类潜器均带有浮力调整系统。现在浮力调整系统技术越来越成熟，常采用海水泵、耐压水舱和控制阀组成，通过海水泵对耐压舱内海水容量的调节来调整潜器浮力。耐压舱和海水采用海水阀门来控制，随着潜器深度越大和作业任务时间越长，阀门在深海大压力和长时间工作下容易密封失效。密封一旦失效，在深海压力作用下，海水会迅速充满耐压舱，导致潜器负浮力，导致潜器失事。

4、为此我们提出一种深海自动弃载式浮力调整水舱。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海自动弃载式浮力调整水舱，水舱采用吊装方式，方便与总体结构安装；设计了弃载装置，可以在浮力调整阀组损坏导致水舱进满水后，实现耐压水舱和旋转密封杆自动分离，为潜器提供正浮力，保障潜器安全。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种深海自动弃载式浮力调整水舱，包括：

4、水舱，用于调节浮力，水舱顶部设置有第一通孔、及至少一个与第一通孔连通的弧形孔；

5、旋转密封杆，穿设在第一通孔内，旋转密封杆底部设置有与弧形孔相匹配的弧形挡块；

6、弃载装置，设置在水舱内，在水舱损坏进满海水后，弃载装置带动旋转密封杆弧形挡块转动，弧形挡块转动到弧形孔的下方，使旋转密封杆与水舱解锁，水舱在重力作用下脱落减轻负载。

7、其进一步特征在于：

8、所述水舱内设置有浮力调整阀组和海水泵，浮力调整阀组和海水泵通过管道进行连接，浮力调整阀组和海水泵相互配合用于调整水舱的浮力。

9、所述旋转密封杆在水舱外侧还设置有可拆卸的舱口盖。

10、所述旋转密封杆和舱口盖上均设置有密封圈。

11、所述弃载装置包括水缸，水缸内设置有活塞杆，活塞杆一端与水缸外设置有驱动组件，水缸远离驱动组件一侧开设有进水孔。

12、所述弧形挡块底部设置有转动组件，通过驱动组件带动转动组件转动，进而带动旋转密封杆弧形挡块转动。

13、所述转动组件包括连接轴和齿轮，齿轮套设在连接轴上，连接轴固定在弧形挡块底部，驱动组件为齿条，齿条与齿轮相啮合，通过齿条的移动带动齿轮的转动，齿轮通过连接轴带动弧形挡块转动。

14、所述水缸在进水孔外侧设置有阀座，阀座内设置有能够活动的阀芯，通过阀芯的移动来控制进水孔是否与阀座外连通。

15、所述阀座内设置有空腔，及与空腔连通的第二通孔和第三通孔，第三通孔与进水孔连通，阀芯活动设置在空腔内，阀芯上设置有凸起，阀芯上套设有弹簧，弹簧的一端与凸起固定连接，弹簧的另一端与空腔的内壁固定连接，阀芯靠近第二通孔一侧设置有锥形面，用于密封第二通孔。

16、本发明的有益效果如下：

17、本发明结构紧凑、合理，操作方便，在浮力调整阀组损坏时，海水会一直向水舱内流，并随着潜器的移动及颠簸，使水舱内充满海水，使得水舱不能提供正浮力，水舱内海水的压力与水舱外海水的压力相同，水舱内的海水从第二通孔处挤压阀芯，使得阀芯向远离第二通孔一侧移动，海水从第二通孔流入空腔，再通过第三通孔和进水孔流入水缸内，海水推动活塞杆向驱动组件一侧移动，使得驱动组件带动转动组件转动，进而带动旋转密封杆和弧形挡块转动，使得弧形挡块全部转动到弧形孔下方，旋转密封杆和水舱处于解锁状态，水舱在重力的作用下脱落，减小潜器的负载，保证潜器不下沉。

18、同时，本发明还具备如下优点：

19、(1)通过设置阀座和阀芯，弹簧把阀芯向第二通孔一侧拉动，使得阀芯的锥形面紧紧密封第二通孔，第二通孔与空腔不连通，起到安全防护的作用，通过弹簧的弹力作用，防止因颠簸使得海水溅起到第二通孔处而流入水缸内而引起水舱意外脱落。

20、(2)旋转密封杆顶部设置有与弧形孔相匹配的弧形挡块，旋转密封杆与水舱之间能够发生转动，在弧形挡块的一部分转动到弧形孔外时，旋转密封杆和水舱处于锁紧状态，在弧形挡块全部转动到弧形孔下方，旋转密封杆和水舱处于解锁状态。

21、(3)通过齿轮与齿条相互配合带动旋转密封杆和弧形挡块转动，转动效率高，且在水舱脱落时，齿轮和齿条相对滑动比较容易，使得水舱的脱落更加简单。

技术特征：

1.一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述水舱(1)内设置有浮力调整阀组(101)和海水泵(102)，浮力调整阀组(101)和海水泵(102)通过管道进行连接，浮力调整阀组(101)和海水泵(102)相互配合用于调整水舱(1)的浮力。

3.如权利要求1所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述旋转密封杆(2)在水舱(1)外侧还设置有可拆卸的舱口盖(203)。

4.如权利要求3所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述旋转密封杆(2)和舱口盖(203)上均设置有密封圈。

5.如权利要求1所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述弃载装置(3)包括水缸(301)，水缸(301)内设置有活塞杆(302)，活塞杆(302)一端与水缸(301)外设置有驱动组件(303)，水缸(301)远离驱动组件(303)一侧开设有进水孔(304)。

6.如权利要求5所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述弧形挡块(201)底部设置有转动组件(202)，通过驱动组件(303)带动转动组件(202)转动，进而带动旋转密封杆(2)弧形挡块(201)转动。

7.如权利要求6所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述转动组件(202)包括连接轴(2021)和齿轮(2022)，齿轮(2022)套设在连接轴(2021)上，连接轴(2021)固定在弧形挡块(201)底部，驱动组件(303)为齿条，齿条与齿轮(2022)相啮合，通过齿条的移动带动齿轮(2022)的转动，齿轮(2022)通过连接轴(2021)带动弧形挡块(201)转动。

8.如权利要求5所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述水缸(301)在进水孔(304)外侧设置有阀座(305)，阀座(305)内设置有能够活动的阀芯(3054)，通过阀芯(3054)的移动来控制进水孔(304)是否与阀座(305)外连通。

9.如权利要求8所述的一种深海自动弃载式浮力调整水舱，其特征在于：所述阀座(305)内设置有空腔(3051)，及与空腔(3051)连通的第二通孔(3052)和第三通孔(3053)，第三通孔(3053)与进水孔(304)连通，阀芯(3054)活动设置在空腔(3051)内，阀芯(3054)上设置有凸起(3055)，阀芯(3054)上套设有弹簧(3056)，弹簧(3056)的一端与凸起(3055)固定连接，弹簧(3056)的另一端与空腔(3051)的内壁固定连接，阀芯(3054)靠近第二通孔(3052)一侧设置有锥形面(3057)，用于密封第二通孔(3052)。

技术总结
本发明涉及一种深海自动弃载式浮力调整水舱，包括水舱，用于调节浮力，水舱顶部设置有第一通孔、及至少一个与第一通孔连通的弧形孔；旋转密封杆，穿设在第一通孔内，旋转密封杆底部设置有与弧形孔相匹配的弧形挡块；弃载装置，设置在水舱内，在水舱损坏进满海水后，弃载装置带动旋转密封杆弧形挡块转动，弧形挡块转动到弧形孔的下方，使旋转密封杆与水舱解锁，水舱在重力作用下脱落减轻负载。本发明在浮力调整阀组损坏时，水舱内充满海水，海水从第二通孔流入水缸内，海水推动活塞杆向驱动组件一侧移动，使得驱动组件带动转动组件转动，带动弧形挡块转动，旋转密封杆和水舱处于解锁状态，水舱在重力的作用下脱落，减小潜器的负载。

技术研发人员：钱宇,徐仁超,羿琦,蒋竹凌,胡浩龙
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15