專利名稱：一種基于深度控制的水下航行體保護裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水下航行體的航行安全保護技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于深度控制的水下航行體保護裝置及方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，水下航行體的各種電子設(shè)備均安裝在干式的耐壓艙內(nèi)，耐壓艙的強度以及密封性能是水下航行安全的基本保障。水下航行體執(zhí)行任務(wù)在一定深度航行時，一般以壓力傳感器檢測的外部壓力換算為水深作為控制的目標，因此實際航行深度在很大程度上依賴傳感器的數(shù)據(jù)。在傳感器發(fā)生損壞，或檢測到錯誤的深度數(shù)據(jù)時，或航行控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，水下航行體可能會航行在超過耐壓殼體承壓能力范圍的水深，造成耐壓殼體的損壞或密封失效，從而造成設(shè)備損壞甚至沉沒的嚴重后果。因此水下航行體的航行安全保護系統(tǒng)，是水下航行必備的系統(tǒng)。目前，航行安全保護系統(tǒng)主要依賴于水下航行體的主控計算機，由主控計算機判斷航行過程中發(fā)生的各種意外情況，上浮至水面保護水下航行體的安全，這種保護方法的缺點在于主控計算機發(fā)生故障時，或者供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，主控計算機不能正常工作，因此，航行安全失去了保障。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于深度控制的水下航行體保護裝置及方法。該保護裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，獨立于水下航行體的控制系統(tǒng)，可有效保護水下航行體的安全。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種基于深度控制的水下航行體保護裝置，包括機械式深度檢測裝置、電磁鐵、壓鐵、供電回路及檢測回路，其中機械式深度檢測裝置和電磁鐵安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，所述機械式深度檢測裝置和電磁鐵串連在同一個供電回路中，所述電磁鐵在供電回路供電時將壓鐵吸附于其表面，所述供電回路通過檢測回路與水下航行體的主控計算機連接。所述機械式深度檢測裝置包括滑桿、橡膠模、壓環(huán)、基體、觸頭組、彈簧、調(diào)整桿、電連接器及殼體，其中基體安裝在水下航行體的耐壓殼體上，所述橡膠膜通過壓環(huán)壓緊在基體的一端上、并與水下航行體的外部水接觸，所述基體的另一端連接有殼體，所述調(diào)整桿的一端與殼體連接，另一端插入殼體內(nèi)、并依次套設(shè)有彈簧和滑桿，所述滑桿可沿調(diào)整桿的軸向滑動，滑桿的一端穿出基體與橡膠膜抵接，另一端與彈簧抵接、并通過軸肩與基體的另一端軸向定位，所述滑桿的軸肩與基體的另一端之間設(shè)有觸頭組，所述觸頭組通過導線與安裝在殼體上的電連接器連接，所述滑桿在水下航行體外部水的壓力大于彈簧的彈力時，向壓縮彈簧的方向滑動，實現(xiàn)觸頭組斷開。所述電磁鐵包括絕套、線圈、鐵芯及外殼，其中線圈纏繞在絕套上，所述鐵芯插設(shè)在絕套內(nèi)，所述外殼的一端為敞開式，所述鐵芯、絕套及線圈容置于外殼內(nèi)，所述外殼安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并敞口端與水下航行體的外部水接觸。所述外殼的敞口端處，絕套分別與外殼及鐵芯密封連接，所述外殼與水下航行體的耐壓殼體密封連接。所述電磁鐵安裝在水下航行體的艏部下側(cè)。所述電磁鐵為多個，多個電磁鐵并聯(lián)、并同時吸附一個壓鐵。所述壓鐵被電磁鐵吸附的一側(cè)為平面、另一側(cè)的形狀與水下航行體的線型吻合，所述壓鐵的一側(cè)平面上開設(shè)有垂直于平面的導向孔。所述供電回路獨立于水下航行體的主控計算機，由24V直流電源供電。所述檢測回路與機械式深度檢測裝置和電磁鐵之間的供電回路連接。機械式深度檢測裝置和電磁鐵安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，機械式深度檢測裝置和電磁鐵串連在同一個供電回路中，電磁鐵在供電回路供電時將壓鐵吸附于其表面，供電回路通過檢測回路與水下航行體的主控計算機連接；在水下航行體外部水的壓力達到觸發(fā)水壓時，機械式深度檢測裝置的常閉觸點斷開，電磁鐵的供電回路斷開，電磁鐵吸附的壓鐵脫離水下航行體，水下航行體產(chǎn)生正浮力和抬艏力矩，自動上浮。本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，獨立于水下航行體的控制系統(tǒng)，可有效保護水下航行體的安全。2.本發(fā)明可通過安裝不同剛性系數(shù)的彈簧預先標定為不同的值，從而對應(yīng)不同的保護水深。


圖1為本發(fā)明的原理示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中機械式深度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中電磁鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明中壓鐵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明中電磁鐵吸附壓鐵狀態(tài)示意圖；其中1為機械式深度檢測裝置，2為電磁鐵，3為壓鐵，4為供電回路，5為檢測回路，6為滑桿,7為橡膠模,8為壓環(huán),9為基體,10為觸頭組,11為彈簧，12為調(diào)整桿，13為電連接器，14為殼體，15為絕套，16為線圈，17為鐵芯，18為外殼，19為主控計算機，20為電源，M為外部水壓。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括機械式深度檢測裝置1、電磁鐵2、壓鐵3供電回路4及檢測回路5，其中機械式深度檢測裝置I和電磁鐵2安裝在水下航行體艏部的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，電磁鐵2位于水下航行體的下側(cè)。機械式深度檢測裝置I和電磁鐵2串連在同一個供電回路4中，供電回路4由24V直流電源20供電，即采用+24VDC的電池供電，獨立于水下航行體的主控計算機19。電磁鐵2在供電回路4供電時將壓鐵3吸附于其表面。電磁鐵2的正極與水下航行體的主控計算機19連接，形成檢測回路5，用于檢測供電回路4的供電狀態(tài)。如圖3所示，機械式深度檢測裝置包括滑桿6、橡膠模7、壓環(huán)8、基體9、觸頭組10、彈簧11、調(diào)整桿12、電連接器13及殼體14，其中基體9安裝在水下航行體的耐壓殼體上，橡膠膜7通過壓環(huán)8壓緊在基體9的一端上、并與水下航行體的外部水接觸，基體9的另一端連接有殼體14。調(diào)整桿12的一端與殼體14螺紋連接，另一端插入殼體14內(nèi)、并依次套設(shè)有彈簧11和滑桿6，滑桿6可沿調(diào)整桿12的軸向滑動，滑桿6的一端穿出基體9與橡膠膜7抵接，另一端與彈簧11抵接、并通過軸肩與基體9的另一端軸向定位，滑桿6的軸肩與基體9的另一端之間設(shè)有觸頭組10，觸頭組10通過導線與安裝在殼體14上的電連接器13連接?；瑮U6在水下航行體外部水的壓力大于彈簧11的彈力時，向壓縮彈簧11的方向滑動，實現(xiàn)觸頭組10斷開。如圖4所示，電磁鐵2為水密結(jié)構(gòu)，包括絕套15、線圈16、鐵芯17及外殼18，其中鐵芯17和外殼18為良好的導磁材料，絕套15為不導磁材料。線圈16采用漆包線、并纏繞在絕套15上，鐵芯17插設(shè)在絕套15內(nèi)，外殼18的一端為敞口式，鐵芯17、絕套15及線圈16容置于外殼18內(nèi)，外殼18安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并敞口端與水下航行體的外部水接觸。外殼18的敞口端處，絕套15分別與外殼18及鐵芯17密封連接，外殼18與水下航行體的耐壓殼體密封連接。線圈16在電流的作用下產(chǎn)生磁場，通過鐵芯17、外殼18形成磁回路，對壓鐵3產(chǎn)生吸力。如圖5所示，壓鐵3被電磁鐵2吸附的一側(cè)為平面、另一側(cè)的形狀與水下航行體的線型吻合，被吸附后形成完整的流線型外形。壓鐵3的一側(cè)平面中間開設(shè)有垂直于平面的導向孔，該導向孔與電磁鐵2上有的銷軸配合，防止壓鐵3移動。如圖6所示，本實施例采用兩個電磁鐵2并聯(lián)連接，兩個電磁鐵2同時對一個壓鐵3吸附?？筛鶕?jù)實際使用狀態(tài)調(diào)整電磁鐵2的數(shù)量，根據(jù)電磁鐵2的吸力大小，吸附壓鐵3的質(zhì)量大小確定電磁鐵2的數(shù)量。一般水下航行體在水下正常航行的控制能力都具有一個范圍，即衡重參數(shù)的范圍包括浮力狀態(tài)、和質(zhì)心與浮心的相對位置關(guān)系。本發(fā)明主要作用是改變水下航行體的衡重參數(shù)，使水下航行體失去航行的能力被迫上浮，從而保證航行體的安全。本發(fā)明的工作原理是水下航行體正常航行情況下，機械式深度檢測裝置I的觸頭組10的觸點閉合，電磁鐵2通過外部供電產(chǎn)生吸力，將壓鐵3吸附于其表面。當電子式深度計發(fā)生故障返回錯誤數(shù)據(jù)時，或者主控計算機19產(chǎn)生故障導致水下航行體航行深度超過設(shè)定工作深度時，機械式深度檢測裝置I在外部水壓作用下，常閉觸頭組10斷開，電磁鐵2的外供電斷開，失去吸力，壓鐵3在自身重力作用下脫離水下航行體，從而使航行體產(chǎn)生較大的正浮力。由于本發(fā)明布置在水下航行體的艏部，壓鐵3脫離后，產(chǎn)生較大的抬艏力矩，水下航行體在正浮力和抬艏力矩的作用下，實現(xiàn)無動力上浮至水面，避免了超深度航行損壞耐壓殼體的可能，保護了水下航行體的安全。檢測回路5與水下航行體的主控計算機19連接，檢測電磁鐵供電回路的供電狀態(tài)，主要作用是當水下航行體的主控計算機19正常工作時，若機械式深度檢測裝置I觸點發(fā)生斷開狀態(tài)，則檢測回路檢測到低電平脈沖，則主控計算機19可通過該信號判定工作深度超過預定深度，進而判斷電子式壓力傳感器的處于故障狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于包括機械式深度檢測裝置(I)、電磁鐵(2)、壓鐵(3)、供電回路(4)及檢測回路(5)，其中機械式深度檢測裝置(I)和電磁鐵(2)安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，所述機械式深度檢測裝置⑴和電磁鐵⑵串連在同一個供電回路⑷中，所述電磁鐵⑵在供電回路(4)供電時將壓鐵(3)吸附于其表面，所述供電回路(4)通過檢測回路(5)與水下航行體的主控計算機(19)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述機械式深度檢測裝置(I)包括滑桿(6)、橡膠模(7)、壓環(huán)(8)、基體(9)、觸頭組(10)、彈簧(11)、調(diào)整桿(12)、電連接器(13)及殼體(14)，其中基體(9)安裝在水下航行體的耐壓殼體上，所述橡膠膜(7)通過壓環(huán)(8)壓緊在基體(9)的一端上、并與水下航行體的外部水接觸，所述基體(9)的另一端連接有殼體(14)，所述調(diào)整桿(12)的一端與殼體(14)連接，另一端插入殼體(14)內(nèi)、并依次套設(shè)有彈簧(11)和滑桿￠)，所述滑桿(6)可沿調(diào)整桿(12)的軸向滑動，滑桿(6)的一端穿出基體(9)與橡膠膜(7)抵接，另一端與彈簧(11)抵接、并通過軸肩與基體(9)的另一端軸向定位，所述滑桿￠)的軸肩與基體(9)的另一端之間設(shè)有觸頭組(10)，所述觸頭組(10)通過導線與安裝在殼體(14)上的電連接器(13)連接，所述滑桿(6)在水下航行體外部水的壓力大于彈簧(11)的彈力時，向壓縮彈簧(11)的方向滑動，實現(xiàn)觸頭組(10)斷開。
3.按權(quán)利要求1所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述電磁鐵⑵包括絕套(15)、線圈(16)、鐵芯(17)及外殼(18)，其中線圈(16)纏繞在絕套(15)上，所述鐵芯(17)插設(shè)在絕套(15)內(nèi)，所述外殼(18)的一端為敞開式，所述鐵芯(17)、絕套(15)及線圈(16)容置于外殼(18)內(nèi)，所述外殼(18)安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并敞口端與水下航行體的外部水接觸。
4.按權(quán)利要求3所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述外殼(18)的敞口端處，絕套(15)分別與外殼(18)及鐵芯(17)密封連接，所述外殼(18)與水下航行體的耐壓殼體密封連接。
5.按權(quán)利要求1或3所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述電磁鐵(2)安裝在水下航行體的艏部下側(cè)。
6.按權(quán)利要求1或3所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述電磁鐵⑵為多個，多個電磁鐵⑵并聯(lián)、并同時吸附一個壓鐵(3)。
7.按權(quán)利要求1所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述壓鐵(3)被電磁鐵(2)吸附的一側(cè)為平面、另一側(cè)的形狀與水下航行體的線型吻合，所述壓鐵(3)的一側(cè)平面上開設(shè)有垂直于平面的導向孔。
8.按權(quán)利要求1所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述供電回路⑷獨立于水下航行體的主控計算機(19)，由24V直流電源(20)供電。
9.按權(quán)利要求1所述的基于深度控制的水下航行體保護裝置，其特征在于所述檢測回路(5)與機械式深度檢測裝置⑴和電磁鐵⑵之間的供電回路⑷連接。
10.一種基于深度控制的水下航行體保護方法，其特征在于機械式深度檢測裝置(I)和電磁鐵(2)安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，機械式深度檢測裝置(I)和電磁鐵(2)串連在同一個供電回路(4)中，電磁鐵(2)在供電回路(4)供電時將 壓鐵(3)吸附于其表面，供電回路(4)通過檢測回路(5)與水下航行體的主控計算機(19)連接；在水下航行體外部水的壓力達到觸發(fā)水壓時，機械式深度檢測裝置(I)的常閉觸點斷開，電磁鐵(2)的供電回路(4)斷開，電磁鐵(2)吸附的壓鐵(3)脫離水下航行體，水下航行體產(chǎn)生正浮力和抬艏力矩，自動上浮。
全文摘要
本發(fā)明屬于水下航行體的航行安全保護技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于深度控制的水下航行體保護裝置及方法。該裝置包括機械式深度檢測裝置、電磁鐵、壓鐵、供電回路及檢測回路，其中機械式深度檢測裝置和電磁鐵安裝在水下航行體的耐壓殼體上、并與水下航行體的外部水接觸，機械式深度檢測裝置和電磁鐵串連在同一個供電回路中，電磁鐵在供電回路供電時將壓鐵吸附于其表面，供電回路通過檢測回路與水下航行體的主控計算機連接。該方法是在水下航行體外部水的壓力達到觸發(fā)水壓時，機械式深度檢測裝置的常閉觸點斷開，電磁鐵的供電回路斷開，電磁鐵吸附的壓鐵脫離水下航行體，水下航行體產(chǎn)生較大正浮力和抬艏力矩，自動上浮。本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，獨立于水下航行體的控制系統(tǒng)，有效保護水下航行體的安全。
文檔編號B63G8/24GK103057682SQ20121046228
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者劉健, 林揚, 梁保強, 于闖, 朱興華, 鄭榮 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所