全海深自主采樣器瞬時(shí)膨脹自回收式上浮裝置的制作方法

本發(fā)明涉及一種浮力調(diào)節(jié)裝置，尤其是利用爆炸式全海深自主采樣器上浮裝置。

背景技術(shù)：

目前常用的海洋潛器壓力調(diào)節(jié)裝置通常采用增大油囊體積變大浮力，即通過(guò)電機(jī)減速器——滾珠絲桿——活塞方式壓縮液壓油，再利用液壓油擠壓油囊，從而使油囊排水體積變大，達(dá)到控制海洋潛器所受浮力大小。一般情況，該種方式能夠比較準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)海洋潛器浮力大小。然而由于水下環(huán)境的不可預(yù)知性，海洋潛器在上浮過(guò)程中可能會(huì)被障礙物卡住，造成電機(jī)空轉(zhuǎn)耗盡蓄電池電量的極端情況。因此，針對(duì)此種極端情況必須設(shè)計(jì)一種輔助裝置能夠幫助海洋潛器在電池電量耗盡的情況下迅速自主上浮。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有海洋潛器的浮力調(diào)節(jié)裝置的不足，提供了一種全海深自主采樣器瞬時(shí)膨脹自回收式上浮裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的方案是：

本發(fā)明包括加熱系統(tǒng)、限位系統(tǒng)以及浮力控制系統(tǒng)。

所述加熱系統(tǒng)設(shè)置在液壓缸內(nèi)，包括直線電機(jī)、聯(lián)軸器、錐形密封蓋、自由水密封板、固體氧化鈣以及傳熱板；直線電機(jī)輸出軸和錐形密封蓋通過(guò)聯(lián)軸器連接，初始狀態(tài)時(shí)，錐形密封蓋將自由水密封板的通口堵??；自由水密封板上方為自由水；自由水密封板下方設(shè)置有傳熱板，傳熱板上放置有固體氧化鈣，硝酸銨放置在活塞以及傳熱板之間的空腔區(qū)域內(nèi)。

所述的限位系統(tǒng)包括限位塊磁鐵、限位塊和活塞磁鐵；所述的活塞磁鐵由活塞磁鐵墊片卡在活塞周向的溝槽中，液壓缸在靠近油囊一端的沿周向開(kāi)有用于放置限位塊的通孔，每個(gè)限位塊靠近液壓缸中心一端都裝有限位塊磁鐵，所述的通孔最外處設(shè)置有堵頭，通孔剛好與下落后的活塞溝槽相對(duì)應(yīng)；液壓缸在通孔的下方沿周向設(shè)有圓形凸臺(tái)，圓形凸臺(tái)能夠使活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行軸向限位，保證限位塊能夠有足夠時(shí)間響應(yīng)動(dòng)作。

所述的浮力控制系統(tǒng)包括與液壓缸相接的油囊；液壓油在活塞的壓縮下擠壓油囊，從而油囊的排水體積變大，使裝置所受浮力變大，迅速自主上浮。

進(jìn)一步說(shuō)，限位塊磁鐵外朝向缸體一側(cè)裝有限位塊磁鐵墊片。

本發(fā)明具有的有益效果是：

本發(fā)明利用硝酸銨受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，該化學(xué)反應(yīng)迅速，能夠在極短時(shí)間內(nèi)完成，推動(dòng)活塞快速向下運(yùn)動(dòng)，將液壓缸內(nèi)的液壓油快速壓入油囊，使油囊體積迅速膨脹，裝置所受海水浮力迅速增大，從而使該裝置在水下迅速自主上浮。

本發(fā)明提出的限位系統(tǒng)動(dòng)作通過(guò)活塞磁鐵與限位塊磁鐵之間的磁力驅(qū)動(dòng)，觸發(fā)方式簡(jiǎn)單可靠，適用于深海作業(yè)的海洋潛器。

本發(fā)明的加熱裝置通過(guò)直線電機(jī)向上提升錐形密封蓋，從而自由水能夠從流入裝有固體氧化鈣的空腔區(qū)域內(nèi)，固體氧化鈣與水化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量熱量，不需要外界能源的輸入，非常適合深海作業(yè)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的初始狀態(tài)圖；

圖2是本發(fā)明的工作狀態(tài)圖；

圖3是本發(fā)明的工作流程圖；

圖4是本發(fā)明液壓缸的剖視圖；

圖5是本發(fā)明自由水密封板及錐形密封蓋裝配結(jié)構(gòu)圖；

圖6是本發(fā)明限位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；

圖中：1-自由水，2-自由水密封板，3-固體氧化鈣，4-傳熱板，5-活塞密封圈，6-活塞，7-堵頭，8-油囊，9-液壓油，10-限位塊密封圈，11-限位塊磁鐵墊片，12-限位塊磁鐵，13-限位塊，14-活塞磁鐵，15-活塞磁鐵墊片，16-硝酸銨，17-傳熱板密封圈，18-液壓缸，19-自由水密封板密封圈，20-聯(lián)軸器，21-直線電機(jī)，22-錐形密封蓋，23-氫氧化鈣固體，24-油囊螺紋接口，25-圓形凸臺(tái)，26-堵頭螺紋接口，27-傳熱板安裝槽，28-自由水密封板安裝槽。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

本發(fā)明包括加熱系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、浮力控制系統(tǒng)，其中：

加熱系統(tǒng)包括直線電機(jī)、聯(lián)軸器、錐形密封蓋、錐形擋板、固體氧化鈣以及傳熱板。本發(fā)明的檢測(cè)器在監(jiān)測(cè)到蓄電池的電量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器給直線電機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直線電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)將錐形密封蓋向上提升，從而自由水能夠通過(guò)自由水密封板流入裝有固體氧化鈣的空腔區(qū)域內(nèi)，固體氧化鈣與水反應(yīng)后產(chǎn)生大量熱量。再利用傳熱板良好的導(dǎo)熱性能有效的將熱量傳導(dǎo)到盛有硝酸銨的空腔區(qū)域內(nèi)。

限位系統(tǒng)包括液壓缸、堵頭、限位塊磁鐵墊片、限位塊磁鐵、限位塊、活塞磁鐵、活塞磁鐵墊片?；钊刂簤焊變?nèi)壁向下運(yùn)動(dòng)至一定位置時(shí)，液壓缸內(nèi)壁加工有圓形凸臺(tái)會(huì)對(duì)活塞軸向產(chǎn)生限位作用使活塞停在此處。然后活塞磁鐵會(huì)吸引限位塊磁鐵至活塞溝槽內(nèi)，限位塊會(huì)將活塞周向限位。

浮力控制系統(tǒng)包括油囊。液壓油在活塞的壓縮下擠壓油囊，從而油囊的排水體積變大，使裝置所受浮力變大，迅速自主上浮。

實(shí)施例：如圖1所示，是本裝置的初始狀態(tài)：檢測(cè)器、控制器以及直線電機(jī)21形成電路回路。直線電機(jī)21輸出軸和錐形密封蓋22通過(guò)聯(lián)軸器20連接在一起，初始狀態(tài)時(shí)錐形密封蓋22將自由水密封板2的通口堵住，自由水密封板2卡在自由水密封板安裝槽28內(nèi)。自由水密封板2與液壓缸18之間安裝有自由水密封板密封圈19，保證初始狀態(tài)下自由水1不會(huì)流入固體氧化鈣3所在的空腔區(qū)域內(nèi)。硝酸銨16放置在活塞5以及傳熱板4之間的空腔區(qū)域內(nèi)，傳熱板4卡入傳熱板安裝槽27，同樣活塞5以及傳熱板4與液壓缸17之前都分別安裝有活塞密封圈5和傳熱板密封圈17。液壓缸18在靠近油囊8一端的周向開(kāi)有6個(gè)用于放置限位塊13的通孔，每個(gè)限位塊13靠近液壓缸18中心一端都裝有限位塊磁鐵12，并且由于限位塊磁鐵12較脆易碎，因此其外表面裝有限位塊磁鐵墊片11。液壓缸18和堵頭7之間通過(guò)螺紋連接，堵頭7作用在于能夠保證限位塊13不會(huì)滑出液壓缸18。硝酸銨16在受熱達(dá)到分解條件，反應(yīng)劇烈，迅速推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)?；钊盆F14不可能迅速將限位塊磁鐵12吸引至其所在溝槽內(nèi)，因此本發(fā)明在液壓缸18靠近油囊8一端的內(nèi)孔沿周向加工出圓形凸臺(tái)，圓形凸臺(tái)能夠使活塞6向下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)其進(jìn)行軸向限位，保證限位塊13能夠有足夠時(shí)間響應(yīng)動(dòng)作。

如圖2所示，是本裝置的工作狀態(tài)圖：錐形密封蓋22在電機(jī)作用下向上運(yùn)動(dòng)，自由水1通過(guò)自由水密封板2的開(kāi)口進(jìn)入到固體氧化鈣3所在的空腔區(qū)域內(nèi)，并且與固體氧化鈣3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，放出大量熱量，且生成氫氧化鈣固體23。熱量由傳熱板4傳到硝酸銨16，硝酸銨16受熱分解放出氣體，硝酸銨16所在的空腔區(qū)域內(nèi)氣壓升高，推動(dòng)活塞6迅速向下運(yùn)動(dòng)至液壓缸18內(nèi)孔圓形凸臺(tái)處即被軸向限位。同時(shí)，周向6個(gè)限位塊13所在的限位塊磁鐵12在活塞磁鐵14的作用下運(yùn)動(dòng)至活塞6溝槽處，活塞6在液壓缸18中即被完全限位。油囊8即可持續(xù)保持膨脹狀態(tài)，保證裝置的浮力持續(xù)大于重力。

如圖3所示，是本裝置的工作流程圖：檢測(cè)器持續(xù)監(jiān)測(cè)蓄電池的剩余電量并作出判斷。如果檢測(cè)出剩余電量低于設(shè)置值時(shí)，控制器給直線電機(jī)21驅(qū)動(dòng)信號(hào)，直線電機(jī)21工作，錐形密封蓋22在直線電機(jī)21的作用下動(dòng)作，自由水2進(jìn)入固體氧化鈣3所在的空腔區(qū)域內(nèi)與固體氧化鈣3產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)放熱。達(dá)到硝酸銨16分解的溫度后，硝酸銨16分解放出氣體推動(dòng)活塞6運(yùn)動(dòng)。活塞6運(yùn)動(dòng)至，限位塊13動(dòng)作對(duì)活塞6進(jìn)行限位。

如圖4所示是液壓缸剖視圖：液壓缸整體為中空?qǐng)A筒結(jié)構(gòu)，液壓缸——油囊螺紋接口24、液壓缸——堵頭螺紋接口26分別是液壓缸18與油囊8的連接螺紋孔、液壓缸18與堵頭7的連接螺紋孔，圓形凸臺(tái)25作用在于活塞6在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)其軸向限位作用。

如圖5所示為自由水密封板及錐形密封蓋裝配結(jié)構(gòu)圖，錐形密封蓋22由4個(gè)相同的錐形體固連在十字形支架上，十字形支架焊接空心圓柱筒側(cè)面上，裝置在工作時(shí)，直線電機(jī)21只需將空心圓柱筒向上提，自由水密封板2上4個(gè)錐形孔對(duì)應(yīng)的錐形密封蓋22即被同時(shí)提起。

如圖6所示為限位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，活塞6以及限位塊13在將活塞磁鐵14、限位塊磁鐵12裝入后，通過(guò)活塞磁鐵墊片15、限位塊磁鐵墊片11將其卡住，限位塊13配有限位塊密封圈10。限位塊13的另一端開(kāi)有螺紋孔，其作用在于裝置回收后，人工能夠通過(guò)該螺紋孔將限位塊13拉出，使活塞6復(fù)位至初始狀態(tài)。

本發(fā)明提出的全海深自主采樣器瞬時(shí)膨脹自回收式上浮裝置，通過(guò)檢測(cè)器監(jiān)測(cè)蓄電池剩余電量，在監(jiān)測(cè)到剩余電量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，觸發(fā)加熱系統(tǒng)加熱。并將熱量傳給硝酸銨，使硝酸銨受熱后分解產(chǎn)生氣體推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)壓縮液壓油9，使油囊體積迅速膨脹。裝置所受海水浮力迅速增大，從而使該裝置在水下迅速自主上浮。