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CN113978673A - 一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法 - Google Patents

一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法,包括潜水器本体,潜水器本体前部的下方安装有导流罩,导流罩边缘通过夹紧装置与潜水器本体相对固定,夹紧装置释放后,导流罩脱离潜水器本体;潜水器本体底部安装有走行轮,走行轮通过折叠机构收纳至潜水器本体的内部;在浮游模式时,通过导流罩设置实现载人潜水器外形的一体化,实现低阻航行;在走行模式时,则抛弃导流罩,显露出勘探设备,并将走行轮释放,实现贴底行走以进行采样或钻探作业;从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走,极大地助力于海底勘探作业的实施。

Description

一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法
技术领域
本发明涉及水下潜水器技术领域,尤其是一种浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法。
背景技术
载人潜水器装备发展于20世纪50年代,载人潜水器主要应用于深海科考,可以运载科学家和工程专家进入深海,在海山、洋脊、盆地和热液喷口等复杂海底地形进行机动、悬停、正确就位和定点坐坡,以执行:钴结壳勘查,测量钴结壳矿床的覆盖率和厚度,并能利用潜钻进行钻取芯样作业;热液硫化物勘查和热液喷口的温度测量,采集热液喷口周围的水样,并能保温保压储存样本;在平坦海底结核富集平原,采集多金属锰结核。在上述环境内对沉积物、浮游生物、吸附在岩石上的生物和微生物的定点采样;海洋地质、海洋地球物理、海洋地球化学、海洋地球环境和海洋生物等科学考察的配套任务;水下设备定点布放(包括换能器、声信标及采样器等)、海底电缆和管道的检测,完成其它深海探询及打捞等各种高难度作业。
现有技术中,载人潜水器的作业、观察设备主要集中在潜水器艏部,特别是作业机械手、采样篮、艏部云台、艏部突出框架及搭载设备等突出在潜水器主体之外的附体,在潜水器航行时会产生很大的附体阻力,严重影响了潜水器的快速性。同时,现有的载人潜水器只有坐底支架,只能坐底后固定在某一个点位执行作业任务,而不具备海底贴底走行的能力,使得载人潜水器执行任务时的限制比较大。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种结构合理的浮游走行双模式载人潜水器及其使用方法,从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走,极大地提升了浮游快速性以及海底勘探作业的灵活性。
本发明所采用的技术方案如下:
一种浮游走行双模式载人潜水器,包括潜水器本体,所述潜水器本体前部的下方安装有导流罩,导流罩边缘通过夹紧装置与潜水器本体相对固定,夹紧装置释放后,导流罩脱离潜水器本体;所述潜水器本体底部安装有走行轮,走行轮通过折叠机构收纳至潜水器本体的内部。
作为上述技术方案的进一步改进:
所述位于导流罩内侧的潜水器本体前端下部布置安装有勘探设备,包括有云台、机械手、采样篮、以及灯光、摄像机。
所述导流罩为透明材质,导流罩构成潜水器本体整体流线型外形的组成部分。
所述导流罩为开口朝后的U型结构,导流罩前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置夹紧。
所述导流罩上开设有开口朝上的卡槽,夹紧装置穿过卡槽并内外夹紧,在夹紧装置释放后,导流罩在自重作用下脱离。
所述夹紧装置的具体结构为:包括安装于潜水器本体上的驱动装置,驱动装置输出端安装有伸缩杆,伸缩杆向外穿过导流罩的壁面,伸缩杆外端头安装有压块,通过驱动装置拉动伸缩杆,使得压块配合驱动装置从内外两个方向将导流罩夹紧;所述驱动装置通过线缆与潜水器本体的控制系统连接。
所述走行轮设置有四组,其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开,走行轮为自驱动行走轮。
所述单组走行轮的具体结构为:包括伸缩油缸,伸缩油缸尾端与潜水器本体转动连接;位于伸缩油缸下方的潜水器本体上转动安装有翻转板,翻转板一侧边缘与潜水器本体转动连接,翻转板另一侧边缘处的上表面设置有凸耳,所述伸缩油缸输出端与凸耳转动连接;所述翻转板下表面安装有转向电机,转向电机底部的输出端安装有滚动电机;由滚动电机构成自驱动行走轮。
所述夹紧装置、折叠机构和走行轮均与潜水器本体的控制系统相连接。
一种所述的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法,包括如下步骤:
载人潜水器包括有浮游和走行两种模式;载人潜水器在抵达近底时,由浮游模式转换为走行模式,具体为:
夹紧装置释放导流罩,使得导流罩脱离潜水器本体,显露出包裹在导流罩内侧的勘探设备;同时,折叠机构推动走行轮向下伸出潜水器本体,走行轮贴底后进行行走。
本发明的有益效果如下:
本发明结构紧凑、合理,操作方便,在浮游模式时,通过艘部导流罩的设置将勘探设备包裹于内部,形成载人潜水器外形的一体化流线型,来实现低阻航行;在走行模式时,则抛弃导流罩,显露出勘探设备用于作业,并将走行轮向下释放,来实现潜水器的贴底行走;从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走,极大地提升了浮游快速性和海底勘探作业实施的灵活性,有效助力于载人潜水器执行任务的顺畅和顺利;
导流罩的存在,极大地减小了因勘探设备等附体的存在而产生的航行阻力,提高了载人潜水器的快速性,使其在相同搭载电池容量情况下具备更大的浮游速度与巡航范围,极大的助力于提高载人潜水器对海底地形地貌的探测范围能力;
可折叠式走行轮的设置,使得载人潜水器在海底具备贴底走行能力,从而能更好地执行坐底海底时的采样作业,并且具备了多点位采样能力,使用灵活性更高。
附图说明
图1为本发明的结构示意图(浮游模式)。
图2为本发明导流罩与夹紧装置的安装示意图。
图3为图2中A部的局部放大图。
图4为图2中B部的局部放大图。
图5为本发明的结构示意图(走行模式)。
图6为本发明走行轮的结构示意图。
图7为本发明在走型模式下的状态示意图。
其中:1、潜水器本体;2、导流罩;3、夹紧装置;4、走行轮;
11、云台;12、机械手;13、采样篮;
21、卡槽;
31、线缆;32、驱动装置;33、伸缩杆;34、压块;
41、伸缩油缸;42、翻转板;43、转向电机;44、滚动电机;45、凸耳。
具体实施方式
下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。
如图1和图5所示,本实施例的一种浮游走行双模式载人潜水器,包括潜水器本体1,潜水器本体1前部的下方安装有导流罩2,导流罩2边缘通过夹紧装置3与潜水器本体1相对固定,夹紧装置3释放后,导流罩2脱离潜水器本体1;潜水器本体1底部安装有走行轮4,走行轮4通过折叠机构收纳至潜水器本体1的内部。
导流罩2的存在,极大地减小了因勘探设备等附体的存在而产生的航行阻力,提高了载人潜水器的快速性,使其在相同搭载电池容量情况下具备更大的浮游速度与巡航范围,极大的助力于提高载人潜水器对海底地形地貌的探测范围能力;可折叠式走行轮4的设置,使得载人潜水器在海底具备贴底走行能力,从而能更好地执行坐底海底时的采样作业,并且具备了多点位采样能力,使用灵活性更高;而在浮游时,走行轮4则折叠收纳至潜水器本体1的内部,并不影响其浮游时的性能。
位于导流罩2内侧的潜水器本体1前端下部布置安装有勘探设备,包括有云台11、机械手12、采样篮13、以及灯光、摄像机,从而在浮游状态时通过导流罩2将突出于潜水器本体1艏部的勘探设备进行包裹,而由导流罩2与潜水器本体1统一构成流线型的整体外形,实现载人潜水器在大范围浮游时的低阻航行,进行大范围的海底地形地貌勘测。
导流罩2为透明材质,导流罩2构成潜水器本体1整体流线型外形的组成部分,透明设置的导流罩2便于潜航员观察开阔视线。
如图2所示,导流罩2为开口朝后的U型结构,导流罩2前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置3夹紧。
如图3和图4所示,导流罩2上开设有开口朝上的卡槽21,夹紧装置3穿过卡槽21并内外夹紧,在夹紧装置3释放后,导流罩2在自重作用下脱离。
夹紧装置3的具体结构为:包括安装于潜水器本体1上的驱动装置32,驱动装置32输出端安装有伸缩杆33,伸缩杆33向外穿过导流罩2的壁面,伸缩杆33外端头安装有压块34,通过驱动装置32拉动伸缩杆33,使得压块34配合驱动装置32从内外两个方向将导流罩2夹紧;驱动装置32通过线缆31与潜水器本体1的控制系统连接。
本实施例中,驱动装置32为油缸、电缸或者其它伸缩驱动机构。
走行轮4设置有四组,其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开,走行轮4为自驱动行走轮。
如图5和图6所示,单组走行轮4的具体结构为:包括伸缩油缸41,伸缩油缸41尾端与潜水器本体1转动连接;位于伸缩油缸41下方的潜水器本体1上转动安装有翻转板42,翻转板42一侧边缘与潜水器本体1转动连接,翻转板42另一侧边缘处的上表面设置有凸耳45,伸缩油缸41输出端与凸耳45转动连接;翻转板42下表面安装有转向电机43,转向电机43底部的输出端安装有滚动电机44;由滚动电机44构成自驱动行走轮。
转向电机43的设置,用于实现转向,通过转向电机43调整滚动电机44滚动前行的方向;滚动电机44的设置,则是用于实现行走,滚动电机44的外圆周壁面与地面贴合,通过滚动实现行走。
本实施例中,走行轮4折叠收纳时,由伸缩油缸41收缩工作,拉动翻转板42相对于潜水器本体1向内翻转,直至翻转板42翻转至竖直状态,从而带动走行轮4随之翻转至内部并呈水平状态;走行轮4向下伸展时,伸缩油缸41伸长工作,推动翻转板42相对于潜水器本体1向外翻转,直至翻转板42翻转至水平状态,从而带动走行轮4随之翻转至底部并呈竖直状态,便于行走。
夹紧装置3、折叠机构和走行轮4均与潜水器本体1的控制系统相连接。
本实施例中,潜水器本体1包括载体框架、载人舱、轻外壳、浮力块、可调压载系统、液压系统、控制系统、能源系统、推进系统等载人潜水器的必备系统。
本实施例中,夹紧装置3由载人潜水器内的潜航员遥控控制,来实现导流罩2的脱离抛弃。
在浮游模式时,通过艘部导流罩2的设置将勘探设备包裹于内部,形成载人潜水器外形的一体化流线型,来实现低阻航行;在走行模式时,则抛弃导流罩2,显露出勘探设备用于作业,并将走行轮4向下释放,来实现潜水器的贴底行走;从而实现了载人潜水器的低阻力浮游和海底轮式行走,极大地提升了浮游快速性和海底勘探作业实施的灵活性,有效助力于载人潜水器执行任务的顺畅和顺利。
本实施例的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法,包括如下步骤:
载人潜水器包括有浮游和走行两种模式;载人潜水器在抵达近底时,由浮游模式转换为走行模式,具体为:
如图7所示,夹紧装置3释放导流罩2,使得导流罩2脱离潜水器本体1,显露出包裹在导流罩2内侧的勘探设备;即经控制系统发出信号至驱动装置32,使得驱动装置32经伸缩杆33向外推动压块34,压块34远离导流罩2的壁面,即导流罩2边缘处相对于潜水器本体1的夹紧被释放,使得导流罩2在自身重力作用下脱离;
同时,折叠机构推动走行轮4向下伸出潜水器本体1,走行轮4贴底后进行行走;即伸缩油缸41工作,推动翻转板42相对于潜水器本体1向外翻转,直至翻转板42翻转至水平状态,从而带动走行轮4随之翻转至底部并呈竖直状态;
在走行模式启动后,滚动电机44外圆周壁面与海底地面贴合,通过滚动实现行走;在需要转向时,则配合转向电机43的工作,通过调整滚动电机44滚动前行的方向来实现转向。
本实施例中,浮游模式主要应用在布放、下潜、水下快速航行、水下大范围巡航、水下近底巡航等工况;由导流罩2将突出潜水器艏部的机械手12、云台11、灯光、摄像机等设备包裹在流线型内部,底部的走行轮4则折叠收容在潜水器底部,使得载人潜水器能够快速下潜至指定深度,实现水下的快速航行并抵达预定作业地点;
走行模式主要应用在水下近底巡航、水下坐底作业、水下贴底走行等工况;需要贴底走行时,走行轮4向下伸出,潜水器艏部的夹持透明导流罩2的夹紧装置3松开,将透明导流罩2提前抛弃,在潜水器坐底后开启走行模式,从而能够在小范围内贴底走行,开展海底多点采样与钻探等作业。
以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在本发明的保护范围之内,可以作任何形式的修改。

Claims (10)

1.一种浮游走行双模式载人潜水器,包括潜水器本体(1),其特征在于:所述潜水器本体(1)前部的下方安装有导流罩(2),导流罩(2)边缘通过夹紧装置(3)与潜水器本体(1)相对固定,夹紧装置(3)释放后,导流罩(2)脱离潜水器本体(1);所述潜水器本体(1)底部安装有走行轮(4),走行轮(4)通过折叠机构收纳至潜水器本体(1)的内部。
2.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述位于导流罩(2)内侧的潜水器本体(1)前端下部布置安装有勘探设备,包括有云台(11)、机械手(12)、采样篮(13)、以及灯光、摄像机。
3.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述导流罩(2)为透明材质,导流罩(2)构成潜水器本体(1)整体流线型外形的组成部分。
4.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述导流罩(2)为开口朝后的U型结构,导流罩(2)前顶部和后侧两臂端部分别由对应的夹紧装置(3)夹紧。
5.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述导流罩(2)上开设有开口朝上的卡槽(21),夹紧装置(3)穿过卡槽(21)并内外夹紧,在夹紧装置(3)释放后,导流罩(2)在自重作用下脱离。
6.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述夹紧装置(3)的具体结构为:包括安装于潜水器本体(1)上的驱动装置(32),驱动装置(32)输出端安装有伸缩杆(33),伸缩杆(33)向外穿过导流罩(2)的壁面,伸缩杆(33)外端头安装有压块(34),通过驱动装置(32)拉动伸缩杆(33),使得压块(34)配合驱动装置(32)从内外两个方向将导流罩(2)夹紧;所述驱动装置(32)通过线缆(31)与潜水器本体(1)的控制系统连接。
7.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述走行轮(4)设置有四组,其分别通过对应的液压系统进行折叠或展开,走行轮(4)为自驱动行走轮。
8.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述单组走行轮(4)的具体结构为:包括伸缩油缸(41),伸缩油缸(41)尾端与潜水器本体(1)转动连接;位于伸缩油缸(41)下方的潜水器本体(1)上转动安装有翻转板(42),翻转板(42)一侧边缘与潜水器本体(1)转动连接,翻转板(42)另一侧边缘处的上表面设置有凸耳(45),所述伸缩油缸(41)输出端与凸耳(45)转动连接;所述翻转板(42)下表面安装有转向电机(43),转向电机(43)底部的输出端安装有滚动电机(44);由滚动电机(44)构成自驱动行走轮。
9.如权利要求1所述的一种浮游走行双模式载人潜水器,其特征在于:所述夹紧装置(3)、折叠机构和走行轮(4)均与潜水器本体(1)的控制系统相连接。
10.一种权利要求1所述的浮游走行双模式载人潜水器的使用方法,其特征在于:包括如下步骤:
载人潜水器包括有浮游和走行两种模式;载人潜水器在抵达近底时,由浮游模式转换为走行模式,具体为:
夹紧装置(3)释放导流罩(2),使得导流罩(2)脱离潜水器本体(1),显露出包裹在导流罩(2)内侧的勘探设备;同时,折叠机构推动走行轮(4)向下伸出潜水器本体(1),走行轮(4)贴底后进行行走。
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