水下应急自动上浮装置的制作方法

1.本发明涉及水下无人航行器，特别涉及水下应急自动上浮装置。


背景技术：

2.随着科技的发展，已出现用于执行水下任务的水下无人航行器。目前，水下无人航行器在水中工作时，当发生故障时(例如，与陆地通信中断无法恢复等)可能下沉至水底，不便于打捞。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，本发明提供一种水下应急自动上浮装置，该装置包括化学反应腔室、设置于化学反应腔室的水溶性间隔件以及气囊。化学反应腔室具有第一化学药品室和第二化学药品室，水溶性间隔件的一个部分面向第一化学药品室，水溶性间隔件的另一个部分面向第二化学药品室，水溶性间隔件遇水后使第一化学药品室和第二化学药品室相连通以触发化学反应并产生气体。气囊设置在自动上浮装置的外围部位，且与化学反应腔室连通以接收化学反应产生的气体。
4.优选地，水下应急自动上浮装置具有内舱和外舱，外舱和内舱之间设有气路连通口，内舱被构造成化学反应腔室，气囊设于外舱的顶部且与外舱连通。优选地，气路连通口处设有滤网。
5.进一步地，内舱设有与外界连通的进水口，进水口用于将水引流至水溶性间隔件。优选地，还包括设置于进水口的泄压阀，泄压阀被构造成将预设压力的水引流至水溶性间隔件。
6.具体地，水下应急自动上浮装置整体呈柱形且包括前侧板、后侧板、外周壳体以及内周壳体。外周壳体和内周壳体均从前侧板延伸至后侧板，且内周壳体位于外周壳体的内侧。外周壳体和内周壳体之间的腔体限定为外舱，内周壳体内侧的腔体限定为内舱。气路连通口设置于内周壳体的顶部，且靠近前侧板。其中，前侧板与外周壳体可拆卸地密封连接。
7.具体地，进水口设置于内舱对应的后侧板。
8.在一些实施方式中，水溶性间隔件从前侧板延伸至后侧板。
9.在一些实施方式中，水溶性间隔件平行于后侧板设置于内舱中，第一化学药品室和第二化学药品室位于水溶性间隔件的前侧；前侧板和水溶性间隔件之间设有阻隔件，阻隔件隔断第一化学药品室和第二化学药品室。
10.具体地，第一化学药品室容纳硫酸铝，第二化学药品室容纳碳酸氢钠或碳酸钠中的至少一种化学物质。
11.本发明的特点及优点包括：
12.本发明提供的水下应急自动上浮装置包括装置主体、气囊和水溶性间隔件，该装置主体具有与气囊连通的化学反应腔室，水溶性间隔件设置于化学反应腔室，水溶性间隔件的一个部分面向第一化学药品室，水溶性间隔件的另一个部分面向第二化学药品室。水
溶性间隔件遇水溶解使得第一化学药品室和第二化学药品室连通，位于第一化学药品室的第一化学药品与位于第二化学药品室的第二化学药品接触反应生成气体，该气体进入气囊使其膨胀。本发明提供的水下应急自动上浮装置的化学反应腔室进水后，将自动发生化学反应生成气体。气囊膨胀后，产生大量浮力，使水下无人航行器上浮至水面。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1是本发明提供的一种水下应急自动上浮装置的结构示意图；
15.图2是本发明提供的另一种水下应急自动上浮装置的结构示意图。
16.附图标记说明：
17.100-水下应急自动上浮装置；
18.12-水溶性间隔件，14-第一化学药品室，15-气路出口，16-第二化学药品室，18-气囊；
19.20-内舱，21-阻隔件，22-气路连通口，23-内周壳体，24-滤网，25-进水口，26-泄压阀，27-第一化学药品，28-第二化学药品，29-连通室；
20.30-外舱，31-前侧板，32-后侧板，33-外周壳体，34-密封件，35-台阶。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.本发明提供一种水下应急自动上浮装置100，该装置包括气囊18和与气囊18连通的化学反应腔室。化学反应腔室用于提供化学反应场所，该化学反应生成的气体可进入气囊18。在一些实施例中，化学反应腔室具有第一化学药品室14、第二化学药品室16，第一化学药品室14和第二化学药品室16彼此独立、隔离，化学反应腔室中还设置水溶性间隔件12。水下应急自动上浮装置100包括位于第一化学药品室14的第一化学药品27，以及位于第二化学药品室16的第二化学药品28。其中，水溶性间隔件12遇水后使第一化学药品室14和第二化学药品室16自然地连通以触发化学反应并产生气体。水下应急自动上浮装置100设有与化学反应腔室连通的气路出口15，气路出口15设置于装置100的外围部位，气囊18设置于气路出口15处，化学反应腔室中的化学反应产生的气体通过气路出口15进入气囊18。水下应急自动上浮装置100固定至水下无人航行器，当水下无人航行器故障时，气囊18膨胀使水下无人航行器上浮至水面。
23.参见图1，在一些实施例中，水下应急自动上浮装置100包括装置主体，装置主体所限定的至少部分腔体被构造成化学反应腔室。装置主体不局限于某种具体的形状。在一些实施例中，装置主体呈柱状，装置主体所限定的腔体的横截面形状为方形、圆形、椭圆形等
规则或不规则形状。具体地，装置主体包括前侧板31、后侧板32，以及设置于前侧板31和后侧板32之间的外周壳体33。在一些实施例中，前侧板31、后侧板32及外周壳体33所限定的腔体的横截面形状为圆形，该腔体为化学反应腔室。后侧板32固定连接至外周壳体33的一端，前侧板31可拆卸地连接至外周壳体33的另一端。
24.在一些实施例中，水下应急自动上浮装置100包括设置于装置主体内侧的水溶性间隔件12、第一化学药品27和第二化学药品28。水溶性间隔件12的一个部分(例如顶部)面向第一化学药品室14，另一个部分(例如底部)面向第二化学药品室16，水溶性间隔件12将装置主体的腔体分隔为用于容纳第一化学药品27的第一化学药品室14和用于容纳第二化学药品28的第二化学药品室16。其中，第一化学药品27和第二化学药品28接触后可反应生成气体。水溶性间隔件12从前侧板31延伸至后侧板32，例如，水溶性间隔件12沿装置主体的轴线方向延伸。水溶性间隔件12可将第一化学药品室14和第二化学药品室16分隔为两个体积相等的腔室。在一些实施例中，可根据反应需要来决定两种化学药品的填充量，从而布置水溶性间隔件12分隔出合适体积的第一化学药品室14和第二化学药品室16用于容纳化学药品。
25.水下应急自动上浮装置100还包括与装置主体的腔体连通(即与化学反应腔室连通)的气囊18。具体地，在一些实施例中，装置主体设有与其腔体连通的气路出口15，位于装置主体外侧的气囊18设置于气路出口15处。更具体地，参见图1，气路出口15设置于外周壳体33上。优选地，气路出口15和气囊18设置于外周壳体33的顶部。
26.在一些实施例中，装置主体设有与其腔体连通的进水口25，位于装置主体外侧的水可通过进水口25进入其腔体内部。水溶性间隔件12遇水溶解使得第一化学药品室14和第二化学药品室16连通，第一化学药品27和第二化学药品28接触后可反应生成气体，该气体进入气囊18。气囊3膨胀，产生大量浮力，使水下无人航行器上浮至水面。
27.在一些实施例中，进水口25设置于后侧板32，进水口25可直接与第一化学药品室14和第二化学药品室16中的一者连通。参见图1，进水口25设置于限定第二化学药品室16的部分后侧板32，进水口25与第二化学药品室16连通。在一些实施例中，水下应急自动上浮装置100还包括设置于进水口25的泄压阀26，泄压阀26将预设压力的水引流至水溶性间隔件12。泄压阀26具有开启阈值，当泄压阀26两侧的压力差大于等于开启阈值时，泄压阀26开启。泄压阀26的一侧与化学反应腔室连通，例如与第二化学药品室16连通；另一侧位于水中。当泄压阀26两侧的压力差大于等于开启值时，泄压阀26开启，外界的水经过泄压阀26进入第二化学药品室16，水溶性间隔件12遇水溶解，第一化学药品27和第二化学药品28接触后反应生成气体。水下无人航行器在水下正常运行时，所处的水深未达到泄压阀26的开启阈值，泄压阀26处于关闭状态。当水下无人航行器故障或通讯中断后下沉，下沉至水深达到泄压阀26的开启阈值，泄压阀26开启。
28.在一些实施例中，可用电动阀代替泄压阀26。当水下无人航行器在水下运行故障时，可触发电动阀自动开启，使外界的水进入化学反应腔室。
29.在一些实施例中，第一化学药品27和第二化学药品28反应生成的气体为co2。具体地，第一化学药品27和第二化学药品28中的一者为硫酸铝，另一者为碳酸氢钠或碳酸钠中的至少一种。例如，第一化学药品27为硫酸铝，第二化学药品28为碳酸氢钠或碳酸钠中的至少一种。硫酸铝、碳酸氢钠、碳酸钠皆为无色晶体状物质，常态下为细小颗粒晶体或粉末状，
易溶于水。铝离子和碳酸根或者碳酸氢根都会发生双水解的反应，水解产物为氢氧化铝和碳酸，碳酸不稳定分解产生水和二氧化碳。化学反应式具体如下：
30.al2(so4)3+6nahco3＝3na2so4+2al(oh)3↓
+6co2↑
31.al2(so4)3+3na2co3+3h2o＝3na2so4+2al(oh)3↓
+3co2↑
32.硫酸铝与碳酸氢钠或碳酸钠在水的作用下发生吸热化学反应，短时间内产生大量co2。优选地，硫酸铝、碳酸氢钠、碳酸钠为粉末状，有利于快速溶解于水中，更有利于快速反应生成气体。
33.前侧板31可拆卸地连接至外周壳体33的前端，便于往化学药品室14、16中添加化学药品。在一些实施例中，外周壳体33的前端端部设有螺纹孔，前侧板31与外周壳体33通过螺栓连接。在一些实施方式中，外周壳体33还包括设置于其前端的台阶35，台阶35与前侧板31通过螺栓螺母可拆卸连接。台阶35与前侧板31还可通过卡扣等其他常见的可拆卸连接方式进行连接。
34.在一些实施例中，前侧板31与外周壳体33间设有密封件34，可避免水从前侧板31与外周壳体33之间的缝隙流入化学反应腔室。外周壳体33的端部设有环形凹槽，密封件34安装于该环形凹槽内。可替代地，该环形凹槽还可设置于前侧板31。在一些实施例中，为加强密封效果，气囊18与气路出口15的连接处还填充有密封胶，可防止水从该连接处进入装置主体的内腔。同样，泄压阀26与进水口25的连接处也填充有密封胶，可防止水从该连接处进入装置主体的内腔。
35.在一些实施例中，继续参考图1，水下应急自动上浮装置100的装置主体还包括设置于外周壳体33内侧的内周壳体23，内周壳体23在前侧板31和后侧板32之间延伸，内周壳体23一端固定至后侧板32。内周壳体23将外周壳体33、前侧板31和后侧板32共同限定的腔体分隔为外舱30和内舱20。其中，位于外周壳体33与内周壳体23之间的腔体为外舱30，位于内周壳体23内侧的腔体为内舱20。内舱20被构造成化学反应腔室，即水溶性间隔件12设置于内舱20，将内舱20分隔为上下两个化学药品室14、16。具体地，内周壳体23的横截面形状为圆环形，内周壳体23和外周壳体33同轴设置。
36.内周壳体23设有气路连通口22，内舱20通过气路连通口22与外舱30连通。具体地，气路连通口22为设置于内周壳体23的开口。例如，气路连通口22设置于内周壳体23的顶部。第一化学药品27和第二化学药品28在内舱20中反应生成的气体经过气路连通口22进入外舱30，经外舱30缓冲后进入气囊18。内舱20内化学药品剧烈反应时，内舱20内的气压快速升高。外舱30与气囊18直接连通，气体经外舱30后进入气囊18有利于缓解气压急剧上升对气囊18的冲击力。通过设置内舱20、外舱30可显著提升水下应急自动上浮装置100的可靠性。为了提高缓冲作用，气路连通口22与气路出口15相隔一定的轴向距离。例如，气路连通口22靠近前侧板31，气路出口15位于外周壳体33的中部或靠近后侧板32。在一些实施例中，气路连通口22与气路出口15在径向上相对设置。
37.在一些实施例中，水下应急自动上浮装置100还包括设置于气路连通口22的滤网24，气体经过滤网24过滤后进入外舱30。设置滤网24不仅对气体起到过滤作用，还可缓冲气体。气路连通口22和滤网24设置在靠近可拆卸的前侧板31的位置，便于对滤网24进行更换。
38.请参照图2，在一些实施例中，内舱30内设有阻隔件21和水溶性间隔件12，阻隔件21和水溶性间隔件12将内舱30分隔为3个独立的腔体，分别为第一化学药品室14、第二化学
药品室16及连通室29。水溶性间隔件12的一个部分(例如前侧上部)面向第一化学药品室14，另一个部分(例如前侧下部)面向第二化学药品室16，再一个部分(例如后侧部)面向连通室29，水溶性间隔件12遇水溶解后，三个独立的腔体相互连通。具体地，水溶性间隔件12将内舱30分隔为沿轴向分布的前段和后段，其中前段靠近前侧板31。阻隔件21沿轴向延伸，将前段分隔为第一化学药品室14和第二化学药品室16。优选地，水溶性间隔件12平行设置于前侧板31和后侧板32之间，阻隔件21轴向延伸地设置于内舱30的前段。例如，阻隔件21设置于内舱30的前段，且与阻隔件21呈t形分布。水经泄压阀26进入连通室29，水溶性间隔件12遇水溶解后，第一化学药品室14、第二化学药品室16通过连通室29连通，第一化学药品室14和第二化学药品室16接触后反应生成气体。
39.根据本发明的多种实施方式，水溶性间隔件12具体可以是富含淀粉的压制品。
40.本发明提供的水下应急自动上浮装置100包括装置主体、气囊18和水溶性间隔件12，该装置主体具有与气囊18连通的化学反应腔室，水溶性间隔件12设置于化学反应腔室并分隔出第一化学药品室14、第二化学药品室16。水溶性间隔件12遇水溶解使得第一化学药品室14和第二化学药品室16连通，位于第一化学药品室14的第一化学药品27与位于第二化学药品室16的第二化学药品接触反应生成气体，该气体进入气囊18使其膨胀。也就是说，水下应急自动上浮装置100的化学反应腔室进水后，将自动发生化学反应生成气体。气囊18膨胀后，产生大量浮力，使水下无人航行器上浮至水面。
41.以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件发明的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

技术特征：
1.一种水下应急自动上浮装置，其特征在于，包括：化学反应腔室，所述化学反应腔室具有相互隔离的第一化学药品室和第二化学药品室；设置于所述化学反应腔室的水溶性间隔件，水溶性间隔件的一个部分面向第一化学药品室，水溶性间隔件的另一个部分面向第二化学药品室，其中，所述水溶性间隔件遇水后使第一化学药品室和第二化学药品室相连通以触发化学反应并产生气体；以及气囊，所述气囊设置在所述自动上浮装置的外围部位，且与所述化学反应腔室连通以接收所述化学反应产生的气体。2.根据权利要求1所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述水下应急自动上浮装置具有内舱和外舱，所述外舱和内舱之间设有气路连通口；所述内舱被构造成所述化学反应腔室；所述气囊设于所述外舱的顶部且与所述外舱连通。3.根据权利要求2所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述气路连通口处设有滤网。4.根据权利要求3所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述内舱设有与外界连通的进水口，所述进水口用于将水引流至所述水溶性间隔件。5.根据权利要求4所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，还包括设置于所述进水口的泄压阀，所述泄压阀被构造成将预设压力的水引流至所述水溶性间隔件。6.根据权利要求5所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述水下应急自动上浮装置整体呈柱形且包括前侧板、后侧板、外周壳体以及内周壳体；所述外周壳体和内周壳体均从前侧板延伸至后侧板，且所述内周壳体位于所述外周壳体的内侧；所述外周壳体和内周壳体之间的腔体限定为所述外舱，所述内周壳体内侧的腔体限定为所述内舱；所述气路连通口设置于所述内周壳体的顶部，且靠近所述前侧板；其中，所述前侧板与所述外周壳体可拆卸地密封连接。7.根据权利要求6所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述进水口设置于所述内舱对应的后侧板。8.根据权利要求7所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述水溶性间隔件从前侧板延伸至后侧板。9.根据权利要求7所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述水溶性间隔件平行于所述后侧板设置于所述内舱中；所述第一化学药品室和第二化学药品室位于所述水溶性间隔件的前侧；所述前侧板和所述水溶性间隔件之间设有阻隔件，所述阻隔件隔断所述第一化学药品室和第二化学药品室。10.根据权利要求9所述的水下应急自动上浮装置，其特征在于，所述第一化学药品室容纳硫酸铝，所述第二化学药品室容纳碳酸氢钠或碳酸钠中的至少一种化学物质。

技术总结
本发明涉及水下应急自动上浮装置，该装置包括化学反应腔室、设置于所述化学反应腔室的水溶性间隔件以及气囊。化学反应腔室具有第一化学药品室和第二化学药品室，水溶性间隔件的一个部分面向第一化学药品室，水溶性间隔件的另一个部分面向第二化学药品室，水溶性间隔件遇水后使第一化学药品室和第二化学药品室相连通以触发化学反应并产生气体。气囊设置在自动上浮装置的外围部位，且与化学反应腔室连通以接收化学反应产生的气体。本发明提供的水下应急自动上浮装置的化学反应腔室进水后，将自动发生化学反应生成气体。动发生化学反应生成气体。动发生化学反应生成气体。


技术研发人员：张旭 祝思伟 吴文华 廖飞 高俊 熊振宇
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/6/14