一种声学基阵水下自展开与折叠装置的制作方法

1.本发明涉及水下作业器具技术领域，特别涉及一种自展开与折叠装置。


背景技术：

2.近年来，各国围绕着海洋权益和海洋资源的竞争愈发激烈，新型的无人自主探测平台，如深海uuv，水下滑翔器、剖面浮标等备受科学家和使用者的青睐，此类无人自主探测平台往往成本较低廉，布放、打捞方便，可实现长期、连续、高效观测。对于大部分水下无人设备而言声呐都是作为其主要的探测方式，而水听器是声呐的重要部件之一。根据需要，通常可以将若干个水听器按一定规律排列，形成所需的指向和提高水声系统信噪比的水听器阵。
3.水听器阵要完全展开需要很大的空间，不利于布放和打捞，增加水听器阵的数量可以提高探测效率和精度，但这就需要更大的展开空间。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：针对需求，提供一种声学基阵水下自展开与折叠装置。
5.本发明的技术方案是：一种声学基阵水下自展开与折叠装置，包括：密封舱体、活塞舱体、活塞杆和折叠杆组。
6.活塞舱体与密封舱体密封连接；活塞杆的一端位于活塞舱体内，与活塞舱体滑动配合；
7.沿活塞舱体的周向均匀间隔分布有多个能够相对活塞舱体向外展开和向内折叠的折叠杆组；多个水听器分布在所述折叠杆组中的折叠杆上；
8.初始状态，密封舱体内气压与大气压平衡，活塞杆在活塞舱体内部弹簧作用下处于最大伸长位置，此时折叠杆组处于完全折叠状态。
9.入水后，活塞杆在水压作用下，沿活塞舱体向下运动，并带动折叠杆组向外伸展展开，使分布在所述折叠杆组中折叠杆上的水听器形成水听器阵。
10.进一步地，活动支座和固定支座采用焊接方式分别与活塞杆、活塞舱体连接，并尽可能留加工余量在焊接后进行再加工，保证安装完成后活动支座、固定支座同一折叠杆组方向上的连接面基本平行。
11.在上述方案的基础上，具体的，密封舱体内同轴安装有导杆；活塞舱体与密封舱体的安装面设有第二密封圈；活塞舱体内沿轴向依次放置第一弹簧、滑块以及第二弹簧，其中第一弹簧套装在所述导杆上，一端与所述导杆底部轴肩抵触，滑块为t型且大端向下与第一弹簧另一端接触，第二弹簧套接在所述滑块上；第二弹簧的底部与滑块的轴肩抵触，顶部与活塞杆抵触。
12.活塞杆与活塞舱体的接触面处设有第一密封圈，设置挡片将活塞杆限位在活塞舱体内。安装完成后第一弹簧、第二弹簧应具有一定压缩量，保证在初始状态下仅受弹簧作用时折叠杆组中的折叠杆能完全收缩。
13.在上述方案的基础上，进一步的，在密封舱体上设置气密螺钉，安装处设有第三密封圈。密封舱体可以通过打开气密螺钉，保证在岸上时内外气压平衡，防止受温度影响时气压变化导致折叠杆无法展开。
14.在上述方案的基础上，进一步的，滑块的大端将所述活塞舱体内部分为上下两个舱体，所述滑块上加工有用于连通上下两个舱体的透气孔。
15.在上述方案的基础上，具体的，折叠杆组包括：第一折叠杆、第二折叠杆、第三折叠杆以及第四折叠杆；第一折叠杆与第二折叠杆上分别固定套接有第二接头，第一折叠杆与第二折叠杆的两端分别连接第一接头；第三折叠杆与第四折叠杆上分别固定套接有第二接头，第三折叠杆与第四折叠杆的一端均连接有第一接头。
16.第一折叠杆一端的第一接头与第二折叠杆上的第二接头通过销轴连接；第一折叠杆上的第二接头与第三折叠杆上的第一接头通过销轴连接；第三折叠杆上的第二接头与第四折叠杆上的第一接头通过销轴连接；第二折叠杆一端的第一接头与第四折叠杆上的第二接头通过销轴连接。
17.第一折叠杆另一端的第一接头通过销轴与活动支座连接，第二折叠杆另一端的第一接头通过销轴与固定支座连接；在所述第二折叠杆和第四折叠杆上均设置有水听器。
18.在上述方案的基础上，进一步的，在密封舱体设置第二密封圈的沟槽内、滑块的最大圆柱面上、活塞杆设置第一密封圈的沟槽内均涂抹有润滑油。
19.有益效果：
20.(1)本发明通过水下无人设备释放或者人工放入水下一定深度，其密封舱体内含有一定空气，通过水压驱动及弹簧可以自行实现水听器阵的展开和折叠，在岸上时，折叠杆自动收缩，大大节约了甲板空间和人员操作难度，同时利于放置、吊装及布放。装置入水后，折叠杆在水压作用下自动展开，到达一定水深后折叠杆完全展开形成水听器阵。本发明节约了甲板空间，降低了人员操作的难度，吊装、转运和布放安全性高。
21.(2)本发明采用水压和弹簧驱动的形式，不含复杂机构及元器件，可自主展开和折叠，可靠性高，成本低廉，并且可重复使用。
22.(3)本发明采用折叠杆的形式，具备大延展比的特点，展开后长度大，单方向上能布置更多水听器。
23.(4)本发明适用水深范围广，通过调节弹簧刚度，可控制该声学基阵水下自展开与折叠装置完全展开时的工作水深。
24.(5)本发明装置结构简单，安装及拆卸便捷，利于维修、排查故障、更换零部件。
附图说明
25.附图1是本发明的完全折叠状态示意图；
26.附图2是本发明的展开过程示意图；
27.附图3是本发明的完全展开状态示意图；
28.附图4是本发明的完全折叠状态的局部剖视图i；
29.附图5是本发明的完全折叠状态的局部剖视图ii；
30.附图6是本发明中滑块的结构示意图；
31.其中：1-密封舱体、2-活塞舱体、3-导杆、4-滑块、5-活塞杆、6-第一折叠杆、7-第二
折叠杆、8-第三折叠杆、9-第四折叠杆、10-固定支座、11-活动支座、12-第一接头、13-第二接头、14-第一密封圈、15-第二密封圈、16-第三密封圈、17-销轴、18-螺钉、19-挡片、20-气密螺钉、21-第一弹簧、22-第二弹簧。
具体实施方式
32.下面将结合附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。
33.实施例1：
34.该声学基阵水下自展开与折叠装置，包括：密封舱体1、活塞舱体2、活塞杆5、折叠杆组、固定支座10以及活动支座11。
35.活塞舱体2与密封舱体1密封连接；活塞杆5的一端位于活塞舱体2，与活塞舱体2滑动配合，活塞杆5的另一端与活动支座11连接；固定支座10固定在活塞舱体2上，本例中固定支座10固定安装在活塞舱体2顶部开口处。
36.沿活塞舱体2的周向均匀间隔分布有多个能够相对活塞舱体2向外展开和向内折叠的折叠杆组，折叠杆组中的折叠杆分别与固定支座10、活动支座11连接；通过活塞杆5的伸缩带动折叠杆组向内折叠以及向外展开；若干个水听器分布在折叠杆组中的折叠杆上。
37.如图1所示，初始状态，密封舱体1内气压与大气压平衡，活塞舱体2内部的弹簧有一定的预压缩量，活塞杆5在弹簧作用下处于活塞舱体2的最顶端，即此时活塞杆5处于最大伸长长度，各折叠杆组处于完全折叠状态。
38.如图2、3所示，该装置入水后，随着深度增大水压增大，当外界水压达到一定值时将推动活塞杆5沿活塞舱体2轴向向下运动，并带动折叠杆组向外伸展展开，到达一定水深后折叠杆组完全展开，此时水深增加折叠杆不再继续动作，由此展开形成水听器阵。
39.实施例2：
40.在实施例1的基础上，进一步的：
41.参见附图4、6，密封舱体1内通过螺钉同轴安装有导杆3；活塞舱体2下端的轴肩通过螺钉18与密封舱体1连接，活塞舱体2与密封舱体1的对接面设有第二密封圈15。活塞舱体2内放置第一弹簧21、滑块4以及第二弹簧22，其中：第一弹簧21在重力作用下下滑套接在导杆3上(即第一弹簧21的下端与导杆3底部的轴肩抵触，上端与滑块4抵触)，滑块4为t型且大头向下，与第一弹簧2顶部接触；滑块4的大头与活塞舱体2滑动配合；第二弹簧22套接在滑块4上，第二弹簧22的底部与滑块4的轴肩抵触，顶部与活塞杆5抵触。
42.滑块4的大头将活塞舱体2内部分为上下两个舱体，为保证上下两个舱体的气压平衡，在滑块4上加工有用于连通上下两个舱体的透气孔；如图6所述，可以在滑块4的中心加工中心孔作为透气孔。
43.参见附图5，活塞杆5与活塞舱体2的接触的圆周面上设有第一密封圈14；挡片19通过螺钉固定在活塞舱体2的开口端，设置挡片19的目的是将活塞杆5限位在活塞舱体2内，防止活塞杆5脱出。安装完成后第一弹簧21、第二弹簧22应具有一定压缩量，保证在初始状态下仅受弹簧(包括第一弹簧21、第二弹簧22)作用时活塞杆5完全伸出，折叠杆组中的折叠杆处于完全折叠状态。
44.在密封舱体1上设置气密螺钉20，气密螺钉20安装处设有第三密封圈16。可在入水前、出水后打开气密螺钉20，保证在岸上时密封舱体1内外气压平衡，保证活塞杆5运动可
靠，防止受温度影响时气压变化导致折叠杆无法展开。
45.参见附图3，折叠杆组包括：第一折叠杆6、第二折叠杆7、第三折叠杆8以及第四折叠杆9；在第二折叠杆7以及第四折叠杆9上均设置有水听器。
46.其中第一折叠杆6与第二折叠杆7的杆身上分别固定套接有第二接头13，第一折叠杆6以及第二折叠杆7的两端均分别连接有第一接头12；第三折叠杆8与第四折叠杆9的杆身上分别固定套接有第二接头13，第三折叠杆8与第四折叠杆9的一端均连接有第一接头12。
47.第一折叠杆6一端的第一接头12与第二折叠杆7上的第二接头13通过销轴17连接；第一折叠杆6上的第二接头13与第三折叠杆8上的第一接头12通过销轴17连接；第三折叠杆8上的第二接头13与第四折叠杆9上的第一接头12通过销轴17连接；第二折叠杆7一端的第一接头12与第四折叠杆9上的第二接头3通过销轴17连接。
48.第一折叠杆6另一端的第一接头12通过销轴17与活动支座11连接，第二折叠杆7另一端的第一接头12通过销轴17与固定支座10连接。
49.上述方案中，在密封舱体1设置第二密封圈15的沟槽内、滑块4的最大圆柱面上、活塞杆5设置第一密封圈14的沟槽内均涂抹有润滑油。
50.活动支座11和固定支座10采用焊接方式分别与活塞杆5、活塞舱体2连接，并尽可能留加工余量在焊接后进行再加工，保证安装完成后活动支座11、固定支座10同一折叠杆组方向上的连接面基本平行。
51.实施例3：
52.在实施例2的基础上，进一步的：
53.该声学基阵水下自展开与折叠装置的组装过程为：
54.(1)将导杆3通过螺钉固定安装在密封舱体1内。
55.(2)在密封舱体1密封圈沟槽内均匀涂抹润滑脂，将第二密封圈15放入沟槽内；将活塞舱体2通过螺钉18与密封舱体1连接。
56.(3)将第一弹簧21顺着活塞舱体2顶部的缺口放入，让其自由滑落到最底部；将滑块4最大的圆柱面上均匀涂抹润滑脂，将其大头朝下放入活塞舱体2顶部的缺口，滑块4将自然滑落并与第一弹簧21接触。随后将第二弹簧22放入活塞舱体2顶部的缺口，使其下落并与滑块4接触。
57.(4)将两个第一密封圈14套入活塞杆5上对应的沟槽中，并涂抹润滑脂；将活塞杆5压入活塞舱体2内，将挡片19通过螺钉18安装在固定支座10上，过程中通过外力保持活塞杆5压入活塞舱体2中，直至挡片19安装完成，外力撤销后活塞杆5在第一弹簧21、第二弹簧22作用下顶住挡片19。
58.(5)将第一折叠杆6与第二折叠杆7上分别固定套接第二接头13，第一折叠杆6与第二折叠杆7的两端分别连接第一接头12；第三折叠杆8与第四折叠杆9上分别固定套接第二接头13，第三折叠杆8与第四折叠杆9的一端均连接第一接头12。
59.(6)第一折叠杆6一端的第一接头12与第二折叠杆7上的第二接头13通过销轴17连接；第一折叠杆6上的第二接头13与第三折叠杆8上的第一接头12通过销轴17连接；第三折叠杆8上的第二接头13与第四折叠杆9上的第一接头12通过销轴17连接；第二折叠杆7一端的第一接头12与第四折叠杆9上的第二接头3通过销轴17连接。
60.(7)第一折叠杆6另一端的第一接头12通过销轴17与活动支座11连接，第二折叠杆
7另一端的第一接头12通过销轴17与固定支座10连接。即完成一个方向的折叠杆组的组装。
61.(8)本实施例中包含四个方向共四个折叠杆组，重复第5、6、7步安装过程，完成剩余折叠杆组的安装。
62.(9)将第三密封圈16套入气密螺钉20对应沟槽，并涂抹润滑脂；将气密螺钉20旋入密封舱体1对应的螺纹孔。
63.该声学基阵水下自展开与折叠装置的工作过程为：
64.组装完成的声学基阵水下自展开与折叠装置入水前，打开气密螺钉20使内外气压平衡，拧上气密螺钉20后吊放入水，随着水深加大活塞杆在水压作用下向下运动，带动折叠杆伸展，到达一定水深后折叠杆完全展开，此时水深增加折叠杆不再继续动作，此时形成水听器阵。
65.从水下回收声学基阵水下自展开与折叠装置时，随着水深减小水压减小，活塞杆5在弹簧作用下向上运动，直至活塞杆5与挡片19接触，活塞杆5将不再向上继续运动，此时折叠杆处于完全折叠状态。
66.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

技术特征：
1.一种声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，包括：密封舱体(1)、活塞舱体(2)、活塞杆(5)和折叠杆组；所述活塞舱体(2)与所述密封舱体(1)密封连接；所述活塞杆(5)的一端位于所述活塞舱体(2)内，与活塞舱体(2)滑动配合；沿活塞舱体(2)的周向均匀间隔分布有多个能够相对活塞舱体(2)向外展开和向内折叠的折叠杆组；多个水听器分布在所述折叠杆组中的折叠杆上；初始状态下，所述密封舱体(1)内气压与大气压平衡，所述活塞杆(5)在活塞舱体(2)内部弹簧作用下处于最大伸长位置，此时所述折叠杆组处于完全折叠状态；入水后，所述活塞杆(5)在水压作用下，沿所述活塞舱体(2)向下运动，并带动所述折叠杆组向外伸展展开，使分布在所述折叠杆组中折叠杆上的水听器形成水听器阵。2.如权利要求1所述的声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，所述密封舱体(1)内同轴安装有导杆(3)；所述活塞舱体(2)内沿轴向依次放置有第一弹簧(21)、滑块(4)以及第二弹簧(22)，其中所述第一弹簧(21)套装在所述导杆(3)上，一端与所述导杆(3)底部轴肩抵触，所述滑块(4)为t型且大端向下与所述第一弹簧(21)另一端接触；所述第二弹簧(22)套接在所述滑块(4)上；所述第二弹簧(22)的底部与滑块(4)的轴肩抵触，顶部与活塞杆(5)抵触；设置挡片(19)将所述活塞杆(5)限位在所述活塞舱体(2)内。3.如权利要求2所述的声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，所述活塞舱体(2)与所述密封舱体(1)的安装面设有第二密封圈(15)；所述活塞杆(5)与所述活塞舱体(2)的接触面处设有第一密封圈(14)。4.如权利要求1或2所述的声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，在所述密封舱体(1)上设置气密螺钉(20)，气密螺钉(20)的安装处设有第三密封圈(16)。5.如权利要求2所述的声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，所述滑块(4)的大端将所述活塞舱体(2)内部分为上下两个舱体，所述滑块(4)上加工有用于连通上下两个舱体的透气孔。6.如权利要求1或2所述的一种声学基阵水下自展开与折叠装置，其特征在于，所述活塞杆(5)伸出所述活塞舱体(2)端的端部与固接活动支座；所述活塞舱体(2)上固接所述固定支座(10)；所述折叠杆组包括：第一折叠杆(6)、第二折叠杆(7)、第三折叠杆(8)以及第四折叠杆(9)；所述第一折叠杆(6)与所述第二折叠杆(7)上分别固定套接有第二接头(13)，所述第一折叠杆(6)与所述第二折叠杆(7)的两端分别连接第一接头(12)；所述第三折叠杆(8)与所述第四折叠杆(9)上分别固定套接有第二接头(13)，所述第三折叠杆(8)与所述第四折叠杆(9)的一端均连接有第一接头(12)；所述第一折叠杆(6)一端的第一接头(12)与所述第二折叠杆(7)上的第二接头(13)通过销轴(17)连接；所述第一折叠杆(6)上的第二接头(13)与所述第三折叠杆(8)上的第一接头(12)通过销轴(17)连接；所述第三折叠杆(8)上的第二接头(13)与所述第四折叠杆(9)上的第一接头(12)通过销轴(17)连接；所述第二折叠杆(7)一端的第一接头(12)与所述第四折叠杆(9)上的第二接头(3)通过销轴(17)连接；所述第一折叠杆(6)另一端的第一接头(12)通过销轴(17)与所述活动支座(11)连接，
所述第二折叠杆(7)另一端的第一接头(12)通过销轴(17)与所述固定支座(10)连接；在所述第二折叠杆(7)和第四折叠杆(9)上均设置有水听器。

技术总结
本发明涉及水下作业器具技术领域，特别涉及一种自展开与折叠装置。一种声学基阵水下自展开与折叠装置，其技术方案是：活塞舱体与密封舱体密封连接；活塞杆的一端位于活塞舱体，另一端与活动支座连接；固定支座固定在活塞舱体上；折叠杆组中的折叠杆分别与固定支座、活动支座连接；水听器阵安装在折叠杆组中的第二折叠杆和第四折叠杆上；初始状态，密封舱体内气压与大气压平衡，活塞杆在弹簧作用下处于活塞舱体的最顶端，此时折叠杆组处于完全折叠状态；入水后，活塞杆在水压作用下，沿活塞舱体向下运动，并带动折叠杆组向外伸展展开。本发明采用水压和弹簧驱动的形式，不含复杂机构及元器件，可自主展开和折叠，可靠性高，成本低廉，并且可重复使用。并且可重复使用。并且可重复使用。


技术研发人员：袁瑞 刘方 吴文辉 产斯志 屈建飞
受保护的技术使用者：宜昌测试技术研究所
技术研发日：2022.11.22
技术公布日：2023/5/4