一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置

1.本发明属于浮力材料固定及浮态调节的技术领域，具体涉及一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置。


背景技术：

2.随着国家对海洋工程装备及其相关部件国产化的大力发展，深潜用高强轻质固体浮力材料的研究得到了很大的重视。实现固体浮力材料的“全面国产化”和“市场扩大化”已经成为高强轻质泡沫材料研发人员的目标。目前大深度潜水器的浮力构件主要选用环氧基空心玻璃微珠复合固体浮力材料制作。潜水器的浮力构件通常安装在主结构上，潜水器的主结构一般采用铝合金、钛合金和部分不锈钢制造，金属材料的体积弹性模量均比环氧基空心玻璃微珠复合固体浮力材料高数十甚至上百倍。在大深度海水压力下，浮力构件的收缩变形远大于潜水器主结构收缩变形，如果浮力构件安装未能合理设计，轻则出现在大深度水压下潜水器浮力构件安装松动，重则出现浮力构件因安装引发的应力过大导致开裂。固体浮力材料是一种低密度、高强度、具有耐静水外压、耐海水腐蚀、低吸水率等特性的复合泡沫材料，是现代海洋深潜技术必不可少的基础性材料。也可以理解为海洋探测器在海水中进行探测、观察以及其他科学操作时，为其提供静浮力的固体材料。与传统浮力材料相比，密度小﹑耐压强度高﹑耐候性好﹑吸水率少﹑稳定性好的固体浮力材料，一经问世就在海洋技术领域显示出无可比拟的优势。此外，固体浮力材料还具有优异的可加工性能，通过锯﹑刨﹑车等加工手段，可加工成任意形状，满足实际使用要求，这不仅大大的提高了效率，而且节约了成本，解决了传统浮力材料不可再加工的特点，成为21世纪的新型特种海洋工程材料，广泛应用于深海运载和作业装备﹑海上石油系统﹑海洋调查监测系统﹑海洋采矿系统﹑浮标系统等海洋领域。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置。
4.本发明的目的通过如下技术方案来实现：
5.一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，包括浮力材料、气囊一、气囊二、气囊三、气囊四、导气管、风机、电机、数控电脑、水平仪及传感器；所述浮力材料通过螺丝固定在潜艇底板；浮力材料下方沿横向成对布置气囊一和气囊二，纵向成对布置气囊三和气囊四，四个气囊通过导气管与风机连接，电机与风机连接；在潜艇正下方的中心位置安装一个水平仪，水平仪示数通过传感器传到数控电脑，数控电脑通过水平仪的示数来控制风机对四个气囊的充、放气处理。
6.本发明还可以包括：
7.1、所述浮力材料的浮力要小于潜艇重力，四个气囊排水产生的浮力与浮力材料的浮力之和等于潜艇重力。
8.2、潜艇发生纵倾，数控电脑通过水平仪数据对风机下达充放气指令，通过风机改
变气囊三和气囊四的气体体积改变潜艇前后浮力大小。
9.3、潜艇发生横倾，数控电脑通过水平仪数据对风机下达充放气指令，通过风机改变气囊一和气囊二的气体体积改变潜艇左右浮力大小。
10.本发明的有益效果在于：
11.1、本发明够通过数控系统来实现潜艇的浮态调节，通过充放气以改变潜艇的浮力，可方便有效的进行操控。
12.2、本发明可以避免浮力材料的手动安装过程，使正浮状态更加精确。
附图说明
13.图1是本发明的整体示意图；
14.图2是本发明的主视图；
15.图3是本发明的左视图。
具体实施方式
16.下面结合附图对本发明做进一步描述。
17.结合图1为本发明的整体示意图，图2本发明的主视图，一种浮力材料固定及浮态调节机构装置平台包括：浮力材料1，气囊一2，气囊二3，气囊三4，气囊四5，导气管6，风机7，电机8，数控电脑9，水平仪10，传感器11。
18.所述的浮力材料1通过螺丝固定在潜艇底板，在浮力材料1下安装四个充气气囊，分别为图中的气囊一2、气囊二3、气囊三4、气囊四5。浮力材料1产生的浮力应略小于潜艇的总重力，已达到当气囊内有适量气体时，气囊和浮力材料1同时产生的浮力与潜艇总重力一致，从而实现潜艇的悬浮状态。在潜艇正下方安装一个水平仪10，水平仪10的作用是辅助潜艇实现正浮状态。气囊一2和气囊二3用于解决潜艇的横倾问题，气囊三4和气囊四5用于解决潜艇的纵倾问题。水平仪10示数通过传感器11传到数控电脑9，数控电脑9通过对数据的分析，最终以风机7的充气和放气实现气囊排水体积的变化，也就是实现潜艇不同位置浮力的改变。当潜艇处于前倾状态时，数控电脑9通过水平仪10数据对风机下达充放气指令，因潜艇处于前倾状态，表明潜艇前端重力大于浮力，而潜艇后端的重力小于浮力。此时，对气囊四5进行充气处理，增大排水体积以增大浮力。同理，对气囊三4进行放气处理，减小排水体积已减小浮力。须保证前端气囊冲入气体的量与后端气囊排出气体的量保持一致，因为要保证潜艇的总排水体积保持不变，从而保证潜艇的总浮力大小保持不变，由此保证潜艇始终处于悬浮状态。同理，横倾问题则是通过气囊一2和气囊二3的充放气来解决。通过分别解决潜艇的横倾和纵倾问题，最终实现潜艇的正浮状态。
19.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，其特征在于：包括浮力材料(1)、气囊一(2)、气囊二(3)、气囊三(4)、气囊四(5)、导气管(6)、风机(7)、电机(8)、数控电脑(9)、水平仪(10)及传感器(11)；所述浮力材料(1)通过螺丝固定在潜艇底板；浮力材料(1)下方沿横向成对布置气囊一(2)和气囊二(3)，纵向成对布置气囊三(4)和气囊四(5)，四个气囊通过导气管(6)与风机(7)连接，电机(8)与风机(7)连接；在潜艇正下方的中心位置安装一个水平仪(10)，水平仪(10)示数通过传感器(11)传到数控电脑(9)，数控电脑(9)通过水平(10)仪的示数来控制风机(7)对四个气囊的充、放气处理。2.根据权利要求1所述的一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，其特征在于：所述浮力材料(1)的浮力要小于潜艇重力，四个气囊排水产生的浮力与浮力材料(1)的浮力之和等于潜艇重力。3.根据权利要求1所述的一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，其特征在于：潜艇发生纵倾，数控电脑(9)通过水平仪(10)数据对风机(7)下达充放气指令，通过风机(7)改变气囊三(4)和气囊四(5)的气体体积改变潜艇前后浮力大小。4.根据权利要求1所述的一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，其特征在于：潜艇发生横倾，数控电脑(9)通过水平仪(10)数据对风机(7)下达充放气指令，通过风机(7)改变气囊一(2)和气囊二(3)的气体体积改变潜艇左右浮力大小。

技术总结
本发明涉及一种浮力材料固定及浮态调节的充气平衡装置，包括浮力材料、气囊一、气囊二、气囊三、气囊四、导气管、风机、电机、数控电脑、水平仪及传感器；所述浮力材料通过螺丝固定在潜艇底板；浮力材料下方沿横向成对布置气囊一和气囊二，纵向成对布置气囊三和气囊四，四个气囊通过导气管与风机连接，电机与风机连接；在潜艇正下方的中心位置安装一个水平仪，水平仪示数通过传感器传到数控电脑，数控电脑通过水平仪的示数来控制风机对四个气囊的充、放气处理。本发明够通过数控系统来实现潜艇的浮态调节，通过充放气以改变潜艇的浮力，可方便有效的进行操控。本发明可以避免浮力材料的手动安装过程，使正浮状态更加精确。使正浮状态更加精确。使正浮状态更加精确。


技术研发人员：郭春雨 郭洋 韩阳 王世民 徐鹏 汪永号 叔渤洋 吴延园 钱洪奎 高铭辰
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/4/5