[发明专利]一种单桅杆式潜航器一体化进排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用内燃机为动力的水下近水面长航时、长航程无人潜航器的进排气系统，具体地说是一种单桅杆式潜航器一体化进排气装置。

背景技术

内燃机为动力的水下近水面长航时、长航程无人潜航器属于一种新型的水下机器人。水下机器人作为一种水下观测、作业平台，已经广泛应用在海洋、湖泊、水库、河流、大型容器等水下场所，在海洋科学研究、海洋工程、海洋资源勘探、救助打捞、渔业养殖、堤坝检修等水下场所得到了广泛的应用。

传统的水下机器人采用蓄电池或燃料电池或外接电源作为动力，使用过程中不需要从空气中吸入大量新鲜空气也不需要向空气中排放大量废气。因此，这种传统的水下机器人不需要进排气系统。这种传统的水下机器人无法实现水下高速度(仅为3-5节)、长航时(仅为十几小时)、长航程航行(仅为一两百海里)。而内燃机为动力的新型水下无人潜航器由于采用内燃机为动力，因而可以实现水下高速度(可达30节)、长航时(可达一个月或数月)、长航程航行(可达上千至数千海里)。

内燃机动力水下无人潜航器长时间在水下航行，而内燃机燃烧需要充足的氧气以及及时排出燃烧产生的废气，这就需要解决水下与水面之间的空气循环这个核心问题。此外，由于水面受到风等作用时会产生波浪，加上潜航器自身近水面定深航行的状态变化会导致桅杆进排气口经常淹没在水中为进排气带来危险。第三，内燃机工作过程中会产生大量热量，若不能及时散发热量则会引起内燃机功率大幅下降。最后，由于潜航器的尺度限制，则要求桅杆进排气装置具有体积小、强度大、流体阻力小的特点。

发明内容

为了解决水下无人潜航器由于安全可靠进排气需求导致的整体航行性能受限及内燃机系统功能受限等影响，本发明的目的在于提供一种单桅杆式潜航器一体化进排气装置。该进排气装置通过将进排气系统整合进单桅杆中，并按照翼型原理优化桅杆的外形，实现了结构紧凑、阻力小、强度大、水下进排气可靠的功能。

本发明的另一目的在于提供一种单桅杆式潜航器一体化进排气装置。该进排气装置有效地防止了水进入进、排气口。

本发明的再一目的在于提供一种单桅杆式潜航器一体化进排气装置。该进排气装置将热交换系统整合进单桅杆中，解决了水下无人潜航器的散热问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

(定稿后的权利要求内容)

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明将进气与排气装置组合在一起整合到桅杆中，并用可拆式复合材料导流罩包覆，形成适合水下无人潜航器使用的结构紧凑的小尺度桅杆，满足强度要求同时减少阻力。

2.本发明采用的进气挡板、排气挡板采用直流电机驱动，控制简单，实现了进排气装置与外界的及时隔绝。

3.本发明包含的热交换系统，通过风机抽风、散热铜管海水冷却最后回到进气筒内的装置解决了水下无人潜航器的散热问题。

4.本发明将进排气装置分为上下两部分，上部为可拆式桅杆下部为固定式底座，中间通过法兰连接并密封，实现了进排气装置的可拆卸功能。

5.本发明采用进气保护罩以及可上下自由滑动的进气浮阀，能够有效地防止水进入进气筒；

6.本发明采用的排气单向阀能够有效地防止水倒灌进排气筒。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2中的A-A剖面图；

图4为图2中B处的局部放大图；

图5为本发明的立体结构示意图；