[发明专利]一种可分离载荷的自主水下航行器

说明书

本发明涉及一种可分离载荷自主水下航行器，包括水下航行器本体和所述水下航行器载荷舱及其分离装置。载荷舱包括壳体，分离装置和载荷，分离装置由气动系统和弹簧分离器组成。本发明采用真空方式依靠载荷舱体连接处内外压力差连接载荷舱端部和航行器本体艏部，这种连接方式结构简单可靠。当自主水下航行器运行到载荷布放区域时，分离装置的气动系统启动，舱体连接处的真空环境释放，内外压力差减小，达到分离阈值后，弹簧分离器将载荷舱弹出。所述分离装置可使载荷舱分离迅速，姿态稳定且不易与航行器本体发生碰撞，提高了自主水下航行器载荷布放的安全性和稳定性，具有较高的实用意义。

技术领域

本发明属于水下航行器技术领域，具体涉及一种可分离载荷，完成载荷布放的自主水下航行器。

背景技术

海洋蕴含着丰富的资源，对人类的发展有至关重要的作用，作为探索海洋的重要手段，自主水下航行器的主要作用是作为一种潜水设备和运载工具供人类对海洋进行综合考察和研究并完成多种作业任务。在军事领域，自主水下航行器可以搭载不同类型的功能载荷，如水雷，探测器，水下预制武器等，并在预定区域进行隐蔽布放，完成监测或打击任务。目前水下航行器载荷的主要布放方式有以下几种，比如采用爆炸螺栓+转轴方式，这种方式需要载荷一端连接断开，转到特定角度范围后分离，这种方式较难控制，且分离后载荷具有一定的旋转角速度，容易与运载体发生碰撞，不能以较稳定的姿态下沉；比如采用载荷舱位于两段平衡舱中部的布置方式，两端平衡舱依靠进水增加重力实现下潜和分离，但是分离后的载荷舱前后端面形成钝形凸台，会增大航行阻力，降低航行器的续航能力，无法实现长航程布放。

为了提高自主水下航行器分离载荷的安全性和稳定性，实现功能载荷的有效布放，并使分离后的水下航行器仍然具有流线型外形，减小在水中的航行阻力，实现长航程布放，设计一种可分离载荷的自主水下航行器。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于在深海中执行载荷布放任务的自主水下航行器，它的载荷分离结构简单、控制方便，可以实现载荷以稳定姿态布放，具有良好的安全性和稳定性。

本发明中的自主水下航行器前部为载荷舱，用于装载载荷，后部为航行器本体，航行器本体具有探测传感器，能源系统，控制系统和推进系统，其可以作为运载体，将载荷舱运送到指定投放区域。载荷舱与航行器本体采用真空方式连接，在所述水下航行器下水前通过真空泵将所述载荷舱体内的真空室抽至真空，实现依靠舱体内外压力差使载荷舱与所述航行器本体艏部连接，这种连接方式的连接机构简单可靠，保证连接与分离的水密性与稳定性。

本发明中所述载荷舱的头部壳体外形与所述航行器本体的舱体艏部外形相同，外部线形都为椭圆曲线。载荷舱体内部包含载荷和分离装置，并固定于支架和隔离板上。所述载荷主要根据功能需求放置，所述分离装置由气动系统和弹簧分离器组成，所述气动系统与所述真空室采用隔离板隔开，使真空室的一端封闭及体积小化，有助于实现载荷舱与航行器本体的快速连接和分离。

本发明中气动系统主要由三通电磁阀，高压气瓶，电控模块组成。气动系统的三通电磁阀分别连接高压气瓶、舱体外部和真空室，通过电控模块控制电磁阀不同气路的开闭，来调整载荷舱与航行器本体艏部连接处真空室气压大小，从而改变载荷舱与航行器本体的连接和分离状态。其中所述高压气瓶中装有压缩的CO₂。

其中，装配载荷舱时，所述电控模块控制所述三通电磁阀气路为舱外与真空室内联通，采用气泵对真空室进行抽气，使其内部产生真空环境后，关闭三通电磁阀，保证其与外界隔离，使载荷舱与航行器本体处于连接状态，此时弹簧分离器处于被压缩状态，具有预弹力。载荷舱体分离时，电控模块控制三通电磁阀联通高压气瓶与真空室，高压气瓶内的压缩的CO₂充入真空室，室内真空状态转化为高压状态，当内部压强达到分离阈值时，弹簧分离器在弹力作用下推动载荷舱体与航行器本体分离。