[发明专利]一种深海水下机器人剩余浮力被动消除装置

说明书

本发明提供一种深海水下机器人剩余浮力被动消除装置，属于水下机器人技术领域，装置主体包括气囊、底板、阀、密封装置、压载固定螺栓、压载防脱杆、压载，可压缩气囊与底板一侧粘接，并且在底板另一侧具有水、气两个通路及相应的阀和密封装置，压载固定螺栓与底板相连，压载可安装到压载固定螺栓并通过压载防脱杆防止压载松脱，装置主体可通过固定孔安装到机器人载体上。本发明可实现无需任何外部控制的条件下，在预定深度被动地损失定量的浮力，消除深海水下机器人载体增加的剩余浮力，同时不破坏水下机器人在海面的正浮状态，并且浮力消除量可根据工作水深在机器人下水前进行调整，结构简单、使用方便。

技术领域

本发明涉及一种零消耗浮力调节装置，尤其涉及一种深海水下机器人剩余浮力被动消除装置，属于水下机器人的浮力调节领域。

背景技术

水下机器人广泛应用于海洋科考、海洋资源调查、海洋工程，特别是深海水下机器人已经成为人类探索海洋的重要工具。水下机器人在水下作业时，相比于水面海水密度增加以及机器人载体压缩，机器人所受的浮力会产生变化，会导致重力与浮力不平衡。一般深海水下机器人在工作深度浮力略大于重力，即产生剩余浮力，剩余浮力会影响载体垂向控制效果，为了保证深海水下机器人作业效果，需要通过一定手段来消除剩余浮力。

目前，消除剩余浮力主要有两种方式，一种是采用动力方式，通过执行机构产生向下的推力，或者机器人载体航行过程中产生向下的水动力，达到垂向受力平衡；另一种方式是减小机器人载体的排水体积或增加机器人载体重量，使浮力与重力重新平衡。使用动力方式会额外消耗一部分能量，主动调整载体的排水体积或增加载体重量需要复杂的机构及能量消耗。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有剩余浮力消除方式需要消耗额外能量及增加系统复杂程度的问题而提供不需要能量消耗的一种深海水下机器人剩余浮力被动消除装置。

本发明的目的是这样实现的：包括金属底板、设置在金属底板上端的气囊、设置在金属底板下端的压载固定螺栓、设置在压载固定螺栓上的压载，压载固定螺栓与气囊连通，所述压载固定螺栓上还设置有防止压载脱落的压载防脱杆，压载固定螺栓的端部中心位置设置有充气管接口，压载固定螺栓靠近底板的一端设置有密封装置，密封装置上设置有与压载螺栓连通的气阀和水阀，通过水阀进行充水或排水，通过气阀、充气管接口进行充气或排气。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述密封装置包括上下两个密封装置a和密封装置b组成，气阀设置在密封装置b上，水阀设置在密封装置a上。

2.所述金属底板上还设置有与机器人载体固连的固定孔和固定螺栓。

3.使用时首先将通过水阀向气囊中充入水，使用密封装置a对水进行密封，然后将气囊中的空气通过气阀、充气管接口排空，使用气筒通过充气管接口向气囊充入所需体积的空气，然后使用密封装置b对气体进行密封，然后将所需重量的压载装到压载固定螺栓上，锁止压载防脱杆。

4.所述气筒的充气管接头与充气管接口连接后实现气囊的充气，气筒为透明塑料材质，并标有以毫升为单位的刻度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明通过充气的气囊在压力环境下体积被压缩，减小了机器人的排水体积，从而实现了无需消耗额外能量的消除机器人剩余浮力。当机器人上浮到水面时，由于环境压力降低，气囊内气体体积膨胀，增加了机器人载体的排水体积，保证机器人在水面能够保持正浮状态。2.本发明可按照机器人工作深度进行配置，而不局限于某一固定深度。根据机器人目标工作深度，可提前估算载体将产生的剩余浮力大小，根据机器人在水面及工作深度保持正浮的约束条件，可计算出气囊需要的气体体积及压载重量。3.本发明结构紧凑，模块化程度高，容易在机器人上部署，可做为通用模块在不同类型、级别的深海水下机器人系统中应用。

附图说明

图1为水下浮力调节装置主体(未安装压载)。