一种深海隐蔽中继通信装置的制作方法

本发明涉及深海设备技术领域，尤其是一种深海隐蔽中继通信装置。

背景技术：

建设海洋强国是国家战略。2012年，党的十八大提出了“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的宏伟战略目标。开发海洋蓝色国土，拓展生存和发展空间已上升为世界沿海各国的国家战略。

海洋的研究、开发和利用离不开海洋工程装备。发展海洋工程装备，有利于从科学的角度支持国家海洋国土诉求，推进海洋强国战略。目前深海大型平台是海洋工程急需发展的装备之一。深海大型平台均搭载一个或多个AUV，但AUV在执行任务时，无法实现与深海大型平台远距离、高速率的隐蔽水声通信，导致深海大型平台无法了解AUV执行任务时的具体情况以及无法终止或改变AUV的探测任务。本专利为一种深海隐蔽中继通信装置，通过利用深海隐蔽中继通信装置的通信中继功能，实现了AUV在执行任务时，深海大型平台与AUV的远距离、高速率的隐蔽水声通信，从而使深海大型平台能够监控AUV执行任务的具体情况以及随时终止或改变AUV的探测任务，提高了AUV执行任务时的可控性以及保证了深海大型平台与AUV之间远距离数据传输的隐蔽性。

已经公开的“一种深海通信中继浮标”发明专利(CN 103112550A)，可实现深海大型平台与水面的通信、水下位置的实时校准等功能，但不具备水下通信的功能，不能实现深海运载平台与AUV之间的水声通信功能。

已经公开的“一种远距离水声通信的方法和装置”(CN 102122993A)，可实现水下远距离通信的功能，但存在以下不足(1)远距离通信需要通过水面浮标的无线电通信信道，隐蔽性较差；(2)没有采用深海水声信道，而是采用浅海水声信道，受海面反射影响较大，信道不稳定，噪声较大，通信距离近，通信质量难以保证；(3)由于通信距离较近，导致实现远距离传输时，需要的浮标装置数量较多；(4)浮标功能单一，不具备浮力调节能力。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海隐蔽中继通信装置，从而大大提高使用可靠性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海隐蔽中继通信装置，包括透水舱，所述透水舱的内部安装有伸缩油囊，所述透水舱的顶部安装有深度计和声速剖面仪，所述透水舱的底部延伸有矩形的壳体，所述壳体内从上往下依次分隔密封安装有浮力调节舱、耐压油箱、电子舱、耐压电池舱和声学全向换能器，所述伸缩油囊的底部伸出有耐压油管，所述耐压油管穿过浮力调节舱至耐压油箱中。

其进一步技术方案在于：

所述浮力调节舱内的耐压油管上安装有油泵和单向阀，所述油泵的一旁安装有电机，所述电机的输出端通过联轴器与油泵连接；所述油泵底部以及单向阀的输出部分之间通过管路安装有节流阀和电磁阀。

所述电子舱内部分别安装有电源控制模块、浮力调节模块和水声通信收发控制模块。

耐压电池舱内安装有多个高性能锂电池。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，主要用于深海大型平台与执行任务的AUV之间远距离、高速率的隐蔽水声通信。深海隐蔽中继通信装置主要由深度计、声速剖面仪、透水舱、浮力调节舱、耐压油箱、电子舱、电池舱和声学全向换能器组成。透水舱内布置伸缩油囊；浮力调节舱内布置电机、联轴器、油泵、节流阀、电磁阀、单向阀等非耐压设备；耐压油箱内储存液压油；电子舱内布置电源控制模块、浮力调节模块、水声通信收发控制模块等非耐压设备；电池舱内布置若干节高性能锂电池。深海隐蔽中继通信装置工作在深海声道轴附近，由于深海声道轴传播声线最密集，其携带的能量也最集中，因此深海声道轴附近的水声通信传输距离较远。正是由于深海声道轴附近的水声通信传输距离较远，深海隐蔽中继通信装置在深海声道轴附近布置间距可加大。深海隐蔽中继通信装置在工作过程中，由于深海海流较小，因此深海隐蔽中继通信装置工作时，其位置漂移在可承受范围内。

同时，本发明还具体如下优点：

(1)通信距离远：利用深海隐蔽中继通信装置处于深海声道轴的优势条件，能够实现深海大型平台与执行隐蔽任务的中大型AUV之间上百至上千公里的水声通信。

(2)通信速率高：利用深海隐蔽中继通信装置，能够实现深海大型平台与执行隐蔽任务的中大型AUV的远距离图像、数据及指令通信。

(3)隐蔽性好：即使深海隐蔽中继通信装置被发现，也不影响深海大型平台与执行隐蔽任务的中大型AUV自身的安全。

(4)成本低，可靠性好：深海隐蔽中继通信装置上的所有设备均为成熟产品，价格较低，可靠性好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作流程示意图。

其中：1、深度计；2、声速剖面仪；3、透水舱；301、伸缩油囊；4、耐压油管；5、浮力调节舱；501、电机；502、联轴器；503、油泵；504、节流阀；505、电磁阀；506、单向阀；6、耐压油箱；7、电子舱；701、电源控制模块；702、浮力调节模块；703、水声通信收发控制模块；8、耐压电池舱；801、高性能锂电池；9、声学全向换能器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本实施例的深海隐蔽中继通信装置，包括透水舱3，透水舱3的内部安装有伸缩油囊301，透水舱3的顶部安装有深度计1和声速剖面仪2，透水舱3的底部延伸有矩形的壳体，壳体内从上往下依次分隔密封安装有浮力调节舱5、耐压油箱6、电子舱7、耐压电池舱8和声学全向换能器9，伸缩油囊301的底部伸出有耐压油管4，耐压油管4穿过浮力调节舱5至耐压油箱6中。上述各个舱通过水密连接器与水密电缆连接。

浮力调节舱5内的耐压油管4上安装有油泵503和单向阀506，油泵503的一旁安装有电机501，电机501的输出端通过联轴器502与油泵503连接；油泵503底部以及单向阀506的输出部分之间通过管路安装有节流阀504和电磁阀505。

电子舱7内部分别安装有电源控制模块701、浮力调节模块702和水声通信收发控制模块703。

耐压电池舱8内安装有多个高性能锂电池801。

下面具体说明本发明各部件的作用：

深度计1——用于深海隐蔽中继通信装置在上浮、下潜过程中的深度测量及控制。

声速剖面仪2——用于深海隐蔽中继通信装置在上浮、下潜过程中测量声速剖面。

透水舱3——用于在深海高压环境下，保护伸缩油囊301，主要由高强度玻璃钢组成，是非水密耐压舱。

伸缩油囊301——用于在深海高压环境下，通过改变自身体积，来调节深海隐蔽中继通信装置的浮力。

耐压油管4——用于在深海高压环境下，液压油在伸缩油囊301和耐压油箱6之间的传输流动。

浮力调节舱5——用于布置电机501、联轴器502、油泵503、节流阀504、电磁阀505、单向阀506等非耐压设备，是水密耐压舱。

电机501——用于驱动油泵503，使油泵503能够正常工作。

联轴器502——用于连接电机501和油泵503。

油泵503——用于将耐压油箱6中的液压油输送给伸缩油囊301。

节流阀504——用于控制伸缩油囊301向耐压油箱6回流液压油的流量。

电磁阀505——用于控制伸缩油囊301和耐压油箱6之间耐压油管4的通断。

单向阀506——用于防止伸缩油囊301中的液压油回流到耐压油箱6中

耐压油箱6——用于深海隐蔽中继通信装置中液压油的存储，是水密耐压舱。

电子舱7——用于深海隐蔽中继通信装置布置电源控制模块701、浮力调节模块702、水声通信收发控制模块703等非耐压设备，是水密耐压舱。

电源控制模块701——用于控制深海隐蔽中继通信装置的电源供给。

浮力调节模块702——根据深度计1和声速剖面仪2的数据，判断深海声道轴的深度，从而调节深海隐蔽中继通信装置内伸缩油囊301中油量的多少(改变油囊的体积)，最终用来调节深海隐蔽中继通信装置的浮力，使其保持在深海声道轴附近。

水声通信收发控制模块703——用于控制深海隐蔽中继通信装置水声信号的接收、解码、校验及转发。

耐压电池舱8——用于深海隐蔽中继通信装置中高性能锂电池801的存放，是水密耐压舱。

高性能锂电池801——用于为深海隐蔽中继通信装置提供能源动力。

声学全向换能器9——用于深海隐蔽中继通信装置水声信号接收和转发。

深海隐蔽中继通信装置有三个工作状态，一是布放调整工作状态；二是水声通信收发中继状态；三是沉底自毁状态

(一)布放调整状态：当深海大型平台需要其所携带的中大型AUV执行隐蔽任务时，由中大型AUV携带若干个深海隐蔽中继通信装置(根据需要通信的距离来确定携带数量)。深海大型平台释放中大型AUV，中大型AUV按预定规划路线航行，并在预定规划的航行路线上布放若干个深海隐蔽通信装置(每个深海隐蔽通信装置都有其不同的地址)。深海隐蔽通信装置根据其所携带的深度计1和声速剖面仪2，判断深海声道轴的位置，并通过其所携带的浮力调节装置，调节自身浮力，使其保持在深海声道轴附近。

(二)水声通信收发中继状态：当中大型AUV在执行隐蔽任务过程中，需要与深海大型平台进行数据通信时，可由中大型AUV或深海大型平台任意一方发出水声通信信号。处于深海声道轴附近的深海隐蔽中继通信装置接收到水声信号时，进行解码、校验，校验正确，则将水声信号转发至下一个地址，即临近的下一个深海隐蔽中继通信装置，直至中大型AUV或深海大型平台的另一方接到到水声信号。深海隐蔽中继通信装置在解码校验中出错，则将数据丢弃，并向上一个地址，即临近的上一个深海隐蔽中继通信装置或水声信号的发送方，发送一个要求重发的水声信号，以保证数据传输的准确性。

(三)沉底自毁状态：当隐蔽任务执行完毕时，深海大型平台发送一个水声信号给临近的下一个深海隐蔽中继通信装置，深海隐蔽中继通信装置调节其自身浮力沉底自毁，并将则将水声信号转发至下一个地址，即临近的下一个深海隐蔽中继通信装置，直至所有深海隐蔽中继通信装置沉底自毁。或者深海隐蔽中继通信装置电能即将使用完毕，也会调节其自身浮力，沉底自毁。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。