一种抛弃式变浮力水下光电探测浮标的制作方法

1.本实用新型涉及到潜艇信息化装备和海洋浮标技术领域，特别涉及一种抛弃式变浮力水下光电探测浮标。


背景技术：

2.我国开展潜艇安全深度浮标类装备研究的单位主要有海军工程大学、国家海洋中心和中船重工七一七所等单位。
3.海军工程大学近年来成功地研制了抛弃式定位浮标，该定位浮标主要载荷是卫星导航模块，为水下潜航的潜艇提供即时位置信息；这种浮标通过潜艇诱饵发射管发射，利用自身的浮力露出海面，接收卫星导航信号，该设备结构相对简单，使用方便，与诱饵发射管共用发射管，节约了艇内空间，但是资源受限，定位归算精度不高。
4.同样的，国家海洋中心开展了抛弃式温盐深浮标的试验样机的研制，可以在潜艇的水下航行中测量海底600米以内的海水剖面数据，测量范围和准确度分别达到－2℃～35℃和
±
0.2℃。但由于浮筒动态数传技术、绕线工艺、信号处理技术等关键技术尚未突破，研究进展缓慢。
5.上述抛弃式浮标均为正浮力，不具备变浮力功能；同时搭载的功能模块分别为通信、卫导、温盐深等模块，不具备水下对空光电探测能力。


技术实现要素：

6.针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种可以实现变浮力，且能够在水下实现对空探测的浮标，以为对空警戒、上浮避碰等作战需求提供信息支持。
7.本实用新型提出的技术方案如下：
8.一种抛弃式变浮力水下光电探测浮标，包括壳体，所述壳体内依次设置有对空光电模块、变浮力模块和电子舱模块；
9.所述对空光电模块设置在所述壳体的一端，用于对周边海空域全方位的探测；
10.所述变浮力模块包括柱塞泵组件、铜管和皮囊，所述柱塞泵组件固定在所述壳体的中间位置，所述柱塞泵组件内装设有液压油；所述皮囊设置在所述壳体的另一端；所述柱塞泵组件通过铜管与所述皮囊相通；所述柱塞泵组件向所述皮囊内注入所述液压油或者从所述皮囊内抽取液压油，以改变所述皮囊的体积；
11.所述电子舱模块包括电池组、电路板组和光纤线团组，所述电池组为整个浮标供电，所述电路板组分别与对空光电模块和光纤线团组电连接，所述电路板组将所述对空光电模块采集的图像信息通过所述光纤线团组传输给潜艇指挥系统。
12.进一步的，所述对空光电模块包括光学保护窗口、镜头、成像探测器和图像处理器，所述图像处理器处理所述镜头、成像探测器采集的图像信息并将处理后的图像传输给所述电路板组；所述光学保护窗口伸出所述壳体的一端为球面结构。
13.进一步的，所述柱塞泵组件包括固定在所述壳体上的安装板和与所述安装板端面
固定的活塞缸；
14.所述安装板上间隔设置有两个轴承座；靠近所述对空光电模块一端的轴承座内安装有滚珠丝杠球轴承，所述滚珠丝杠球轴承内装设有滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副的一端通过联轴器对接有伺服电机，所述滚珠丝杠副的另一端连接有伸缩管；所述伸缩管通过滑动轴承设在另一个所述轴承座上，所述伸缩管至少部分的位于所述活塞缸内，所述伸缩管位于所述活塞缸内的一端安装有活塞；
15.所述活塞缸上设置有缸盖，所述缸盖上设置有可与所述铜管连接的流通口；所述液压油填充在所述活塞缸内；
16.所述伺服电机启动，通过所述滚珠丝杠副将转动运动转化成直线运动，使得伸缩管在所述活塞缸内来回带动所述活塞以实现将所述液压油注入所述皮囊或从所述皮囊内抽回。
17.进一步的，所述活塞上还设置有活塞导向环和唇形活塞密封圈。
18.进一步的，所述缸盖上还设置有压力传感器、单向阀和注油堵头。
19.进一步的，所述柱塞泵组件还包括用于防止滚珠丝杠副逆转的锁定装置，所述锁定装置的一端与所述安装板固定，所述滚珠丝杠副穿设所述锁定装置。
20.采用本技术方案所达到的有益效果为：
21.本方案提出的一种抛弃式变浮力水下光电探测浮标共用水声诱饵发射装置，不占用额外艇内资源；同时通过采用注射液压油的方式来改变皮囊的体积，从而实现整个浮标的上浮和悬浮；浮标搭载水下光电探测模块上浮至水下1米保持恒定深度，可使潜艇在水下安全深度隐蔽感知外部信息，为对空警戒、上浮避碰等作战需求提供信息支持。
附图说明
22.图1为浮标的使用状态流程图；这是你还浮标的具体使用方式。
23.图2为变浮力水下光电探测浮标的整体结构图。
24.图3为柱塞泵组件的结构示意图。
25.图4为缸盖的结构示意图。
26.其中：10壳体、21光学保护窗口、31柱塞泵组件、32活塞缸、 33锁定装置、40电子舱模块、41光纤线团组、100铜管、200皮囊、311安装板、312轴承座、313滚珠丝杠球轴承、314滚珠丝杠副、315 联轴器、316伺服电机、317伸缩管、318滑动轴承、319活塞、321 缸盖、322流通口、323压力传感器、324单向阀、325注油堵头。
具体实施方式
27.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
28.本实施例提供了一种抛弃式变浮力水下光电探测浮标，通过在水下释放浮标，浮标通过自身变浮力系统实现在水下深度的调节，在距离水面1～3米深处保持恒定深度，使浮标不用露出水面即可对水面及空中态势进行全方位探测感知。
29.参见图2，具体的，抛弃式变浮力水下光电探测浮标包括壳体10，在壳体10内依次设置有对空光电模块、变浮力模块和电子舱模块40。
30.需要注意的是，这里提及的壳体10为具有耐压密封结构的壳体，为其内部安装的各个零部件提供工作环境。
31.对空光电模块设置在壳体10的一端，主要用于对周边海空域全方位的探测。
32.具体的，对空光电模块包括光学保护窗口21、镜头、成像探测器和图像处理器，这里的光学保护窗口21主要用于起到保护作用，保证镜头、成像探测器能够顺利的采集到外部的图像信息；而图像处理器处理镜头、成像探测器采集的图像信息并将处理后的图像传输给电子舱模块40，从而实现信息的传输。
33.可选的，光学保护窗口21伸出壳体10的一端为球面结构，球面结构的窗口有利于促进整个浮标的上浮，减少上浮阻力。
34.变浮力模块为整个浮标的上浮提供有力的支持，具体的，变浮力模块包括柱塞泵组件31、铜管100和皮囊200，其中柱塞泵组件31 固定在壳体10的中间位置，同时在柱塞泵组件31内装设有液压油；而皮囊200设置在壳体10的另一端；柱塞泵组件31通过铜管100与皮囊200相通。
35.变浮力模块实现变浮力的原理为：利用柱塞泵组件31向皮囊200 内注入液压油或者从皮囊200内抽回液压油，使皮囊200的体积产生变化，从而改变了整个浮标的排水体积，从而实现对浮标浮力的调节。
36.在实施例中，柱塞泵组件31通过6mm铜管100与可变体积皮囊200密封连接，当柱塞泵组件31正向行程时，将液压油推进皮囊 200，浮标整体体积就增大，最终实现在水中悬浮；反之，柱塞泵组件31回程时，皮囊200内的液压油被抽回，皮囊200体积逐渐缩小，浮标得到正浮力继续上升。
37.电子舱模块40包括电池组、电路板组和光纤线团组41，电池组为整个浮标供电，即为壳体10内部的电子元件提供电力支持，电路板组分别与对空光电模块和光纤线团组41电连接，电路板组将对空光电模块采集的图像信息通过光纤线团组41传输给潜艇指挥系统。
38.参见图1，光纤线团组41可以理解为是由长度较长的微细光纤线围城的线圈；光纤线团组41是实现浮标与潜艇连接的连接线，具体指的是信号连接和物理连接，信号连接是指浮标通过光纤线团组41 实现图像信息的传输，而物理连接是指浮标通过光纤线实现与潜艇的连接，具体的使用过程中，在浮标完成了探测任务后，光纤线将会被切断，浮体与潜艇之间的物理连接中断，浮标中的变浮力模块进行自动调节使得浮标下沉，沉入海底自毁。
39.本方案通过采用注射液压油的方式来改变皮囊200的体积，从而实现整个浮标的上浮、下沉和悬浮；使得工作时，浮标搭载水下对空光电模块上浮至水下1米保持恒定深度，可使潜艇在水下安全深度隐蔽感知外部信息，为对空警戒、上浮避碰等作战需求提供信息支持；工作完成时，切断浮标与潜艇之间的连接，浮标自动下沉自毁。
40.下面对柱塞泵组件31的结构作进一步的介绍，以更加具体的阐述浮标变浮力的工作原理。
41.参见图3，柱塞泵组件31包括固定在壳体10上的安装板311和与安装板311端面固定的活塞缸32。
42.其中，安装板311上间隔设置有两个轴承座312；靠近对空光电模块一端的轴承座312内安装有滚珠丝杠球轴承313，滚珠丝杠球轴承313内装设有滚珠丝杠副314，滚珠丝杠副314的一端通过联轴器 315对接有伺服电机316，滚珠丝杠副314的另一端连接有伸缩管
317；伸缩管317通过滑动轴承318设在另一个轴承座312上，伸缩管317 至少部分的位于活塞缸32内，伸缩管317位于活塞缸32内的一端安装有活塞319。
43.活塞缸32具有缸盖321，缸盖321上设置有可与铜管100连接的流通口322；液压油填充在活塞缸32内；工作时，伺服电机316启动，通过滚珠丝杠副314将转动运动转化成直线运动，使得伸缩管 317在活塞缸32内来回带动活塞319以实现将液压油注入皮囊200 内或从皮囊200内抽回。
44.可选的，伺服电机316自带绝对式编码器，可以记录转动圈数，滚珠丝杠副314将伺服电机316旋转运动转化为活塞319在活塞缸 32内的直线运动时可以根据编码器以及滚珠丝杠副314的导程自动计算出活塞319所处的位置。
45.通过以上方式，实现对皮囊200体积大小的控制，从而实现了整个浮标变浮力的调节。
46.可选的，在活塞319上还设置有活塞导向环和唇形活塞密封圈，利用活塞导向环对活塞319起导向作用，唇形活塞密封圈实现对活塞319直线运动的密封。
47.参见图4，本实施例中，在缸盖321上还设置有压力传感器323、单向阀324和注油堵头325，这里的压力传感器323用于测量活塞缸 32内的液压油的压力；而单向阀324和注油堵头325便于向活塞缸32内注入液压油，即在使用浮标之前，需要向活塞缸32内注入液压油，注油时打开注油堵头325，采用专用压力泵通过单向阀324注油，注满油后安装注油堵头325，使得液压油保存到活塞缸32内。
48.本市实施例中，考虑到滚珠丝杠副314的传动效率较高，同时在工作时无法实现自锁，所以在安装板311上还设置有防止滚珠丝杠副 314逆转的锁定装置33，滚珠丝杠副314穿设锁定装置33，在滚珠丝杠副314转动到位后，通过锁定装置33挤压锁紧滚珠丝杠副314 的方式实现锁紧。
49.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。