一种全海深自主采样器瞬时膨胀自回收式上浮装置的制作方法

本实用新型涉及一种浮力调节装置，尤其是利用爆炸式全海深自主采样器上浮装置。

背景技术：

目前常用的海洋潜器压力调节装置通常采用增大油囊体积变大浮力，即通过电机减速器——滚珠丝杆——活塞方式压缩液压油，再利用液压油挤压油囊，从而使油囊排水体积变大，达到控制海洋潜器所受浮力大小。一般情况，该种方式能够比较准确的调节海洋潜器浮力大小。然而由于水下环境的不可预知性，海洋潜器在上浮过程中可能会被障碍物卡住，造成电机空转耗尽蓄电池电量的极端情况。因此，针对此种极端情况必须设计一种辅助装置能够帮助海洋潜器在电池电量耗尽的情况下迅速自主上浮。

技术实现要素：

本实用新型针对现有海洋潜器的浮力调节装置的不足，提供了一种全海深自主采样器瞬时膨胀自回收式上浮装置。

本实用新型解决其技术问题采用的方案是：

本实用新型包括加热系统、限位系统以及浮力控制系统。

所述加热系统设置在液压缸内，包括直线电机、联轴器、锥形密封盖、自由水密封板、固体氧化钙以及传热板；直线电机输出轴和锥形密封盖通过联轴器连接，初始状态时，锥形密封盖将自由水密封板的通口堵住；自由水密封板上方为自由水；自由水密封板下方设置有传热板，传热板上放置有固体氧化钙，硝酸铵放置在活塞以及传热板之间的空腔区域内。

所述的限位系统包括限位块磁铁、限位块和活塞磁铁；所述的活塞磁铁由活塞磁铁垫片卡在活塞周向的沟槽中，液压缸在靠近油囊一端的沿周向开有用于放置限位块的通孔，每个限位块靠近液压缸中心一端都装有限位块磁铁，所述的通孔最外处设置有堵头，通孔刚好与下落后的活塞沟槽相对应；液压缸在通孔的下方沿周向设有圆形凸台，圆形凸台能够使活塞向下运动时对其进行轴向限位，保证限位块能够有足够时间响应动作。

所述的浮力控制系统包括与液压缸相接的油囊；液压油在活塞的压缩下挤压油囊，从而油囊的排水体积变大，使装置所受浮力变大，迅速自主上浮。

进一步说，限位块磁铁外朝向缸体一侧装有限位块磁铁垫片。

本实用新型具有的有益效果是：

本实用新型利用硝酸铵受热分解，产生大量气体，该化学反应迅速，能够在极短时间内完成，推动活塞快速向下运动，将液压缸内的液压油快速压入油囊，使油囊体积迅速膨胀，装置所受海水浮力迅速增大，从而使该装置在水下迅速自主上浮。

本实用新型提出的限位系统动作通过活塞磁铁与限位块磁铁之间的磁力驱动，触发方式简单可靠，适用于深海作业的海洋潜器。

本实用新型的加热装置通过直线电机向上提升锥形密封盖，从而自由水能够从流入装有固体氧化钙的空腔区域内，固体氧化钙与水化学反应产生大量热量，不需要外界能源的输入，非常适合深海作业。

附图说明

图1是本实用新型的初始状态图；

图2是本实用新型的工作状态图；

图3是本实用新型的工作流程图；

图4是本实用新型液压缸的剖视图；

图5是本实用新型自由水密封板及锥形密封盖装配结构图；

图6是本实用新型限位系统的结构图；

图中：1-自由水，2-自由水密封板，3-固体氧化钙，4-传热板，5-活塞密封圈，6-活塞，7-堵头，8-油囊，9-液压油，10-限位块密封圈，11-限位块磁铁垫片，12-限位块磁铁，13-限位块，14-活塞磁铁，15-活塞磁铁垫片，16-硝酸铵，17-传热板密封圈，18-液压缸，19-自由水密封板密封圈，20-联轴器，21-直线电机，22-锥形密封盖，23-氢氧化钙固体，24-油囊螺纹接口，25-圆形凸台，26-堵头螺纹接口，27-传热板安装槽，28-自由水密封板安装槽。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实用新型包括加热系统、限位系统、浮力控制系统，其中：

加热系统包括直线电机、联轴器、锥形密封盖、锥形挡板、固体氧化钙以及传热板。本实用新型的检测器在监测到蓄电池的电量达到设定值时，控制器给直线电机发出驱动信号，直线电机运转将锥形密封盖向上提升，从而自由水能够通过自由水密封板流入装有固体氧化钙的空腔区域内，固体氧化钙与水反应后产生大量热量。再利用传热板良好的导热性能有效的将热量传导到盛有硝酸铵的空腔区域内。

限位系统包括液压缸、堵头、限位块磁铁垫片、限位块磁铁、限位块、活塞磁铁、活塞磁铁垫片。活塞沿着液压缸内壁向下运动至一定位置时，液压缸内壁加工有圆形凸台会对活塞轴向产生限位作用使活塞停在此处。然后活塞磁铁会吸引限位块磁铁至活塞沟槽内，限位块会将活塞周向限位。

浮力控制系统包括油囊。液压油在活塞的压缩下挤压油囊，从而油囊的排水体积变大，使装置所受浮力变大，迅速自主上浮。

实施例：如图1所示，是本装置的初始状态：检测器、控制器以及直线电机21形成电路回路。直线电机21输出轴和锥形密封盖22通过联轴器20连接在一起，初始状态时锥形密封盖22将自由水密封板2的通口堵住，自由水密封板2卡在自由水密封板安装槽28内。自由水密封板2与液压缸18之间安装有自由水密封板密封圈19，保证初始状态下自由水1不会流入固体氧化钙3所在的空腔区域内。硝酸铵16放置在活塞5以及传热板4之间的空腔区域内，传热板4卡入传热板安装槽27，同样活塞5以及传热板4与液压缸17之前都分别安装有活塞密封圈5和传热板密封圈17。液压缸18在靠近油囊8一端的周向开有6个用于放置限位块13的通孔，每个限位块13靠近液压缸18中心一端都装有限位块磁铁12，并且由于限位块磁铁12较脆易碎，因此其外表面装有限位块磁铁垫片11。液压缸18和堵头7之间通过螺纹连接，堵头7作用在于能够保证限位块13不会滑出液压缸18。硝酸铵16在受热达到分解条件，反应剧烈，迅速推动活塞向下运动。活塞磁铁14不可能迅速将限位块磁铁12吸引至其所在沟槽内，因此本实用新型在液压缸18靠近油囊8一端的内孔沿周向加工出圆形凸台，圆形凸台能够使活塞6向下运动时对其进行轴向限位，保证限位块13能够有足够时间响应动作。

如图2所示，是本装置的工作状态图：锥形密封盖22在电机作用下向上运动，自由水1通过自由水密封板2的开口进入到固体氧化钙3所在的空腔区域内，并且与固体氧化钙3发生化学反应，放出大量热量，且生成氢氧化钙固体23。热量由传热板4传到硝酸铵16，硝酸铵16受热分解放出气体，硝酸铵16所在的空腔区域内气压升高，推动活塞6迅速向下运动至液压缸18内孔圆形凸台处即被轴向限位。同时，周向6个限位块13所在的限位块磁铁12在活塞磁铁14的作用下运动至活塞6沟槽处，活塞6在液压缸18中即被完全限位。油囊8即可持续保持膨胀状态，保证装置的浮力持续大于重力。

如图3所示，是本装置的工作流程图：检测器持续监测蓄电池的剩余电量并作出判断。如果检测出剩余电量低于设置值时，控制器给直线电机21驱动信号，直线电机21工作，锥形密封盖22在直线电机21的作用下动作，自由水2进入固体氧化钙3所在的空腔区域内与固体氧化钙3产生化学反应放热。达到硝酸铵16分解的温度后，硝酸铵16分解放出气体推动活塞6运动。活塞6运动至，限位块13动作对活塞6进行限位。

如图4所示是液压缸剖视图：液压缸整体为中空圆筒结构，液压缸——油囊螺纹接口24、液压缸——堵头螺纹接口26分别是液压缸18与油囊8的连接螺纹孔、液压缸18与堵头7的连接螺纹孔，圆形凸台25作用在于活塞6在向下运动时，对其轴向限位作用。

如图5所示为自由水密封板及锥形密封盖装配结构图，锥形密封盖22由4个相同的锥形体固连在十字形支架上，十字形支架焊接空心圆柱筒侧面上，装置在工作时，直线电机21只需将空心圆柱筒向上提，自由水密封板2上4个锥形孔对应的锥形密封盖22即被同时提起。

如图6所示为限位系统的结构图，活塞6以及限位块13在将活塞磁铁14、限位块磁铁12装入后，通过活塞磁铁垫片15、限位块磁铁垫片11将其卡住，限位块13配有限位块密封圈10。限位块13的另一端开有螺纹孔，其作用在于装置回收后，人工能够通过该螺纹孔将限位块13拉出，使活塞6复位至初始状态。

本实用新型提出的全海深自主采样器瞬时膨胀自回收式上浮装置，通过检测器监测蓄电池剩余电量，在监测到剩余电量达到设定值时，触发加热系统加热。并将热量传给硝酸铵，使硝酸铵受热后分解产生气体推动活塞向下运动压缩液压油9，使油囊体积迅速膨胀。装置所受海水浮力迅速增大，从而使该装置在水下迅速自主上浮。