本發(fā)明涉及海洋聲學測量，具體涉及一種浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、光纖水聽器是一種基于光纖和光電子技術(shù)的水下聲信號傳感器，它能通過光學相干檢測將水下的聲波振動轉(zhuǎn)換成光信號，再通過光纖將光信號傳輸?shù)叫盘柼幚硐到y(tǒng)，以提取聲信號信息。與傳統(tǒng)的電信號水聽器相比，光纖水聽器具有靈敏度高、頻響特性好、抗電磁干擾能力強、適合遠距離傳輸和組網(wǎng)等優(yōu)點。由光纖水聽器組成的傳感器線列陣在海洋聲學測量領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而，長尺寸線列陣的水下展開及水平姿態(tài)保持，一直是困擾潛標式線列陣工程應(yīng)用的技術(shù)難題。

2、中國專利(公開號：cn110949642b)中公開了一種水下充油拖纜拖曳調(diào)節(jié)裝置，通過調(diào)節(jié)浮力調(diào)節(jié)器，改變其體積，進而改變整個拖曳調(diào)節(jié)裝置的俯仰，牽引拖纜上升和下沉，從而調(diào)節(jié)水下拖纜的深度，采用阻尼傘海流阻力和推進器混合動力，為拖纜提供沿纜長方向拉力，使水下線列陣探測系統(tǒng)正常工作和正常收放。阻尼傘上的蒙皮結(jié)構(gòu)接受海流作用為拖纜提供拉力，但其環(huán)繞推進器分布，推進器的尾流被約束在阻尼傘范圍內(nèi)，導致推進器所在位置的水流流暢分布紊亂，推進器工作效率較低，在拖纜上升時難以提供良好的推進輔助作用；另外，采用油囊的體積變化來調(diào)整浮力，需要在整個拖曳調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部設(shè)置一整套油液儲存、抽放元件，導致整個拖曳調(diào)節(jié)裝置質(zhì)量較大，自身負載較大，對推進器功率要求較高，而不利于拖曳系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靈活性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置及方法，于殼體末端設(shè)置相配合的限位筒和浮力筒，浮力筒在驅(qū)動元件作用下相對于限位筒滑動，從而改變浮力筒探出殼體的體積以改變整體浮力，實現(xiàn)上浮、下沉或漂浮的控制，浮力筒朝向推進器葉輪一端為球冠面，上浮過程中浮力筒球冠面靠近葉輪從而對葉輪運行尾流進行導向，提高推進器工作效率，從而提高上浮和張緊的效率，滿足快速調(diào)節(jié)傳感器線列陣位置的需求。

2、本發(fā)明的第一目的是提供一種浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，采用以下方案：

3、包括：

4、殼體，呈膠囊狀，遠離所連接電纜的一端為殼體末端，殼體末端安裝有錐形骨架；

5、浮力調(diào)節(jié)組件，包括與殼體同軸分布的浮力筒，浮力筒滑動配合殼體，浮力筒連接有伸縮件，浮力筒被伸縮件驅(qū)動時，能夠改變浮力筒探出殼體外的體積；浮力筒探出殼體的一端呈球冠面；

6、推進器，通過支架連接殼體以布置在錐形骨架內(nèi)，推進器的葉輪朝向球冠面；

7、迎流罩，以蒙皮固定于錐形骨架形成，呈與殼體同軸的喇叭狀，迎流罩與殼體末端間隔分布。

8、進一步地，所述球冠面為第一導流面，殼體的末端設(shè)有環(huán)繞浮力筒分布的曲面，作為第二導流面，球冠面和曲面同軸分布，共同形成葉輪的導流面。

9、進一步地，所述第二導流面為圍繞浮力筒分布的局部球面，第二導流面的徑向外沿與殼體外圓周壁平齊。

10、進一步地，所述殼體內(nèi)設(shè)有限位筒，限位筒一端開口分布于殼體末端，另一端封堵并配合有伸縮件，浮力筒與限位筒同軸分布，且成密封滑動配合。

11、進一步地，所述浮力筒內(nèi)部形成浮力空腔，浮力筒和限位筒的封堵端之間形成調(diào)壓腔，伸縮件一端固定于限位筒，另一端穿過調(diào)壓腔后連接于浮力筒。

12、進一步地，所述迎流罩內(nèi)部形成變截面通道，推進器葉片位于變截面通道內(nèi)，變截面通道的小直徑一端朝向殼體末端。

13、進一步地，所述迎流罩與殼體末端之間形成環(huán)形通道，以供葉片尾流在球冠面導引下穿過。

14、進一步地，所述殼體一端設(shè)有連接電纜的張力傳感器，并且殼體上安裝有光電滑環(huán)，電纜接入光電滑環(huán)。

15、本發(fā)明的第二目的是提供一種利用如第一目的所述浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置的工作方法，包括：

16、殼體首端通過電纜連接傳感器線列陣，迎流罩接受水流作用結(jié)合葉片反推力張拉電纜；

17、當需要傳感器線列陣上浮時，伸縮件推動浮力筒增加探出殼體外的體積，推進器運行，葉片形成的尾流被浮力筒的球冠面所引導，使傳感器線列陣上浮過程中推進器實現(xiàn)對電纜的同步張拉；

18、當需要傳感器線列陣下沉時，伸縮件牽拉浮力筒減小探出殼體外的體積，推進器不運行，傳感器線列陣及殼體利用自重作用下潛。

19、進一步地，所述推進器葉片形成的尾流從迎流罩和殼體末端的間隔區(qū)域排出，隨著伸縮件推動浮力筒，球冠面靠近葉片，增加對尾流的導引作用。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：

21、(1)針對目前上浮過程中推進器張緊效率較低的問題，于殼體末端設(shè)置相配合的限位筒和浮力筒，浮力筒在驅(qū)動元件作用下相對于限位筒滑動，從而改變浮力筒探出殼體的體積以改變整體浮力，實現(xiàn)上浮、下沉或漂浮的控制，浮力筒朝向推進器葉輪一端為球冠面，上浮過程中浮力筒球冠面靠近葉輪從而對葉輪運行尾流進行導向，提高推進器工作效率，從而提高上浮和張緊的效率，滿足快速調(diào)節(jié)傳感器線列陣位置的需求。

22、(2)迎流罩通過在錐形骨架上局部蒙皮構(gòu)成，迎流罩和殼體之間留有間隙，供推進器的尾流排出，結(jié)合浮筒表面的球冠、殼體的曲面導流效果，使得尾流能夠順利排出，提高推進器的運行效率。

23、(3)一般上浮過程中需要進行張拉，上浮時需要將浮力筒推出，浮力筒推出后能夠使復(fù)通的球冠靠近推進器，從而對推進器產(chǎn)生的尾流進行分流，能夠促進張拉時推進器的工作效率，二者之間協(xié)同作用，能夠提高上浮的效率。

24、(4)通過提高推進器的運行效率，能夠降低推進器的功率，還能降低推進器的噪聲，能夠減少對傳感器線列陣檢測的噪聲干擾。

技術(shù)特征：

1.一種浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述球冠面為第一導流面，殼體的末端設(shè)有環(huán)繞浮力筒分布的曲面，作為第二導流面，球冠面和曲面同軸分布，共同形成葉輪的導流面。

3.如權(quán)利要求2所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述第二導流面為圍繞浮力筒分布的局部球面，第二導流面的徑向外沿與殼體外圓周壁平齊。

4.如權(quán)利要求1所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述殼體內(nèi)設(shè)有限位筒，限位筒一端開口分布于殼體末端，另一端封堵并配合有伸縮件，浮力筒與限位筒同軸分布，且成密封滑動配合。

5.如權(quán)利要求4所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述浮力筒內(nèi)部形成浮力空腔，浮力筒和限位筒的封堵端之間形成調(diào)壓腔，伸縮件一端固定于限位筒，另一端穿過調(diào)壓腔后連接于浮力筒。

6.如權(quán)利要求1所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述迎流罩內(nèi)部形成變截面通道，推進器葉片位于變截面通道內(nèi)，變截面通道的小直徑一端朝向殼體末端。

7.如權(quán)利要求1所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述迎流罩與殼體末端之間形成環(huán)形通道，以供葉片尾流在球冠面導引下穿過。

8.如權(quán)利要求1所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置，其特征在于，所述殼體一端設(shè)有連接電纜的張力傳感器，并且殼體上安裝有光電滑環(huán)，電纜接入光電滑環(huán)。

9.一種如權(quán)利要求1-8中任一項所述浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置的工作方法，其特征在于，包括：

10.如權(quán)利要求9所述的浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置的工作方法，其特征在于，所述推進器葉片形成的尾流從迎流罩和殼體末端的間隔區(qū)域排出，隨著伸縮件推動浮力筒，球冠面靠近葉片，增加對尾流的導引作用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種浮力調(diào)節(jié)推進式水下展開裝置及方法，涉及海洋聲學測量技術(shù)領(lǐng)域，針對目前上浮過程中推進器張緊效率較低的問題，于殼體末端設(shè)置相配合的限位筒和浮力筒，浮力筒在驅(qū)動元件作用下相對于限位筒滑動，從而改變浮力筒探出殼體的體積以改變整體浮力，實現(xiàn)上浮、下沉或漂浮的控制，浮力筒朝向推進器葉輪一端為球冠面，上浮過程中浮力筒球冠面靠近葉輪從而對葉輪運行尾流進行導向，提高推進器工作效率，從而提高上浮和張緊的效率，滿足快速調(diào)節(jié)傳感器線列陣位置的需求。

技術(shù)研發(fā)人員：蘇常偉,王雪仁,高晟耀,滿佳,周濤,李建勇,李欣,張永琪,張海兵
受保護的技術(shù)使用者：中國人民解放軍92578部隊
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6