一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体

1.本发明涉及海洋工程技术领域，具体而言，尤其涉及一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体。


背景技术：

2.水下拖曳技术是伴随着水下设备或者仪器开发等相关领域的发展而兴起的，广泛应用于海洋科学研究、水下探测救援、军事活动侦查等领域。
3.就目前而言，几乎所有的水下拖曳体装置的研制都是专项专制模式，无法通用，而且装置的体积较大、结构复杂，使用的水下拖曳装置也只能搭载指定的单一探测设备，功能单一，更换维修十分不便，极容易造成资源浪费，因此被贴上“一次性产品”的标签，增加水下探测及开发的成本，目前大部分拖曳体无法实现自航，而且只能对指定深度处的海洋信息进行探测，不能对不同深度海洋环境进行探测。


技术实现要素：

4.根据上述提出的拖曳体体积大、成本高、拆卸不便、无法自航和无法探测不同深度的技术问题，而提供一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体。本发明主要利用可调节偏转角度的翼板在水中上下移动，控制下水深度，通过控制螺旋桨的转速和转向调整拖曳体在水下的转艏，利用内部设置的蓄电池和船体上的脐带缆的电能为拖曳体自航提供动力。
5.本发明采用的技术手段如下：
6.一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体，包括：拖曳装置部和供电部，所述拖曳装置部包括拖曳主体、翼臂、翼板和螺旋桨，在所述拖曳主体的两侧均固定连接有所述翼臂和所述翼板，所述翼板位于所述翼臂与所述拖曳主体之间空隙处，两侧所述翼臂底部分别连接有所述螺旋桨。
7.所述供电部包括蓄电池、步进电机和调速电机，所述蓄电池和所述步进电机安装在所述拖曳主体内部，所述步进电机通过同步带ii与两侧所述翼板上的传动杆齿带轮连接，所述调速电机安装在两侧所述翼臂前端内部，所述调速电机通过同步带i与所述螺旋桨轴连接。
8.进一步地，所述蓄电池分别与所述步进电机和调速电机电连接，所述步进电机与船上的脐带缆电连接，所述调速电机与所述脐带缆电连接。
9.进一步地，所述拖曳装置部底部连接探测装置部，所述探测装置部包括接引链、挂载轴、悬挂链和探测单元，两侧所述翼臂底部均连接一个所述接引链，两个所述接引链的另一端分别与两条所述悬挂链的一端连接，在两条悬挂链之间拆卸安装有若干个所述挂载轴，所述探测单元安装在挂载轴上，所述探测单元内部放置探测设备。
10.进一步地，所述拖曳装置部还包括设有通孔的拖曳块，所述拖曳块固定在所述拖曳主体上方，所述拖曳装置部通过所述拖曳块上的通孔与船体上的拖缆连接。
11.进一步地，所述拖曳主体、所述翼板、所述翼臂和所述探测单元外形均为流线型结构，所述拖曳主体上部为凸形弧面，下部为平面与凹形弧面拼接结构，所述翼板上部为弧形结构，所述翼臂上部为凸形弧面与平面拼接结构，下部为平面与凹形弧面拼接结构。
12.进一步地，所述翼臂下方焊接耳朵型通孔，并在所述翼臂后端腔体内部填充泡沫。
13.进一步地，所述拖曳主体内还设置有配重块。
14.进一步地，所述拖曳主体、所述翼臂、所述翼板、所述接引链和所述挂载轴的材质为316不锈钢。
15.进一步地，所述悬挂链由若干个带有中心孔的横档链环连接而成。
16.进一步地，所述挂载轴为两端带有矩形凹槽以及圆形通孔的细长圆柱杆。
17.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
18.1、本发明提供的一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体，通过设置可调节偏转角度的翼板，在步进电机作用下，减小横摇，实现了在水中上下移动，控制下水深度，通过在翼臂底部设置螺旋桨，使拖曳体在船航速较高的情况下，增大前进动力，实现自航，减少拖缆张力，防止拖缆破断，可调节自航的航速和转艏。
19.2、本发明提供的一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体，采用探测装置部与拖曳装置部分离的结构，便于维修更换，减少了设备安装拆卸的工作量，探测装置部与拖曳装置部采用流线型设计，降低了拖曳体的整体体积，探测装置部的立体式拖曳结构，通过调节探测单元的间距可同时探测不同水深处的海洋信息，也可根据探测需求，安装不同数量及类型的探测设备进行探测，提高了拖曳体的应用范围和利用率，降低了探测成本，具有良好的经济效益。
20.基于上述理由本发明可在海洋工程等领域广泛推广。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明所述的一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体结构图。
23.图2为本发明所述的一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体的拖曳装置部结构图。
24.图3为本发明所述的一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体的探测装置部结构图。
25.图中：1、拖曳块；2、拖曳主体；3、翼臂；4、翼板；5、螺旋桨；6、接引链；7、挂载轴；8、探测单元；9、悬挂链。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
29.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
31.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
32.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
33.实施例1
34.如图1～3所示，本发明提供了一种可实现自航用于不同深度探测的水下拖曳体，包括：探测装置部、拖曳装置部和供电部，所述拖曳装置部包括拖曳块1、拖曳主体2、翼臂3、翼板4和螺旋桨5，所述拖曳主体2、所述翼板4和所述翼臂3均为流线型结构，所述拖曳主体2上部为凸形弧面，下部为平面与凹形弧面拼接结构，所述翼板4上部为弧形结构，所述翼臂3上部为凸形弧面与平面拼接结构，下部为平面与凹形弧面拼接结构，且在所述翼臂3下方焊
接耳朵型通孔。
35.所述拖曳主体2上方焊接固定有所述拖曳块1，所述拖曳块1上并列设置有4个圆形通孔，通过所述通孔使所述拖曳体与船体的拖缆连接，在所述拖曳主体2的两侧分别固定连接有所述翼臂3，所述翼板4分别固定连接在所述拖曳主体2两侧，位于所述翼臂3与所述拖曳主体2之间空隙处，两侧所述翼臂3下方的凹形弧面处均连接有所述螺旋桨5。
36.所述螺旋桨5可为所述拖曳体提供自航动力，并通过控制所述螺旋桨5的转速差配合调整所述拖曳体的转向和自航航速，通过控制所述翼板4的偏转角度，可调整浮力大小和所述拖曳体在水中的深度。
37.所述供电部包括蓄电池、步进电机和调速电机，所述蓄电池和所述步进电机安装在所述拖曳主体2内部，所述步进电机通过同步带ii与两侧所述翼板4上的传动杆齿带轮连接，所述调速电机安装在两侧所述翼臂3前端内部，所述调速电机通过同步带i与所述螺旋桨5轴连接。
38.所述蓄电池分别与所述步进电机和调速电机电连接，所述步进电机与船上的脐带缆电连接，所述调速电机还与所述脐带缆电连接。
39.所述拖曳体在水中自航所需的动力来自所述蓄电池和所述脐带缆，所述蓄电池及所述脐带缆将电能输送给所述步进电机和所述调速电机，所述步进电机和所述调速电机驱动所述螺旋桨5以及调节所述翼板4的旋转角度，从而实现从拖曳式转为自主航行式，可以进行小范围精准探测。
40.所述探测装置部包括接引链6、挂载轴7、悬挂链9、探测单元8和探测设备，所述接引链6为双u型连接叉结构，所述挂载轴7为两端带有矩形凹槽以及圆形通孔的细长圆柱杆，所述悬挂链9由若干个带有中心孔横档的链环连接而成。
41.通过螺栓i将两条所述悬挂链9的一端分别与所述接引链6连接，通过螺栓ii与所述悬挂链9横档中心孔配合将若干个所述挂载轴7可拆卸安装在两条悬挂链9之间，所述探测单元8外形为流线型结构，并在上部开设悬挂孔，通过所述悬挂孔将所述探测单元8安装在挂载轴7上，所述探测单元8内部放置不同类型的探测设备，螺栓iii穿过所述耳朵型通孔和所述接引链6上方通孔将所述拖曳装置部与所述探测装置部连接。
42.所述接引链6的双u型连接叉结构可为连接的所述拖曳装置部与所述探测装置部提供更大的相对自由度，减少部件之间的干涉和应力集中，可延长所述拖曳体的使用寿命，所述探测装置部均通过螺栓连接，方便维修和更换所述探测单元8，所述探测设备及数量可根据具体探测需求灵活更换，实现水下拖曳体不同功能的切换。
43.进一步地，所述拖曳主体2内还设置有配重块，所述翼臂3后端腔体内部填充泡沫，所述配重块与所述填充泡沫用于调节平衡浮心和重心。
44.进一步地，所述拖曳主体2、所述翼臂3、所述翼板4、所述接引链6和所述挂载轴7的材质为316不锈钢。
45.所述水下拖曳体的工作过程如下：当所述拖曳体需要自航转向时，通过控制所述螺旋桨5的转速和转向实现差动控制，具体为：控制启动所述螺旋桨5的转速(匀速或变速)与方向，当两个所述螺旋桨5存在转速差或转向相反时，所述拖曳体会受到水平面上的回转力矩，为所述拖曳体的横荡和转艏运动提供初始诱导力矩，在保持姿态平稳的前提下，实现并保持转向，当到达所需方向时，调节两个所述螺旋桨5的转速并保持转速、方向一致，此时
的所述拖曳体会沿偏转后的方向直线航行。
46.当自航需要上下浮动探测不同深度时，可控制所述步进电机的转向实现，具体为：当所述步进电机停机时，所述拖曳体在水中平稳航行，所述翼板4呈水平状态，当所述步进电机工作时，所述步进电机控制所述翼板4的偏转角度，使所述翼板4呈前高后低或前低后高的状态，改变所述拖曳体的诱导攻角，使所述拖曳体产生上升力或迫沉力，继续调整所述翼板4的偏转角度，使迫沉力减小产生更大的上升力带动所述拖曳体上升，或者使迫沉力增大带动所述拖曳体下沉，在所述拖曳体到达指定深度后，所述翼板4恢复至水平状态，达到浮力平衡，步进电机停止工作，从而实现对拖曳体探测航行深度的控制。
47.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。