申请/专利权人：中国船舶重工集团公司第七一九研究所

申请日：2019-05-21

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110155251B

主分类号：B63B22/00

分类号：B63B22/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.09.17#实质审查的生效;2019.08.23#公开

摘要：本发明公开了一种水下释放无缆报警浮标，包括钛合金耐压筒体（1）及设于其顶部的非金属头罩（2），二者对接面为多级台阶状结构，该多级台阶上分别设有密封装置（3），所述浮标耐压壳体内设有多层安装架构（4），该多层安装架构（4）包括中心柱状支撑杆，所述柱状支撑杆顶部设有北斗对接机构（5），底部设有浮标电池（6），所述钛合金耐压筒体（1）底部设有水密连接件（7）。本发明的无缆报警浮标，通过钛合金耐压筒体及非金属头罩共同构成浮标耐压壳体，并通过北斗对接机构获取浮标当前的定位信息，将定位信息经由北斗卫星导航系统发送给后方救援中心，并接收后方救援中心的命令完成相应动作，报警响应快，定位精度高。

主权项：1.一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，包括：钛合金耐压筒体（1）及设于其顶部的非金属头罩（2），二者对接面为多级台阶状结构，该多级台阶上分别设有密封装置（3），实现所述钛合金耐压筒体（1）与非金属头罩（2）的水密连接，共同构成浮标耐压壳体；所述浮标耐压壳体内设有多层安装架构（4），该多层安装架构（4）包括中心柱状支撑杆，所述柱状支撑杆顶部设有北斗对接机构（5），底部设有浮标电池（6），该浮标电池（6）通过螺栓与所述钛合金耐压筒体（1）底板固定连接；所述钛合金耐压筒体（1）底部设有水密连接件（7），其一端与所述浮标电池（6）实现电连接，另一端与穿过所述钛合金耐压筒体（1）的底板并向外延伸；所述北斗对接机构（5）包括：触水检测模块（504），其包括触水触点和触水检测电路，所述触水触点由外部接口引出，所述触水检测电路通过触水触点的导通或断开状态变化判定浮标是否触水；自检模块（505），用以对浮标电路各模块进行自检；自毁模块（506），采用继电器及升压电路，用以在浮标电路完成任务后，擦除掉存储的数据信息、破坏相关存储器件；浮标未入水时，触水检测模块（504）不工作，浮标工作在数据通信模式下，收集平台的状态信息，平台为浮标提供电源；当浮标入水后，触水检测模块（504）检测到短路信号，完成信号触发，浮标转换为北斗定位和发信模式，发出求救信号，浮标内部浮标电池（6）为电路供电；电源管理模块（503），所述电源管理模块（503）包括隔离保护电路、供电转3.3V电路、供电转5V电路以及供电转12V电路；所述多级台阶状结构包括第一台阶竖面（305）、第二台阶竖面（304）及对接平面（303）；其中，所述第一台阶竖面（305）处，钛合金耐压筒体（1）和非金属头罩（2）均设有螺纹，便于二者通过该螺纹实现固定连接；所述第二台阶竖面（304）处开设有凹槽，该凹槽内设有第一O型密封圈（302），用于实现所述钛合金耐压筒体（1）与非金属头罩（2）的一级密封；所述对接平面（303）处设有凹槽，该凹槽内设有第二O型密封（301），用于实现所述钛合金耐压筒体（1）与非金属头罩（2）的二级密封；所述钛合金耐压筒体（1）为圆柱状中空结构，所述非金属头罩（2）为半球形中空结构，二者匹配对接。

全文数据：一种水下释放无缆报警浮标技术领域本发明属于水声通信浮标技术领域，更具体地，涉及一种水下释放无缆报警浮标。背景技术潜艇在单独执行任务时，经常要与外界隔绝较长时间，在应急情况下需要与岸上沟通，就必须上浮以便把天线伸出水面，从而增加了暴露自身位置的风险；为此，可采用由潜艇释放水声通信浮标作为潜艇与无线电网络之间的通信联络节点的方法以规避所述风险。报警浮标通常锁紧在水下设备上，在需要寻求救援时，则需要将浮标释放至水面，现有技术中，报警浮标的释放一般采用回转扇形板的方式，即沿浮标圆周方向等分布置多个回转扇形板，各个扇形板间由连杆连接，扇形板与水下设备本体铰支连接，可由穿舱的手柄统一驱动沿连接点转动，通过扇形板卡住浮标即可锁紧浮标，当出现紧急情况需要释放浮标时，舱内人员转动手柄，扇形板转动，浮标脱离各扇形板，由此被释放。上述浮标释放方式的存在如下缺陷：1浮标的结构承压能力不足以支持潜艇下潜深度，不适用于潜艇应急救援报警；2组成机构较多，装拆复杂，一旦使用后不易恢复，不适用于水应急情况下及时发送报警信息。3浮标的形状设计受扇形板布置的限制，无法根据水下设备外形设计，一定程度上影响水下设备的水动力性能；4手动穿舱驱动的密封方式不适用于大深度潜水器等水下设备。发明内容针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种水下释放无缆报警浮标，其通过钛合金耐压筒体及强度较高、透波性强、塑性好、耐疲劳的航空有机玻璃制备的非金属头罩共同构成浮标耐压壳体，并通过北斗对接机构获取浮标当前的定位信息，并将定位信息经由北斗卫星导航系统发送给后方救援中心，并接收后方救援中心的命令完成相应动作，报警响应快，定位精度高。为了实现上述目的，本发明提供一种水下释放无缆报警浮标，包括：钛合金耐压筒体及设于其顶部的非金属头罩，二者对接面为多级台阶状结构，该多级台阶上分别设有密封装置，实现所述钛合金耐压筒体与非金属头罩的水密连接，共同构成浮标耐压壳体；所述浮标耐压壳体内设有多层安装架构，该多层安装架构包括中心柱状支撑杆，所述柱状支撑杆顶部设有北斗对接机构，底部设有浮标电池，该浮标电池通过螺栓与所述钛合金耐压筒体底板固定连接；所述钛合金耐压筒体底部设有水密连接件，其一端与所述浮标电池实现电连接，另一端与穿过所述钛合金耐压筒体的底板并向外延伸。进一步地，所述多级台阶状结构包括第一台阶竖面、第二台阶竖面及对接平面；其中，所述第一台阶竖面处，钛合金耐压筒体和非金属头罩均设有螺纹，便于二者通过该螺纹实现固定连接；所述第二台阶竖面处开设有凹槽，该凹槽内设有第一O型密封圈，用于实现所述钛合金耐压筒体与非金属头罩的一级密封；所述对接平面处设有凹槽，该凹槽内设有第二O型密封，用于实现所述钛合金耐压筒体与非金属头罩的二级密封。进一步地，所述钛合金耐压筒体为圆柱状中空结构，所述非金属头罩为半球形中空结构，二者匹配对接。进一步地，所述钛合金耐压筒体的圆柱筒体采用薄壁加肋骨结构，其底端面采用厚平盖降低重心，并设有内凹圆弧状锁紧腔，该锁紧腔与锁紧锥头实现锁紧或解锁。进一步地，所述多层安装架构包括多层横隔板，该多层横隔板将所述钛合金耐压筒体内部分隔为不同的腔体空间。进一步地，所述北斗对接机构包括北斗定位发信模块与所述北斗定位发信模块互联的北斗天线模块；所述北斗定位发信模块包括北斗定位单元和北斗发信单元。进一步地，所述北斗对接机构包括主控处理模块、与该主控处理模块互联的数据通信模块，所述数据通信模块包括磁隔离型RS通信单元和ESD静电保护双向二极管。进一步地，所述北斗对接机构包括：触水检测模块，其包括触水触点和触水检测电路，所述触水触点由外部接口引出，所述触水检测电路通过触水触点的导通或断开状态变化判定浮标是否触水；自检模块，用以对浮标电路各模块进行自检；自毁模块，采用继电器及升压电路，用以在浮标电路完成任务后，擦除掉存储的数据信息、破坏相关存储器件。进一步地，所述北斗对接机构包括数据存储模块，其采用Flash存储芯片，用以存储各种数据信息。进一步地，所述北斗对接机构包括电源管理模块，该电源管理模块包括隔离保护电路、供电转3.3V电路、供电转5V电路以及供电转12V电路。总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：1.本发明的无缆报警浮标，通过钛合金耐压筒体及强度较高、透波性强、塑性好、耐疲劳的航空有机玻璃制备的非金属头罩共同构成浮标耐压壳体，并通过北斗对接机构获取浮标当前的定位信息，并将定位信息经由北斗卫星导航系统发送给后方救援中心，并接收后方救援中心的命令完成相应动作，报警响应快，定位精度高。2.本发明的无缆报警浮标，北斗定位发信到达设定时长或接收到指挥中心发送的自毁指令后，通过两种手段实现报警信息自毁，其一是擦除数据信息，其二是采用大电压烧毁芯片，保证信息不可恢复，具体较高的安全等级。3.本发明的无缆报警浮标，耐压筒体采用钛合金材料并进行微弧氧化等防腐、防生物附着处理，头罩采用强度较高、透波性强、塑性好、耐疲劳的航空有机玻璃，在保证耐压强度的情况下兼顾了良好的北斗透波性能。4.本发明的无缆报警浮标，采用高能量密度锂氟化碳电池供电，体积小，重量轻，能量密度高。5.本发明的无缆报警浮标，采用水密接插件实现在艇上的供电及数据传输，浮标释放时水密接插件自动脱离。附图说明图1为本发明实施例水下释放无缆报警浮标结构示意图；图2为图1中A部分的局部放大图；图3为锁紧腔与锁紧锥头处于锁紧状态时的结构示意图；图4为锁紧腔与锁紧锥头处于解锁状态时的结构示意图；图5为本发明实施例北斗对接机构组成示意图。在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-钛合金耐压筒体、2-非金属头罩、3-密封装置、4-多层安装架构、5-北斗对接机构、6-浮标电池、7-水密连接件、8-锁紧腔；301-第二O型密封圈、302-第一O型密封圈、303-对接平面、304-第二台阶竖面、305-第一台阶竖面；501-主控处理模块、502-数据通信模块、503-电源管理模块、504-触水检测模块、505-自检模块、506-自毁模块、507-北斗定位发信模块、508-北斗收发天线、509-数据存储模块。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1所示，本发明实施例提出一种水下释放无缆报警浮标，其包括钛合金耐压筒体1、非金属头罩2、密封装置3、多层安装架构4、北斗对接机构5、浮标电池6以及水密连接件7。其中，钛合金耐压筒体1优选为圆柱状中空结构，非金属头罩2优选为半球形中空结构，二者对接面优选设计为多级台阶状结构，如图2所示，例如该多级台阶结构为两级，在第一台阶竖面305处，钛合金耐压筒体1和非金属头罩2均设有螺纹，便于二者通过该螺纹实现钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的固定连接，此外，第二台阶竖面304处开设有凹槽，该凹槽内设有第一O型密封圈302，用于实现钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的一级密封。进一步地，在对接平面303处设有凹槽，该凹槽内设有第二O型密封301，用于实现钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的二级密封。通过螺纹连接以及多级密封结构，，实现钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的水密连接，共同构成浮标耐压壳体。如图1所示，多层安装架构4优选包括中心柱状支撑杆和垂直于该柱状支撑杆的多层横隔板，多层横隔板将钛合金耐压筒体1内部分隔为不同的腔体空间，用于安放浮标其他元器件或设备。柱状支撑杆底部设有浮标电池6，该浮标电池6通过螺栓与钛合金耐压筒体1底板固定连接，用于在应急情况下为无缆报警浮标供电。柱状支撑杆顶部设有北斗对接机构5，用于实现无缆报警浮标与北斗卫星导航系统的即时通信。此外，钛合金耐压筒体1底部设有水密连接件7，其一端与所述浮标电池6实现电连接，另一端与穿过钛合金耐压筒体1的底板并向外延伸，用于与浮标释放装置实现水密插接，实现无缆报警浮标的存储或释放。进一步地，如图1所示，无缆报警浮标的耐压壳体结构参考JB4732及潜水系统和潜水器入级与建造规范设计，综合考虑外形尺寸、浮力、浮心、稳性、干舷高度、耐波性等因素，对浮标结构进行了计算和优化。浮标耐压壳体包括钛合金耐压筒体1和非金属头罩2两部分。非金属头罩2采用强度较高、透波性强、塑性好、耐疲劳的航空有机玻璃；钛合金耐压筒体1采用TC11材料并进行微弧氧化等防腐、防生物附着处理。此外，浮标耐压结构参考中国船级社潜水系统和潜水器入级与建造规范及相关设计经验，钛合金耐压筒体1的底端面采用厚平盖降低重心，底部锁紧结构辅助加强，圆柱筒体采用薄壁加肋骨的形式，满足强度和刚度要求。综合考虑导流外形、浮力、浮心、稳性、干舷高度等方面的使用要求，应用有限元进行轻量化优化。如图3和图4所示，钛合金耐压筒体1的底部与锁紧机构对应的位置设有锁紧腔8，便于锁紧机构与该锁紧腔8配合，实现机械锁紧或解锁。如图2所示，北斗对接机构5在高海况海上恶劣环境下，能够实现简单、可靠的定位，并可长时间将自身定位数据通过卫星发送给后端救援中心，确认完成通信任务后，浮标可自动实现电路自毁。北斗对接机构5包括主控处理模块501、与该主控处理模块501互联的数据通信模块502和北斗定位发信模块507,以及与所述北斗定位发信模块507互联的北斗天线模块508。其中，所述主控处理模块501用以对浮标电路各模块进行统一调度和管理，控制电源管理模块实现浮标电路模式转换，控制数据通信模块实现与潜艇的数据通信等。所述北斗定位发信模块507用以获取浮标当前的定位信息，并将平台状态数据和北斗定位信息经由北斗发送给后方救援中心，而后接收后方救援中心的命令完成相应动作。北斗天线模块508用以实现能量转化，当其用作发射时，将传输线上的电能转化为电磁能发射给卫星，当其用作接收时，将卫星传回的电磁能转换为电能传输给浮标电路。数据通信模块502用以实现浮标电路同潜艇的数据通信，通过该模块，平台将自身获取的位置信息、状态信息等数据传送给浮标电路，并获取浮标电路返回的“传送成功”或“传送失败”信息。同时，平台可向浮标电路发送各种控制命令等。进一步地，北斗对接机构5还设有触水检测模块504、自检模块505、自毁模块506以及数据存储模块509，且触水检测模块504、自检模块505、自毁模块506以及数据存储模块509分别与所述主控处理模块501连接。触水检测模块504用以检测浮标是否入水，浮标未入水时，触水检测模块504不工作，浮标工作在数据通信模式下，收集平台的状态信息，平台为浮标提供电源。当浮标入水后，触水检测模块504检测到短路信号，完成信号触发，浮标转换为北斗定位和发信模式，发出求救信号，此时，由浮标内部浮标电池6为电路供电。数据存储模块509用以存储各种数据信息，包括平台传送的数据、浮标入水后的北斗定位信息等。自毁模块506用以在浮标电路完成任务后，擦除掉存储的数据信息、破坏相关存储器件，同时，北斗定位通信模块也将被自毁。自检模块505用以对浮标电路各模块进行自检，当检测到异常时，浮标电路将异常信息传送给潜艇，通知平台人员进行处理。此外，北斗对接机构5还设有电源管理模块503，该电源管理模块503用以根据浮标工作模式，实时控制各模块的开启和关闭，不同模式下只开启与之功能相关的模块，从而实时控制电路耗电量，降低功耗。本发明的北斗对接机构5采用海上低干舷大摆角救生浮标电路，运用北斗定位发信技术、高可靠性天线技术，可实现高海况恶劣环境下的北斗定位发信报警、报警后信息自毁等功能，满足海上平台失事后的报警需求。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，包括：钛合金耐压筒体1及设于其顶部的非金属头罩2，二者对接面为多级台阶状结构，该多级台阶上分别设有密封装置3，实现所述钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的水密连接，共同构成浮标耐压壳体；所述浮标耐压壳体内设有多层安装架构4，该多层安装架构4包括中心柱状支撑杆，所述柱状支撑杆顶部设有北斗对接机构5，底部设有浮标电池6，该浮标电池6通过螺栓与所述钛合金耐压筒体1底板固定连接；所述钛合金耐压筒体1底部设有水密连接件7，其一端与所述浮标电池6实现电连接，另一端与穿过所述钛合金耐压筒体1的底板并向外延伸。2.根据权利要求1所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述多级台阶状结构包括第一台阶竖面305、第二台阶竖面304及对接平面303；其中，所述第一台阶竖面305处，钛合金耐压筒体1和非金属头罩2均设有螺纹，便于二者通过该螺纹实现固定连接；所述第二台阶竖面304处开设有凹槽，该凹槽内设有第一O型密封圈302，用于实现所述钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的一级密封；所述对接平面303处设有凹槽，该凹槽内设有第二O型密封301，用于实现所述钛合金耐压筒体1与非金属头罩2的二级密封。3.根据权利要求1或2所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述钛合金耐压筒体1为圆柱状中空结构，所述非金属头罩2为半球形中空结构，二者匹配对接。4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述钛合金耐压筒体1的圆柱筒体采用薄壁加肋骨结构，其底端面采用厚平盖降低重心，并设有内凹圆弧状锁紧腔8，该锁紧腔8与锁紧锥头实现锁紧或解锁。5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述多层安装架构4包括多层横隔板，该多层横隔板将所述钛合金耐压筒体1内部分隔为不同的腔体空间。6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述北斗对接机构5包括北斗定位发信模块507与所述北斗定位发信模块507互联的北斗天线模块508；所述北斗定位发信模块507包括北斗定位单元和北斗发信单元。7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述北斗对接机构5包括主控处理模块501、与该主控处理模块501互联的数据通信模块502，所述数据通信模块502包括磁隔离型RS422通信单元和ESD静电保护双向二极管。8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述北斗对接机构5包括：触水检测模块504，其包括触水触点和触水检测电路，所述触水触点由外部接口引出，所述触水检测电路通过触水触点的导通或断开状态变化判定浮标是否触水；自检模块505，用以对浮标电路各模块进行自检；自毁模块506，采用继电器及升压电路，用以在浮标电路完成任务后，擦除掉存储的数据信息、破坏相关存储器件。9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述北斗对接机构5包括数据存储模块509，其采用Flash存储芯片，用以存储各种数据信息。10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种水下释放无缆报警浮标，其特征在于，所述北斗对接机构5包括电源管理模块503，该电源管理模块503包括隔离保护电路、供电转3.3V电路、供电转5V电路以及供电转12V电路。

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