浸没式系统技术方案

一种浸没式系统，包括：主体，所述主体由多个壁形成，所述多个壁中的至少一个由双稳态或者多稳态板壳构建；其中，所述主体的形状由所述双稳态或者多稳态板壳选用不同稳定形态进行改变，从而调整主体的体积和在液体中的浮力，实现主体在液体中的沉降和上升运动。

【技术实现步骤摘要】
浸没式系统
本专利技术涉及一种浸没式系统。具体地但非排他性地，本专利技术涉及双稳态或者多稳态板壳构建结构，通过双稳态或者多稳态板壳的形态变化调整结构自身的体积，从而在液体中获取不同的浮力，实现结构在液体中的上升和沉降动作。
技术介绍
目前，水下航行器在水中上升和沉降动作的实现一般通过垂直方向上的驱动器提供上升力或者在结构内部通过给排水对结构自重进行调整。由驱动器提供上升力实现沉降动作的水下航行器在垂直方向运动时一般耗能较大，不适用于长时间工作的要求，而通过给排水实现结构上升和沉降动作是大型水下航行器的主流技术方案，如潜艇、自主式无人航行器等，但这种通过给排水调整结构自重实现沉降动作的技术对结构密封性能要求较高，且需要较为复杂的液压或者增压系统，占用结构有限的内部空间，不利于中小型水下航行器的开发。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种浸没式系统，包括：主体，所述主体由多个壁形成，所述多个壁中的至少一个由双稳态板壳或者多稳态板壳构建；其中，所述主体的形状由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳选用不同稳定形态进行改变。在第一方面的一个实施例中，所述主体在液体中的浮力由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳选用不同稳定形态改变所述主体的形状和体积，从而改变所述主体在液体中的浮力，使所述主体产生垂直方向的运动。在第一方面的一个实施例中，当所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳从当前稳定形态转变为另外的稳定形态，所述主体的体积增加，在液体中的浮力大于所述主体自重时，所述主体在液体中发生向上的运动。在第一方面的一个实施例中，当所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳从当前稳定形态转变为另外的稳定形态，所述主体的体积减小，在液体中的浮力小于所述主体自重时，所述主体在液体中发生向下的运动。在第一方面的一个实施例中，所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳是使用表面纳米化技术在板壳上进行局部处理得到；通过使用所述表面纳米化技术，在处理区域引入大量纳米孪晶，并将晶粒细化至纳米级别，以增加板壳的弹性变形能力，同时在板壳内引入了特定残余应力场分布，从而根据处理区域的个数使板壳具有两个或者多个稳定形态。在第一方面的一个实施例中，使用可延伸构件或者智能材料提供驱动，实现所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳的形态转换，所述可延伸构件具有两个相对端，所述端连接到所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳的局部双稳态区域。在第一方面的一个实施例中，所述可延伸构件提供的驱动力大于所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳初始形态下的承载力时，所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳的初始形态将转变为另外的稳定形态。在第一方面的一个实施例中，所述可延伸构件通过可控激励伸缩，以将所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳从一个稳定形态转变为另外一个稳定形态，从而所述主体形态和体积发生变化，实现所述主体在液体中的浮力的调整，使所述主体产生垂直方向的运动。在第一方面的一个实施例中，所述主体的两个相对的侧壁由所述一对双稳态板壳形成。在第一方面的一个实施例中，所述主体的浮力由所述一对双稳态板壳的稳定形态来控制。在第一方面的一个实施例中，所述一对双稳态板壳从一个稳定形态转变为另外一个稳定形态，以为所述主体提供垂直运动。在第一方面的一个实施例中，当所述一对双稳态板壳从第一稳定形态转变为第二稳定形态时，所述主体原本凹曲的两个侧面凸起，主体体积增加，在液体中的浮力增加，使主体向上运动。在第一方面的一个实施例中，当所述一对双稳态板壳从所述第二稳定形态转变为所述第一稳定形态时，所述主体凸起的两个侧面转变为凹曲形态，主体体积减小，在液体中的浮力减小，使主体向下运动。在第一方面的一个实施例中，还包括可延伸构件，所述可延伸构件具有两个相对端，所述端分别连接到所述对侧的双稳态板壳中的每一个。在第一方面的一个实施例中，所述双稳态板壳是通过使用表面纳米化技术对平板的一个局部区域进行处理，以在板壳内引入显著特定残余应力场分布，在处理区域形成双稳态特性，使板壳可以维持两个稳定形态；当使用表面纳米化技术对平板的多个局部区域进行处理时，可以在多个区域内实现局部双稳态特性，而使处理后的板壳可以具有多个稳定形态。在第一方面的一个实施例中，所述双稳态板壳的形态转换由所述相连接的可延伸构件通过电动伸缩完成。在第一方面的一个实施例中，所述可延伸构件在可控激励下发生伸缩，以将所述双稳态板壳从一个稳定形态转变为另外一个稳定形态，从而改变主体的体积和在液体中的浮力，为所述主体提供垂直方向的力。在第一方面的一个实施例中，所述可延伸构件与远程控制器无线通信，所述可延伸构件的伸缩通过所述远程控制器触发。在第一方面的一个实施例中，所述主体在保证所用双稳态或者多稳态板壳的双稳态或者多稳态特性的条件下，可以通过机械构件增强主体的承压能力，以适应更深的液体环境。在第一方面的一个实施例中，所述主体的所有侧壁由所述双稳态板壳构成。在第一方面的一个实施例中，所述主体被密封以防止浸没流体渗入。在第一方面的一个实施例中，所述主体可被设置成正方体、长方体、柱体、球体、椭圆体或胶囊状。在第一方面的一个实施例中，还可设置驱动构件，所述驱动构件为所述主体提供水平运动。在第一方面的一个实施例中，所述双稳态或者多稳态板壳由钢、铝合金或镁合金制成。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术专利技术进一步说明。图1由表面纳米化技术制备的双稳态板壳的第一个稳定形态；图2由表面纳米化技术制备的双稳态板壳的第二个稳定形态；图3由双稳态板壳作为侧壁构建的未封顶的正方形盒子，盒子四个侧面为双稳态板壳，底面为平板；图4盒子内部简易机械驱动装置，电机带动的伸缩杆连接在无线模块上，由可充电锂电池供电；以及图5带有可拆卸窗口密封的盒子，圆孔开口由带螺纹的盖子和橡胶圈密封。具体实施方式本专利技术公开了一项由形态变化实现结构在水中上升和沉降的技术。本专利技术使用双稳态或者多稳态板壳构建水下结构的局部或者全面表面，通过双稳态或者多稳态板壳的形态改变，实现结构体积的改变获取结构在液体中的浮力的调整，从而实现结构在水中上升和沉降动作，其中所使用的双稳态或者多稳态板壳对水具有足够的抵抗力，一般为具有防腐蚀能力的金属板壳，其形态转换可以通过机械结构或者智能材料实现。通过本专利技术提供的技术实现的具有在水中上升和沉降功能的结构可搭载其他功能模块，通过结构在水中上升与沉降运动实现其他水下功能。在不受理论研究的束缚，专利技术人通过实验和试验，在他们的研究中发现通过结构形态变化对结构体积进行改变，获取对结构在水中的浮力的调整，实现结构在水中上升或沉降动作。参照图1至图5，本专利技术公开了一种浸没式系统100，包括：主体10，所述主体10由多个壁20形成，所述多个壁20中的至少一个由双稳态板壳或者多稳态板壳30构建；其中，所述主体10的形状由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳30选用不同稳定形态进行改变。在用于组合浸没式系统100前，双稳态或者多稳态板壳30先通过进行表面纳米化局部处理形成双稳态特性，在自由状态或者有边界约束条件下可以具有两个稳定形态。当双稳态或者多稳态板壳30受到外力作用且该外力超过双稳态或者多稳态板壳30的承载力时，双稳态或者多稳态板壳30从原来的一个稳定形态转变为另一个稳定形态。本专利技术专利采用的技术方案是：在结构的局部或者全部表面32，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种浸没式系统，其特征在于，包括：主体，所述主体由多个壁形成，所述多个壁中的至少一个由双稳态板壳或者多稳态板壳构建；其中，所述主体的形状由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳选用不同稳定形态进行改变。

【技术特征摘要】
1.一种浸没式系统，其特征在于，包括：主体，所述主体由多个壁形成，所述多个壁中的至少一个由双稳态板壳或者多稳态板壳构建；其中，所述主体的形状由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳选用不同稳定形态进行改变。2.根据权利要求1所述的浸没式系统，其中，所述主体在液体中的浮力由所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳选用不同稳定形态改变所述主体的形状和体积，从而改变所述主体在液体中的浮力，使所述主体产生垂直方向的运动。3.根据权利要求2所述的浸没式系统，其中，当所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳从当前稳定形态转变为另外的稳定形态，所述主体的体积增加，在液体中的浮力大于所述主体自重时，所述主体在液体中发生向上的运动。4.根据权利要求2所述的浸没式系统，其中，当所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳从当前稳定形态转变为另外的稳定形态，所述主体的体积减小，在液体中的浮力小于所述主体自重时，所述主体在液体中发生向下的运动。5.根据权利要求1所述的浸没式系统，其中，所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳是使用表面纳米化技术在板壳上进行局部处理得到；通过使用所述表面纳米化技术，在处理区域引入大量纳米孪晶，并将晶粒细化至纳米级别，以增加板壳的弹性变形能力，同时在板壳内引入了特定残余应力场分布，从而根据处理区域的个数使板壳具有两个或者多个稳定形态。6.根据前述权利要求中任一项所述的浸没式系统，使用可延伸构件或者智能材料提供驱动，实现所述双稳态板壳或者所述多稳态板壳的形态转换，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕坚，易圣辉，何小桥，
申请(专利权)人：香港城市大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44