1.本发明属于水声信号检测技术领域，特别涉及一种深海基阵自主同步展开与收拢装置。
背景技术：
2.近年来随着海洋开发的不断深入与发展，以及海洋战略地位的不断提高，水声定位跟踪技术得到了快速发展。可在深远海灵活部署的深海水声定位系统，具有跟踪半径大、海况影响小、测量精度高、试验效率高等诸多优点，能够在深远海对水下合作目标如潜艇、无人潜航器、鱼雷等采用应答定位方式进行远程定位，实现水下目标的航迹跟踪。
3.水声定位的核心设备——水听器基阵的布置方式主要有两种：一种是利用十字金属架固定水听器基阵，另一种是利用扭簧旋转支臂固定水听器基阵:十字金属架固定水听器基阵方式是利用焊接或拼装的刚性连接金属支架装配水听器基阵，根据基阵需要的安装距离调整支架的长度，方式最直接也最简单。装配完成的基阵平放甲板，由门吊吊放入水，布放与回收时需确保基阵远离船身，避免基阵碰撞损毁。
4.利用扭簧旋转支臂固定水听器基阵方式是利用扭簧组件配合刚性支臂装配水听器基阵，每条阵各配装一组扭簧组件，扭簧预加一定扭力，在空气中利用支臂与基阵自身的重量实现收拢（完全收拢需施加外力）。基阵可由门吊垂直吊放入水，依托支臂的正浮力进行补偿，实现自动展开。布放与回收时需确保基阵远离船身，避免基阵碰撞损毁。
5.虽然,利用十字金属架固定水听器基阵方式简单直接，但基阵无法收拢或展开，搭载运输、吊放施工所需空间较大；允许扩增的基阵长度有限，随着水听器基阵长度增加，所需作业空间也急剧增大；由于刚性固定的基阵只能水平吊放回收，基阵长度扩增将加大海上船只吊放回收基阵的施工难度，特别是宽度固定的船尾门吊，会面临无法吊装大尺度基阵的困境；固定展开的基阵需要远离船身吊放回收，给海上施工作业带来较大难度与较高风险。
6.利用扭簧旋转支臂固定水听器基阵方式受扭簧预加扭力影响，固定基阵支臂难以完全收拢（需施加外力进行收拢），仍占用较大甲板作业空间；入水后需依赖支臂的浮力进行展开补偿，基阵展开稳定性、牢固性不足；分别对每条阵配装扭簧组件难以保证基阵在水中同步同幅展开，基阵展开不一致会给水下目标方位解算带来极大误差；扭簧组件结构复杂、安装过程繁琐，难以快速拆装；无法完全收拢的基阵需要远离船身吊放回收，给海上施工作业带来较大难度与较高风险。
7.为了最大幅度减小甲板作业占用空间、降设备吊放回收施工难度，保证基阵水下同步展开与姿态稳定保持，需要设计一种基阵水下自主稳定展开与出水自主完全收拢装置，满足水声定位设备的快速布放与便捷回收。
技术实现要素：
8.本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种深海基阵自主同步展开与收
拢装置，实现基阵入水后的自主展开与回收时的自主收拢，保证基阵同步同幅运动，减小甲板作业占用空间，降低吊放回收施工难度。
9.为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种深海基阵自主同步展开与收拢装置，包括压缩扩张驱动机构和联动展开收拢机构，而压缩扩张驱动机构包括气缸及压杆构件；所述气缸包括设于气缸缸体内的气囊以及密封设于气缸缸体顶端的端盖，气缸活塞穿过端盖并与压杆构件固定连接，而端盖上还开设有与气缸缸体连通的进出水口；所述压杆构件包括至少一组垂直固设于气缸活塞顶部的主杆体，且主杆体的两端均设有铰接部；所述联动展开收拢机构包括与主杆体一对一配设的收拢构件组,且每组收拢构件组均包括两根伸展支臂和两根连接杆，且每根伸展支臂的首端部与主杆体一端的铰接部对应配设铰接，而连接杆的一端与伸展支臂的首端部铰接，另一端与气缸铰接；伸展支臂的末端部固定安装有水听器基阵；初始状态下,气囊中充有高压气体将气缸活塞顶出，气缸活塞同步推动主杆体向上运动并在连接杆作用下同步拉动伸展支臂向内收拢；入水下沉过程中，随着深度增加海水压力上升，当海水压力大于气囊压力时，主杆体下降带动气缸活塞压缩气囊并在连接杆作用下同步展开伸展支臂；上浮出水过程中，随着深度减小海水压力降低，当气囊压力大于海水压力时，气囊向上推动气缸活塞带动主杆体并在连接杆作用下同步向内收拢伸展支臂。
10.所述气缸活塞的活塞头外周还设有与气缸缸体贴合的密封圈，而位于活塞头上方的气缸活塞杆体直径小于气缸缸体的直径，二者之间构成容纳腔，容纳腔与端盖上的进出水口连通。
11.所述气缸缸体外壁上设有若干竖直凸设的缸体连接板，缸体连接板与连接杆一一对应配设铰接。
12.当主杆体设有多组时，主杆体之间相互交叉固定。
13.所述端盖上的进出水口设有多个，并设为长圆形槽状。
14.所述主杆体设有两组，并呈十字交叉固定分布。
15.所述压杆构件采用碳纤维材质。
16.本发明的有益效果是：（1）该深海基阵自主同步展开与收拢装置，通过压缩扩张驱动机构和联动展开收拢机构的设置，且压缩扩张驱动机构包括气缸及压杆构件，利用海水压力驱动基阵自主同步展开与收拢，实现了基阵入水后的自主展开与回收时的自主收拢，保证基阵同步同幅运动，减小甲板作业占用空间，降低吊放回收施工难度，海上施工难度与操作风险低。
17.（2）利用海水压力压缩气囊驱动，可实现深海基阵完全展开，展开可靠性高、稳定性好、牢固性强。
18.（3）装置可实现超大尺度水听器基阵的固定与展开，并且部署灵活，可快速构建深海水声定位系统。
19.（4）装置结构简单、独立可靠，可整体快速拆装，便于耐压舱内设备调试与故障排除。
20.（5）装置易于维护、成本低廉，使用过程中仅需更换气囊与密封圈等低成本橡胶件，可多次重复使用，适于大规模部署应用。
附图说明
21.图1是本发明的展开状态示意图；图2是本发明的收拢过程示意图；图3是本发明的完全收拢状态示意图；图4是本发明完全收拢状态下的局部剖视图；图5是气缸缸体的结构示意图；图6是端盖的结构示意图。
具体实施方式
22.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
23.本发明提供了一种深海基阵自主同步展开与收拢装置，如图1至图6所示。
24.该深海基阵自主同步展开与收拢装置，包括压缩扩张驱动机构和联动展开收拢机构，而压缩扩张驱动机构包括气缸1及压杆构件2；所述气缸1包括设于气缸缸体11内的气囊12以及密封设于气缸缸体顶端的端盖13，气缸活塞14穿过端盖13并与压杆构件2固定连接，而端盖13上还开设有与气缸缸体11连通的进出水口131；本实施例中，所述端盖13上的进出水口131设有多个，并设为长圆形槽状，方便快速进水和出水。所述压杆构件2包括至少一组垂直固设于气缸活塞14顶部的主杆体21，且主杆体21的两端均设有铰接部22。当主杆体21设有多组时，主杆体21之间相互交叉固定，优选的，于主杆体的中心部固定。
25.所述联动展开收拢机构包括与主杆体21一对一配设的收拢构件组，且每组收拢构件组均包括两根伸展支臂3和两根连接杆4，且每根伸展支臂3的首端部与主杆体21一端的铰接部22对应配设铰接，而连接杆4的一端与伸展支臂3的首端部铰接，另一端与气缸铰接。
26.本实施例中，所述气缸缸体11外壁上设有若干竖直凸设的缸体连接板111，缸体连接板111与连接杆4一一对应配设铰接，并在连接杆4的作用下同步带动伸展支臂3运动。
27.伸展支臂3的末端部固定安装有水听器基阵，本实施例中，所述主杆体21设有两组，并呈十字交叉对称分布，相应构成十字水听器基阵。
28.初始状态下，气囊12中充有高压气体将气缸活塞14顶出，气缸活塞14同步推动主杆体21向上运动并在连接杆4作用下同步拉动伸展支臂3向内收拢。
29.入水下沉过程中，由于端盖13上设有与气缸缸体11连通的进出水口131，气缸活塞14对内部气囊12的压力会随着入水深度发生变化，深度增加海水压力上升，当海水压力大于气囊压力时，主杆体21下降带动气缸活塞14压缩气囊12并在连接杆4作用下同步展开伸展支臂3。
30.上浮出水过程中，随着深度减小海水压力降低，当气囊12压力大于海水压力时，气囊12向上推动气缸活塞14带动主杆体21并在连接杆4作用下同步向内收拢伸展支臂3。
31.所述气缸活塞14的活塞头外周还设有与气缸缸体11贴合的密封圈15，而位于活塞头上方的气缸活塞杆体直径小于气缸缸体的内径，二者之间构成容纳腔，容纳腔与端盖上
的进出水口连通，确保海水能够通入容纳腔，实现对气囊作用压力的转换。
32.为了减少重量，减弱压缩扩张驱动机构的推行阻力，所述压杆构件采用碳纤维材质。
33.该深海基阵自主同步展开与收拢装置，工作原理如下：基阵入水下沉过程中，深度增加压力上升，在海水压力（远大于气囊压力）驱动下，主杆体21下降带动气缸活塞14压缩气囊12，带动伸展支臂3同步展开水听器基阵；基阵上浮出水过程中，深度减小压力降低，在气囊压力（大于海水压力）驱动下，气缸活塞14上升排出海水，带动伸展支臂3同步收拢基阵，基阵自主同步展开与收拢效果，如图1至图3所示。
34.工作时，甲板组装完成后的状态与基阵吊放回收时的状态一致，如图3所示，在预充一定气体压力气囊支撑下，基阵完全收拢，固定基阵的伸展支臂3紧贴舱体，主杆体21处于最高位置。基阵深海坐底后的状态如图1所示，在海水压力作用下，基阵完全展开并保持姿态稳定，主杆体处于最低位置，由气缸的端盖13完成限位。
35.深海基阵自主同步展开与收拢装置利用气缸内置充气气囊的方式，可确保深海基阵组装完成时与上浮水面时的完全收拢，有效减小甲板作业占用空间，便于基阵靠近船身吊放回收，有效降低海上施工难度与操作风险。
36.装置利用海水压力压缩气囊驱动，可确保深海基阵同步完全展开，无需依赖支臂等提供额外浮力进行展开补偿，基阵展开可靠性高、稳定性好、牢固性强，不亚于金属架固定水听器基阵方式，可为水下目标方位解算提供稳定支撑。
37.装置采用垂直吊放方式，基阵在一定范围内增加长度不会增加船只吊放回收施工难度，因此可实现超大尺度水听器基阵的固定与展开，特别适合高度较高、宽度较窄的船尾门吊，便于基阵多批次、大范围灵活部署，快速构建深海水声定位系统。
38.装置结构简单独立可靠，安装拆卸方便快捷，可整体快速拆装，便于耐压舱内设备调试与故障排除；装置易于维护成本低廉，仅需更换气囊与密封圈等橡胶件，在气囊与密封圈不失效情况下，可多次重复使用。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。
40.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“中心”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。