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前言
人类越来越重视对海洋考察和开发，水下航行器得到广泛的应用。海洋环境复杂，条件恶劣，容易造成水下机器人故障，甚至丢失造成巨大的损失，所以水下航行器的安全问题十分重要。为了能够指示其在水面的位置以及安全状态，一般水下航行器都装有指示装置。指示装置要求保证耐压强度的同时外壳必须为透光材料。大多数水下灯外壳均采用半透明式，即灯罩为透明的，底座为金属或其他材料。现已有的指示灯有的外壳为半圆柱形，底座体积大，有的灯外壳为近似半球形，透光部分占整个装置体积较小，这些水下灯都限制了灯光的照明范围，且非照明体积过大。现有指示启动装置仅涉及指示部分的启动，未说明如何将其应用于灯的控制中。此外，现有的水下灯的变化形式局限在单色、彩色和变色等。智能是水下航行器的标志，而指示装置也是体现其智能的一种形式。小型水下航行器体积小，不适合安装较大体积的指示灯，因其不便于安装，同时也影响美观，水下航行器要求指示灯可灵活安装，例如以升降的形式，故需要指示灯的重量轻。
本文提供一个体积小，重量轻，外形美观，可指示多种安全状态同时又可以解决散热问题的大范围透光的指示灯，并将指示灯与红外接收三极管结合到一起，集红外遥控启动与安全指示为一体。
1、设计方案
由于内部指示电路以及红外接收三极管均要求装置外壳透光，故可以采用玻璃或有机玻璃等透明材料，小型水下航行器要求指示灯的体积小，同时期望指示灯安装灵活，与有机玻璃相比同等耐压程度的玻璃体积大、重量大，而且玻璃不易加工，而有机玻璃易被腐蚀，不适合应用于海洋环境，综合考虑以上因素，选用以聚碳酸酯为材料的套管作为装置的外壳，套管形式大大增加了透光面积，两侧堵头辅助密封的结构又在很大程度上减小了不发光面积的比例。为实现指示灯的安全指示多样性同时与红外接收三极管结合，故内部电路中包含三部分，较远处启用的汽车室内阅读灯指示电路，而在近处NEC闪光实时指示多种安全状态电路。由于要保证水密性，将有机玻璃管与两侧堵头形成密闭装置外壳，由于海水具有腐蚀性，故两侧堵头选用钛合金材料。为克服指示装置中由于密闭而散热困难，内部电路中主要发热元器件主要芯片与电路板之间置有散热硅胶片，此外，左堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能。
本装置具有如下优点：
a.集远处指示位置的高亮电路、近处指示多种安全状态的NEC闪光实时指示电路和红外遥控启动装置于一体，外形美观、功能多样、实用性强。
b.采用透明的以聚碳酸酯为材料的套管作为装置外壳，体积小，质量轻，易加工，耐腐蚀，透光度好，外形美观，便于安装。
c.主要散热元器件及芯片与电路板之间置有散热硅胶片，此外，堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能，延长指示灯的使用寿命。
d.内部电路包括高亮的汽车室内阅读灯和NEC闪光LED板，较远处可使用高亮的汽车室内阅读灯指示位置，近处可采用NEC闪光LED板指示各种安全状态，内部电路中高亮的汽车室内阅读灯与红外接收三极管为双面安装，增强了指示装置的亮度。
2、实施方式
如图1所示，图中1.装置外壳，2.内部电路板，3.右堵头，4.橡胶密封圈，5.紧固螺钉，6.左堵头，7.灌胶硫化线缆区，8.紧固螺栓，9.线缆通路，10.红外接收三极管，11.汽车室内阅读灯，12.NEC闪光LED板。本设计包括内部电路板2，通过紧固螺栓固定在右堵头的突出安装部位，并将其整体插入装置外壳1中，用左堵头6堵住左侧，包括橡膠密封圈4，使此装置形成密闭的整体，其中，由内部电路2引出的线缆穿过线缆通路9与外界相连，同时在灌胶硫化线缆区7进行灌胶硫化使整体水密。
图1 装配结构剖面图
图2 零件2的正视示意图
内部电路包括高亮的汽车室内阅读灯11、NEC闪光LED板12以及红外接收三极管10，图2为零件2的正视图。并联的红外接收三极管10的接收部位面向外侧并与电路板成45度角安装，汽车室内阅读灯11分布在电路板两侧，电路板中间为NEC闪光LED板12。NEC闪光LED板12中LED显示板安装在NEC闪光电路上方。高亮的汽车室内阅读灯11与红外接收三极管10在电路板两面非对称安装，为保证整个内部结构的美观性，其他元器件以尽量对称分布的原则放置在其余位置。
主要散热元器件及芯片与电路板之间置有散热硅胶片，左堵头6堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能。所述结构1装置外壳的材料为透明有机玻璃，结构2内部电路板为PCB板，结构3右堵头与左堵头6为钛合金加工而成。
3、工作过程及原理
本装置构成密闭结构，装置外壳1采用透明的以聚碳酸酯为材料的套管，可以透过装置外壳1完全将汽车室内阅读灯11和NEC闪光LED板12发出的光透射出来，同时可以使红外线透过其作用于红外接收三极管10，此外，该套管内部经加工可与两侧堵头形成密闭结构，左堵头6堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，结合内部电路板2上的主要散热元器件及芯片下的散热硅胶片，可以提高装置的散热性能。其中，左堵头6与有机玻璃接触的外表面加工有两道密封圈沟槽，用于安装O型橡胶密封圈4，同时用紧固螺栓8将其与装置外壳连接固定。右堵头3的外表面同样加工有两道密封圈沟槽，并且右堵头3中心处开一通孔作为由内部电路板2引出的线缆的通路9，此外，为减轻重量同时也用于灌胶硫化线缆，在左堵头6和右堵头3另一侧均加工出一较大的灌胶硫化线缆区7。电路板由两部分电路及红外接收三极管10组成，其中汽车室内阅读灯11构成了高亮电路由一路I/O控制，此电路用作远处指示位置。LED显示板与NEC闪光电路构成了NEC闪光LED电路12由另一路I/O控制。其中，NEC闪光电路的工作结构框图如图3所示。引出的控制线通过线缆通路9引出并与水下航行器相应处连接，最后将安全指示装置通过安装固定部位8安装在水下航行器上。
图3 NEC闪光电路的工作结构框图
水下航行器潜入水中后，需要水面监控，使其安全的工作，当水下航行器在水面工作或在浅水域时，能够通过指示装置观察到它的运动。水下机器人完成任务后或遇到故障时会返回到水面，在远处可以启用高亮电路指示水下航行器位置，也可以在近处观察到来自NEC闪光LED电路的多种安全状态指示，便于维修和回收。由于红外接收三极管的安装位置，可以在水下航行器的各个方向启动，指示及启动装置工作控制结构框图如图4示。
图4 指示及启动装置工作控制结构框图
本装置在实验中检验证明是切实可行的，这种指示灯质量轻，体积小，结构简单，外形美观，散热性好，透光面积大，指示多样化，工作安全可靠，便于安装在水下航行器上。
人类越来越重视对海洋考察和开发，水下航行器得到广泛的应用。海洋环境复杂，条件恶劣，容易造成水下机器人故障，甚至丢失造成巨大的损失，所以水下航行器的安全问题十分重要。为了能够指示其在水面的位置以及安全状态，一般水下航行器都装有指示装置。指示装置要求保证耐压强度的同时外壳必须为透光材料。大多数水下灯外壳均采用半透明式，即灯罩为透明的，底座为金属或其他材料。现已有的指示灯有的外壳为半圆柱形，底座体积大，有的灯外壳为近似半球形，透光部分占整个装置体积较小，这些水下灯都限制了灯光的照明范围，且非照明体积过大。现有指示启动装置仅涉及指示部分的启动，未说明如何将其应用于灯的控制中。此外，现有的水下灯的变化形式局限在单色、彩色和变色等。智能是水下航行器的标志，而指示装置也是体现其智能的一种形式。小型水下航行器体积小，不适合安装较大体积的指示灯，因其不便于安装，同时也影响美观，水下航行器要求指示灯可灵活安装，例如以升降的形式，故需要指示灯的重量轻。
本文提供一个体积小，重量轻，外形美观，可指示多种安全状态同时又可以解决散热问题的大范围透光的指示灯，并将指示灯与红外接收三极管结合到一起，集红外遥控启动与安全指示为一体。
1、设计方案
由于内部指示电路以及红外接收三极管均要求装置外壳透光，故可以采用玻璃或有机玻璃等透明材料，小型水下航行器要求指示灯的体积小，同时期望指示灯安装灵活，与有机玻璃相比同等耐压程度的玻璃体积大、重量大，而且玻璃不易加工，而有机玻璃易被腐蚀，不适合应用于海洋环境，综合考虑以上因素，选用以聚碳酸酯为材料的套管作为装置的外壳，套管形式大大增加了透光面积，两侧堵头辅助密封的结构又在很大程度上减小了不发光面积的比例。为实现指示灯的安全指示多样性同时与红外接收三极管结合，故内部电路中包含三部分，较远处启用的汽车室内阅读灯指示电路，而在近处NEC闪光实时指示多种安全状态电路。由于要保证水密性，将有机玻璃管与两侧堵头形成密闭装置外壳，由于海水具有腐蚀性，故两侧堵头选用钛合金材料。为克服指示装置中由于密闭而散热困难，内部电路中主要发热元器件主要芯片与电路板之间置有散热硅胶片，此外，左堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能。
本装置具有如下优点：
a.集远处指示位置的高亮电路、近处指示多种安全状态的NEC闪光实时指示电路和红外遥控启动装置于一体，外形美观、功能多样、实用性强。
b.采用透明的以聚碳酸酯为材料的套管作为装置外壳，体积小，质量轻，易加工，耐腐蚀，透光度好，外形美观，便于安装。
c.主要散热元器件及芯片与电路板之间置有散热硅胶片，此外，堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能，延长指示灯的使用寿命。
d.内部电路包括高亮的汽车室内阅读灯和NEC闪光LED板，较远处可使用高亮的汽车室内阅读灯指示位置，近处可采用NEC闪光LED板指示各种安全状态，内部电路中高亮的汽车室内阅读灯与红外接收三极管为双面安装，增强了指示装置的亮度。
2、实施方式
如图1所示，图中1.装置外壳，2.内部电路板，3.右堵头，4.橡胶密封圈，5.紧固螺钉，6.左堵头，7.灌胶硫化线缆区，8.紧固螺栓，9.线缆通路，10.红外接收三极管，11.汽车室内阅读灯，12.NEC闪光LED板。本设计包括内部电路板2，通过紧固螺栓固定在右堵头的突出安装部位，并将其整体插入装置外壳1中，用左堵头6堵住左侧，包括橡膠密封圈4，使此装置形成密闭的整体，其中，由内部电路2引出的线缆穿过线缆通路9与外界相连，同时在灌胶硫化线缆区7进行灌胶硫化使整体水密。
图1 装配结构剖面图
图2 零件2的正视示意图
内部电路包括高亮的汽车室内阅读灯11、NEC闪光LED板12以及红外接收三极管10，图2为零件2的正视图。并联的红外接收三极管10的接收部位面向外侧并与电路板成45度角安装，汽车室内阅读灯11分布在电路板两侧，电路板中间为NEC闪光LED板12。NEC闪光LED板12中LED显示板安装在NEC闪光电路上方。高亮的汽车室内阅读灯11与红外接收三极管10在电路板两面非对称安装，为保证整个内部结构的美观性，其他元器件以尽量对称分布的原则放置在其余位置。
主要散热元器件及芯片与电路板之间置有散热硅胶片，左堵头6堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，由此提高散热性能。所述结构1装置外壳的材料为透明有机玻璃，结构2内部电路板为PCB板，结构3右堵头与左堵头6为钛合金加工而成。
3、工作过程及原理
本装置构成密闭结构，装置外壳1采用透明的以聚碳酸酯为材料的套管，可以透过装置外壳1完全将汽车室内阅读灯11和NEC闪光LED板12发出的光透射出来，同时可以使红外线透过其作用于红外接收三极管10，此外，该套管内部经加工可与两侧堵头形成密闭结构，左堵头6堵头向管内侧加工成条形柱状散热结构，增大吸热面积，同时向管外侧亦加工有条形柱状散热结构，增大散热面积，结合内部电路板2上的主要散热元器件及芯片下的散热硅胶片，可以提高装置的散热性能。其中，左堵头6与有机玻璃接触的外表面加工有两道密封圈沟槽，用于安装O型橡胶密封圈4，同时用紧固螺栓8将其与装置外壳连接固定。右堵头3的外表面同样加工有两道密封圈沟槽，并且右堵头3中心处开一通孔作为由内部电路板2引出的线缆的通路9，此外，为减轻重量同时也用于灌胶硫化线缆，在左堵头6和右堵头3另一侧均加工出一较大的灌胶硫化线缆区7。电路板由两部分电路及红外接收三极管10组成，其中汽车室内阅读灯11构成了高亮电路由一路I/O控制，此电路用作远处指示位置。LED显示板与NEC闪光电路构成了NEC闪光LED电路12由另一路I/O控制。其中，NEC闪光电路的工作结构框图如图3所示。引出的控制线通过线缆通路9引出并与水下航行器相应处连接，最后将安全指示装置通过安装固定部位8安装在水下航行器上。
图3 NEC闪光电路的工作结构框图
水下航行器潜入水中后，需要水面监控，使其安全的工作，当水下航行器在水面工作或在浅水域时，能够通过指示装置观察到它的运动。水下机器人完成任务后或遇到故障时会返回到水面，在远处可以启用高亮电路指示水下航行器位置，也可以在近处观察到来自NEC闪光LED电路的多种安全状态指示，便于维修和回收。由于红外接收三极管的安装位置，可以在水下航行器的各个方向启动，指示及启动装置工作控制结构框图如图4示。
图4 指示及启动装置工作控制结构框图
本装置在实验中检验证明是切实可行的，这种指示灯质量轻，体积小，结构简单，外形美观，散热性好，透光面积大，指示多样化，工作安全可靠，便于安装在水下航行器上。