CN102248992B

CN102248992B - 一种水下滑翔机浮力调节装置

Info

Publication number: CN102248992B
Application number: CN 201110123534
Authority: CN
Inventors: 杨灿军; 范双双; 胡任; 吴世军; 谢钰; 黎开虎
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102248992A

Abstract

本发明属于海洋环境监测和海底资源勘探领域，具体涉及一种水下滑翔机浮力调节装置，包括固定在耐压壳体外壁上的油囊，位于耐压壳体内部的电机、液压泵及将电机和液压泵联接在一起的联轴器，在耐压壳体内部还设有由浸油缸壳体组成的浸油缸，浸油缸壳体包围电机和液压泵形成密闭的浸油腔，体积测量油缸包括缸体、活塞和弹簧，弹簧连接在活塞与缸体的一侧壁之间，活塞与固定连接在体积测量油缸上位移传感器的测杆相连接，耐压壳体的内壁上固定有阀板，所述阀板中设有油路，油路依次将体积测量油缸的右腔、浸油腔、液压泵、电磁球阀和油囊相连通，在调节水下滑翔机浮力时该装置可以精确测量吸排油液的体积，同时可以避免浮力调节装置液压系统的漏油现象。

Description

一种水下滑翔机浮力调节装置

技术领域

本发明属于海洋环境监测和海底资源勘探领域，具体涉及一种水下滑翔机的浮力调节装置。

背景技术

水下滑翔机是一种新型的水下机器人，它通过调节自身浮力来完成在水下的上浮与下潜，而不需外加其它的动力装置，节省了能源的消耗，具有造价低、续航时间长的优点，因此在海洋环境监测和海底资源勘探方面有着很广泛的应用前景。

现有的水下滑翔机的浮力调节装置多采用开放式液压系统，通过露置于空气中的电机和齿轮泵，实现油液在内部油缸和外部油囊之间的吸进与排出。由于现有的水下滑翔机浮力调节装置的齿轮泵暴露在空气当中，而齿轮泵自身固有漏油缺陷，使得开放式液压系统存在漏油问题，尤其在外部海水压力增大的情况下漏油现象更为严重，阻碍了水下滑翔机向深海发展的实现。另外，现有的水下滑翔机浮力调节装置通过测量柔性膜片位移的方式来测量油囊吸排油液的体积，该方式测量精度低，不容易实现水下滑翔机浮力的精确调节。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种水下滑翔机浮力调节装置，调节水下滑翔机浮力时，该装置可以精确测量吸排油液的体积，同时可以避免浮力调节装置液压系统的漏油的现象。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种水下滑翔机浮力调节装置，包括位于耐压壳体内部的电机、液压泵及将电机和液压泵联接在一起的联轴器，还包括固定在耐压壳体外壁上的油囊。所述水下滑翔机浮力调节装置的耐压壳体内部还设有浸油缸，所述浸油缸由浸油缸壳体组成，浸油缸壳体包围电机和液压泵形成密闭的浸油腔，所述浸油腔中充满了油液。

所述浸油缸壳体和液压泵分别固定连接在阀板上，所述阀板密封固定在耐压壳体上，阀板上还固定连接有电磁球阀和体积测量油缸。所述体积测量油缸包括缸体、活塞和弹簧，所述弹簧的一端与活塞相连接，弹簧的另一端与缸体相连接。所述体积测量油缸的一端设置有位移传感器，位移传感器的控制腔密封固定在体积测量油缸上，所述位移传感器的磁环与活塞固定在一起，位移传感器的测杆穿过活塞贯穿整个体积测量油缸。

所述阀板中设有油路，所述油路依次将体积测量油缸的右腔、浸油缸的浸油腔、液压泵、电磁球阀和油囊相连通。

进一步的，所述位移传感器可以为磁致伸缩位移传感器。

进一步的，所述液压泵可以为双向齿轮泵。

进一步的，所述活塞和缸体的相连接处设有第一密封圈，所述活塞和位移传感器的测杆的相连接处设有第二密封圈，所述油囊和耐压壳体的相连接处设有第三密封圈。

进一步的，所述电机固定在电机支架上，电机支架固定在阀板上。

进一步的，所述弹簧为推力弹簧，弹簧置于体积测量油缸的左腔。

进一步的，所述弹簧为拉力弹簧，弹簧置于体积测量油缸的右腔。

采用本发明具有如下的有益效果：

1、本发明所述的一种水下滑翔机浮力调节装置采用了浸油缸结构，将电机和液压泵均置于密闭的浸油腔中，浸油缸将液压系统与外界空气完全隔绝开来，即使在承受非常大的外界负载压力的情况下，也不会出现油液泄漏的现象。

2、本发明所述的一种水下滑翔机浮力调节装置通过使用位移传感器测量体积测量油缸活塞的位移的方式，来测量油囊吸排油液的体积，该测量方式的精确度高，可以精确调节水下滑翔机浮力的大小。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明一种水下滑翔机浮力调节装置实施例的剖视图；

图2为本发明一种水下滑翔机浮力调节装置实施例的液压工作原理图。

具体实施方式

参照附图1和附图2。一种水下滑翔机浮力调节装置，包括位于耐压壳体10内部的浸油缸40、阀板50、电磁球阀60、体积测量油缸70和固定在耐压壳体外壁上的油囊30。所述浸油缸40由浸油缸壳体41组成，浸油缸40的内部设有电机21、液压泵22及将电机21和液压泵22联接在一起的联轴器23，所述液压泵22为双向齿轮泵。所述浸油缸壳体41包围电机21和液压泵22形成密闭的浸油腔42，所述浸油腔42中充满了油液。

所述电机21固定在电机支架24上，电机支架24固定在阀板50上，浸油缸壳体41、液压泵22、电磁球阀60分别密封固定在阀板50上，同时，阀板50密封固定在耐压壳体10上。

所述体积测量油缸70包括缸体71、活塞72和弹簧73，所述体积测量油缸70的一端连接有位移传感器80，缸体71的另一端密封固定在阀板50上。所述位移传感器80为磁致伸缩位移传感器，位移传感器（80）的控制腔（81）密封固定在缸体71上，所述位移传感器（80）的磁环（82）与活塞（72）固定在一起，位移传感器（80）的测杆（83）穿过活塞（72）贯穿整个体积测量油缸（70）。所述弹簧73的一端与活塞72相连接，弹簧73的另一端与缸体71相连接，弹簧73可以为推力弹簧并置于体积测量油缸70的左腔74内，弹簧73也可以为拉力弹簧并置于体积测量油缸70的右腔77内。

所述阀板50中设有油路，所述油路依次将体积测量油缸70的右腔77、浸油缸40的浸油腔42、液压泵22、电磁球阀60和油囊30相连通。所述活塞72和缸体71的相连接处设有第一密封圈75，，所述活塞72和位移传感器80的测杆83的相连接处设有第二密封圈76，所述油囊和耐压壳体的相连接处设有第三密封圈31。

本发明一种水下滑翔机浮力调节装置的工作原理为：

当水下滑翔机在海水中某一深度开始下潜时，电磁球阀60通电导通，电机21通过联轴器23带动液压泵22转动，油液从油囊30中流出，流经电磁球阀60、液压泵23和浸油腔42流入体积测量油缸70的右腔77，在油液的压力作用下推动活塞72向左移动。所述位移传感器80的磁环跟随活塞72沿测杆81向左移动，位移传感器80输出位移测量信号。当位移传感器80输出的位移测量信号达到第一设定值时，电机21停止运行，同时将电磁球阀60断电。此时，由于位于海水环境中的油囊30流出一定体积的油液，油囊30的排水体积减小，水下滑翔机受到的浮力小于重力，水下滑翔机以一定的预期速度下潜。在水下滑翔机下潜过程中，海水压力不断升高，由于电磁球阀60处于断电关闭状态，可以防止海水压力将油囊中的油液压入体积测量油缸70。

当水下滑翔机在海水中某一深度开始上浮时，电机21通过联轴器23带动液压泵22反向转动，油液从体积测量油缸70的右腔77中流出，流经浸油腔42、液压泵22、电磁球阀60流入油囊30，活塞72在油液流出的带动下向右移动。因为水下海水压力较大，可以通过具有一定预压缩力的弹簧73协助液压泵22带动活塞72向右移动。此时，位移传感器80的磁环跟随活塞72沿测杆向右移动，同时输出位移测量信号。当位移测量信号达到第二设定值时，电机21停止运行。此时，油囊30流入一定体积的油液，油囊30的排水体积增大，水下滑翔机受到的浮力大于重力，水下滑翔机以一定的预期速度上浮。上浮过程中电磁球阀60也一直处于断电关闭状态，防止油液压出体积测量油缸70。

在工作过程中，可以根据水下滑翔机的工作需要，设置电机21和电磁球阀60的开启和关闭时间，控制流入和流出油囊30油液体积，实现对水下滑翔机浮力的调节，并通过位移传感器80输出的位移测量信号来实时反馈水下滑翔机浮力的调节值。

Claims

1.一种水下滑翔机浮力调节装置，包括位于耐压壳体（10）内部的电机（21）、液压泵（22）及将电机和液压泵联接在一起的联轴器（23），还包括固定在耐压壳体外壁上的油囊（30），其特征在于：所述水下滑翔机浮力调节装置的耐压壳体内部还设有浸油缸（40），所述浸油缸由浸油缸壳体（41）组成，浸油缸壳体包围电机和液压泵形成密闭的浸油腔（42），所述浸油腔（42）中充满了油液；

所述浸油缸壳体和液压泵分别固定连接在阀板（50）上，所述阀板密封固定在耐压壳体上，阀板（50）上还固定连接有电磁球阀（60）和体积测量油缸（70）；所述体积测量油缸（70）包括缸体（71）、活塞（72）和弹簧（73），所述弹簧（73）的一端与活塞相连接，弹簧（73）的另一端与缸体（71）相连接；所述体积测量油缸（70）的一端设置有位移传感器（80），位移传感器（80）的控制腔（81）密封固定在体积测量油缸（70）上，所述位移传感器（80）的磁环（82）与活塞（72）固定在一起，位移传感器（80）的测杆（83）穿过活塞（72）贯穿整个体积测量油缸（70）；

所述阀板（50）中设有油路，所述油路依次将体积测量油缸（70）的右腔（77）、浸油缸（40）的浸油腔（42）、液压泵（22）、电磁球阀（60）和油囊（30）相连通。

2.按照权利要求1所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述位移传感器（80）为磁致伸缩位移传感器。

3.按照权利要求2所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述液压泵（22）为双向齿轮泵。

4.按照权利要求2或3所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述活塞（72）和缸体（71）的相连接处设有第一密封圈（75），所述活塞（72）和位移传感器（80）的测杆（83）的相连接处设有第二密封圈（76），所述油囊（30）和耐压壳体（10）的相连接处设有第三密封圈（31）。

5.按照权利要求4所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述电机固定在电机支架（24）上，电机支架（24）固定在阀板（50）上。

6.按照权利要求5所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述弹簧（73）为推力弹簧，弹簧（73）置于体积测量油缸（70）的左腔（74）。

7.按照权利要求5所述的一种水下滑翔机浮力调节装置，其特征在于：所述弹簧（73）为拉力弹簧，弹簧（73）置于体积测量油缸（70）的右腔（77）。