CN102285437B - 气动微型观光潜艇液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供气动微型观光潜艇液压系统，包括液压源和并联的操舵液压回路、阀门传动液压回路和纵倾调节液压回路，液压源包括主油泵机组、备用油泵机组、两个单向阀、蓄能器、单向节流阀、缓冲器，操舵液压回路包括水平舵液压缸、方向舵液压缸、两个电磁换向阀、两个比例方向阀、两个电磁式二位二通换向阀，阀门传动液压回路包括四个电磁换向阀、两个通海阀液压缸、两个通气阀液压缸、两个节流阀，纵倾调节液压回路包括电磁换向阀、比例流量阀、液压锁、船艏银罐、船艉银罐。本发明工作平稳，结构尺寸紧凑，易于实现无级变速，系统可靠性高，结构简单，实现方便，可节省潜艇空间，并实现自动控制。

Description

气动微型观光潜艇液压系统

技术领域

本发明涉及的是一种实现潜艇姿态调整的液压系统。

背景技术

随着现代消费观念的提升，沿海度假已成为一种生活新时尚。目前，水下观光是继水上观光、空中观光之后的另一旅游“热点”，美国、日本、俄罗斯等国均推出了此类游览项目。我国现有观光潜艇多为载客20人以上中型和大型全潜式观光潜艇以及载客2-6人半潜式小型观光潜艇，全潜式微型观光潜艇在我国民用观光潜艇研发方面还处于空白阶段。

液压技术具有很多优点，如：工作平稳、控制方便、重量尺寸较小、可靠性高等，因而广泛应用在各类机械。作为气动微型观光潜艇的液压系统，除了要满足潜艇操舵、潜浮和纵倾调节的需求，还要能够适应微型潜艇狭小的空间，同时在满足观光目的的前提下尽可能的降低制造成本。

目前，并没有发现其它适用于微型观光潜艇的液压系统设计，因而，为适应市场需要，给出适合民用的微型观光潜艇液压系统必然具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供对水平舵和方向舵操纵、对潜浮系统中阀门的集中控制及对潜艇纵倾调节的气动微型观光潜艇液压系统。

本发明的目的是这样实现的：

本发明气动微型观光潜艇液压系统，其特征是：包括液压源和并联的操舵液压回路、阀门传动液压回路和纵倾调节液压回路，液压源包括主油泵机组、备用油泵机组、两个单向阀、蓄能器、单向节流阀、缓冲器，并联的主油泵机组和备用油泵机组通过单向节流阀连接蓄能器，主油泵机组和备用油泵机组的排出管上分别安装第一单向阀和第二单向阀，缓冲器与并联的两个单向阀相连；操舵液压回路包括水平舵液压缸、方向舵液压缸、两个电磁换向阀、两个比例方向阀、两个电磁式二位二通换向阀，第一电磁换向阀和第一比例方向阀并联后与水平舵液压缸相连，第一电磁式二位二通换向阀与水平舵液压缸相连，第二电磁换向阀和第二比例方向阀并联后与方向舵液压缸相连，第二电磁式二位二通换向阀与方向舵液压缸相连，由第一电磁换向阀、第一比例方向阀、水平舵液压缸组成的机构和由第二电磁换向阀、第二比例方向阀、方向舵液压缸组成的机构并联在一起，两个电磁阀均连接油箱；阀门传动液压回路包括四个电磁换向阀、两个通海阀液压缸、两个通气阀液压缸、两个节流阀，第一通海阀液压缸和第二通海阀液压缸的进油路连接在一起，第一电磁换向阀和第一通海阀液压缸相连，第二电磁换向阀和第二通海阀液压缸相连，第一通气阀液压缸和第二通气阀液压缸的进油路连接在一起，第三电磁换向阀和第一通气阀液压缸相连，第四电磁换向阀和第二通气阀液压缸相连，连接在一起的两个通海阀液压缸的进油路与连接在一起的两个通气阀液压缸的进油路相连；纵倾调节液压回路包括电磁换向阀、比例流量阀、液压锁、船艏银罐、船艉银罐，电磁换向阀一端连接比例流量阀、一端连接液压锁，液压锁与船艏银罐、船艉银罐均相连，船艏银罐和船艉银罐相连；液压源和并联的操舵液压回路、阀门传动液压回路和纵倾调节液压回路通过操舵液压回路中的由两个电磁换向阀和两个比例方向阀并联在一起后的管路、液压源中的缓冲器的管路、阀门传动液压回路中两个通海阀液压缸的进油路与连接在一起的两个通气阀液压缸的进油路相连后的管路、纵倾调节液压回路中比例流量阀的管路连接在一起。

本发明的优势在于：

1.采用液压系统实现气动微型观光潜艇的操纵控制，具有工作平稳、结构尺寸紧凑、易于实现无级变速的特点。

2.液压源采用了两套油泵机组和一套蓄能器应急能源，系统可靠性高。

3.采用电磁换向阀和比例方向阀并联，实现了随动操舵和手动操舵的任意切换，结构简单，实现方便。

4.采用电磁换向阀实现通海阀和通气阀的集中控制，易于实现。

5.通过采用电磁换向阀和比例流量阀(或伺服阀)在潜艇艇艏和艇艉之间泵送水银，可节省潜艇空间，并实现自动控制。

附图说明

图1为本发明的原理与布置图；

图2为本发明的液压源示意图；

图3为本发明的操舵液压回路示意图；

图4为本发明的的阀门传动液压回路示意图；

图5为本发明的纵倾调节液压回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～5，气动微型观光潜艇的液压系统如图1所示。由液压源A和三个并联的功能回路B、C、D构成，液压源A为功能回路B、C、D提供压力油，三个并联的功能回路B、C、D相对独立。

液压源A，如图2所示。采用由直流电机驱动的一套主油泵机组9和一套备用油泵机组36，主油泵机组9经滤油器8通油箱7，备用油泵机组36经滤油器37通油箱7，主油泵和备用油泵经过单向阀接主油路，在主油泵和备用油泵的出口上，还接有卸荷阀，卸荷阀由蓄能器14控制。蓄能器14作为应急能源，经单向节流阀12通到主油路，同时蓄能器14的出口接溢流阀。在液压源A主油路的最后接缓冲器。

操舵液压回路B，如图3所示。采用电磁换向阀4和比例方向阀3并联控制水平舵液压缸1，电磁换向阀39和比例方向阀41并联操纵方向舵液压缸43，其中电磁换向阀4、39也可采用手动换向阀，比例方向阀3、41也可采用伺服换向阀。水平舵液压回路和方向舵液压回路可分别经电磁式二位二通换向阀2、42实现回路短路。电磁换向阀4经节流阀5通油箱，电磁换向阀39经节流阀38通油箱，比例方向阀3、41进油路分别接有精滤油器6、40。

阀门传动液压回路C，如图4所示。电磁换向阀19、22分别控制通海阀液压缸17、20，液压锁18、21用于保持通海阀液压缸的压力，使通海阀密闭，电磁换向阀29、33控制通气阀液压缸28、30(关闭时由弹簧作用力实现通气阀密闭)，通海阀液压回路的进油路接节流阀16，通气阀液压回路的进油路接节流阀32。

纵倾调节液压回路D，如图5所示。采用电磁换向阀24和比例流量阀26，利用比例控制将油在艏艉水银罐25、44间泵送(也可采用伺服阀代替电磁换向阀24和比例流量阀26)，纵倾调节液压回路D的进油路上还接有精滤油器27和液压锁23，液压锁23用于保持水银罐的压力，维持纵倾姿态。

本发明微型观光潜艇总体液压系统原理与布置，如图1所示。主要分成四个功能区：液压源A，操舵液压回路B，阀门传动液压回路C，纵倾调节液压回路D。液压源A布置在靠近艇艉部分，和压缩空气罐布置在一起；操舵液压回路B置于艇艉，根据操舵液压缸位置就近布置；阀门传动液压回路C根据阀门位置布置在水仓和驾驶室间夹层；纵倾调节液压回路中将艏艉水银罐25、44分别布置在艇艏和艇艉，其它液压元件置于艇艏；所有阀件控制电路均集中到驾驶室控制台中。

本发明气动微型观光潜艇液压系统液压源A，如图2所示。采用了一套主油泵机组9和一套备用油泵机组36，两油泵组均由直流电机驱动，并可定期轮换使用。蓄能器14作为应急能源，主要应用于舵机，在油泵停止工作和潜艇处在最大航速下，其容量能多次实现方向舵和水平舵从一舷最大舵角转至另一舷最大舵角。两台泵排出管上装有单向阀11和35，以免工作泵排液倒灌备用泵而影响液压工作，而且卸荷阀10、34开启后油泵卸载运行时，蓄能器14保持在特定压力下。液压不工作时，油泵向蓄能器14充液，贮存能量。单向节流阀12既能使蓄能器14通畅地充液蓄能，又可通过改变节流阀12的开度调整放液速度。缓冲器15用于吸收液压冲击和齿轮泵的压力脉动。

本发明气动微型观光潜艇液压系统操舵液压回路B，如图3所示。采用电磁换向阀(也可选用手动换向阀)4、39和比例方向阀(也可选用伺服换向阀)3、41并联实现手动操舵和随动操舵(电磁换向阀4和比例方向阀3并联操纵水平舵，电磁换向阀39和比例方向阀41并联操纵方向舵)，且两种操舵方式可任意切换。如对水平舵而言，将电磁换向阀4置于中位时比例方向阀3工作，此时，实现随动操舵；将比例方向阀3关闭电磁换向阀4工作，此时，实现手动操舵。电磁换向阀4、39通过按钮实现阀芯移动，从而控制液压缸推舵方向和时间；比例方向阀3、41控制随动操舵则是通过手拉动拉杆或转动舵柄输入一个舵角，舵角转化为电压信号控制比例方向阀3、41的阀口开度和方向，从而控制液压缸推舵的速度和方向，同时舵角信号通过角位移传感器反馈给控制器，通过和原信号比较产生偏差信号，系统朝消除偏差的方向运行来实现自动控制，直到达到要求舵角为止。电磁式二位二通换向阀2、42处于断开状态时，操舵液压回路短路，可由其它机械操舵装置实现操舵。

本发明气动微型观光潜艇液压系统阀门传动液压回路C，如图4所示。采用电磁换向阀19、22、29、33可实现对通海阀和通气阀的集中控制，其中电磁换向阀19、22控制通海阀启闭(关闭时由液压锁18、21保持液压缸压力，使通海阀密闭)，电磁换向阀29、33控制通气阀启闭(关闭时由弹簧作用力实现通气阀密闭)，通过通海阀和通气阀的开启和关闭，可实现潜艇下潜和上浮。通海阀和通气阀都打开时，海水涌入压载水仓，潜艇逐渐下潜，下潜后通气阀关闭，通海阀可关闭也可不关闭。若潜艇已在水下，打开通海阀和通气阀，通入压缩空气吹除水仓中的海水，则潜艇逐渐上升。对电磁换向阀19、22、29、33的控制可通过手动操作，也可通过伺服控制系统实现。

本发明气动微型观光潜艇液压系统纵倾调节液压回路D，如图5所示。采用电磁换向阀24和比例流量阀26，利用比例控制将油在艏艉水银罐25、44间泵送，调节潜艇艏艉重量分配以达到纵倾调节目的。其中，电磁换向阀24改变液压油泵送方向，液压锁23防止电磁换向阀24处于中位时油液回流。纵倾自动调节可通过伺服控制实现，即给定纵倾角度，以电压信号传给控制器，控制器通过改变电磁换向阀24阀芯位置控制泵送水银方向和时间，同时纵倾角信号通过纵倾传感器反馈给控制器，通过和原信号比较产生偏差信号，系统朝消除偏差方向运行来实现自动控制，直到达到要求纵倾角为止。

本发明特点：

1、采用比例方向阀和电磁换向阀并联控制液压缸实现对方向舵和水平舵的随动操纵和手动操纵，且两种功能可任意切换；

2、采用电磁换向阀控制液压缸实现对潜浮系统中通海阀和通气阀的集中操纵；

3、采用液压油通过管路在潜艇艇艏和艇艉之间泵送水银的方式实现潜艇纵倾调节，泵送液压油方向和速度由电磁换向阀和比例流量阀分别控制；

4、将三个功能回路并联在一个液压系统中，以减少液压元器件个数、缩小液压系统所占空间。

Claims (1)

1.气动微型观光潜艇液压系统，其特征是：包括液压源和并联的操舵液压回路、阀门传动液压回路和纵倾调节液压回路，液压源包括主油泵机组、备用油泵机组、两个单向阀、蓄能器、单向节流阀、缓冲器，并联的主油泵机组和备用油泵机组通过单向节流阀连接蓄能器，主油泵机组和备用油泵机组的排出管上分别安装第一单向阀和第二单向阀，缓冲器与并联的两个单向阀相连；操舵液压回路包括水平舵液压缸、方向舵液压缸、两个电磁换向阀、两个比例方向阀、两个电磁式二位二通换向阀，第一电磁换向阀和第一比例方向阀并联后与水平舵液压缸相连，第一电磁式二位二通换向阀与水平舵液压缸相连，第二电磁换向阀和第二比例方向阀并联后与方向舵液压缸相连，第二电磁式二位二通换向阀与方向舵液压缸相连，由第一电磁换向阀、第一比例方向阀、水平舵液压缸组成的机构和由第二电磁换向阀、第二比例方向阀、方向舵液压缸组成的机构并联在一起，两个电磁换向阀均连接油箱；阀门传动液压回路包括四个电磁换向阀、两个通海阀液压缸、两个通气阀液压缸、两个节流阀，第一通海阀液压缸和第二通海阀液压缸的进油路连接在一起，阀门传动液压回路的第一电磁换向阀和第一通海阀液压缸相连，阀门传动液压回路的第二电磁换向阀和第二通海阀液压缸相连，第一通气阀液压缸和第二通气阀液压缸的进油路连接在一起，第三电磁换向阀和第一通气阀液压缸相连，第四电磁换向阀和第二通气阀液压缸相连，连接在一起的两个通海阀液压缸的进油路与连接在一起的两个通气阀液压缸的进油路相连；纵倾调节液压回路包括电磁换向阀、比例流量阀、液压锁、船艏银罐、船艉银罐，纵倾调节液压回路的电磁换向阀一端连接比例流量阀、一端连接液压锁，液压锁与船艏银罐、船艉银罐均相连，船艏银罐和船艉银罐相连；液压源和并联的操舵液压回路、阀门传动液压回路和纵倾调节液压回路通过操舵液压回路中的由两个电磁换向阀和两个比例方向阀并联在一起后的管路、液压源中的缓冲器的管路、阀门传动液压回路中两个通海阀液压缸的进油路与连接在一起的两个通气阀液压缸的进油路相连后的管路、纵倾调节液压回路中比例流量阀的管路连接在一起。

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