CN104535050B - 一种双液压缸控制的深海多参数测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于深海探测领域，具体涉及一种双液压缸控制的深海多参数测量装置。包括外壳、浮体、浮力调节装置、参数测量系统和密封元件，浮力调节装置包括驱动系统、丝杠舱和液压缸，驱动系统包括电源、电机、驱动器、减速器和PC机，丝杠舱包括丝杠舱体、丝杠、螺母法兰和轴承，液压缸包括缸筒、活塞杆和油囊，参数测量系统包括压力传感器、温度传感器和盐度传感器，其特征是还包括天线,液压缸的数量为两个。工作时，参数测量系统获取所在海域的压力、温度、盐度，驱动系统带动活塞杆对油囊充油或排油，改变装置的总体积，对装置所受浮力进行调节。本发明增大了浮力调节装置的调节范围，提高了装置的安全性能，使其能够在千米以上的深水域作业。

Description

一种双液压缸控制的深海多参数测量装置

技术领域

本发明属于深海探测领域，具体涉及一种双液压缸控制的深海多参数测量装置。

背景技术

深海多参数测量装置是一种测量深海温度、盐度、深度、海流、噪声的可回收装置，能够对深海水文参数进行长期、定点、实时监测。浮力调节装置是深海多参数测量装置的重要组成部分，其作用是实现深海多参数测量装置的上浮、悬停和下沉动作。现有的深海多参数测量装置包括外壳、浮体、浮力调节装置、参数测量系统和密封元件，浮力调节装置包括电机、减速器、滚珠丝杠、液压缸和油囊，参数测量系统包括压力传感器、温度传感器和盐度传感器。工作时，将装置沉入深海，通过调节浮力调节装置使装置悬停在一定深度，对海域的水文参数进行测量。电机通过减速器带动滚珠丝杠转动，滚珠丝杠推动液压缸活塞杆往复运动。装置上浮时，活塞杆伸出，将液压油压入油囊，油囊体积变大，浮力调节装置受到的浮力变大；装置下潜时，活塞杆收回，将液压油抽出油囊，油囊体积变小，浮力调节装置受到的浮力变小。

目前深海多参数测量装置所用的浮力调节装置只使用单个液压缸。专利号为2009100679844的中国专利公布了一种海洋监测用潜标，其通过调节油囊的体积来调节装置所受浮力，因只使用单个油囊，浮力调节范围小，且安全性低，油囊发生破损或液压缸损坏将直接导致深海多参数测量装置不可回收，造成巨大损失。现有多参数测量装置耐压范围小，只适用于较浅海域，不能在千米以上的深海进行工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，解决浮力调节装置浮力调节范围小、安全性能低的问题，提高多参数测量装置的工作水深。

本发明采用以下技术方案：

一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，包括外壳、浮体、浮力调节装置、参数测量系统和密封元件，浮力调节装置包括驱动系统、丝杠舱和液压缸，驱动系统包括电源、电机、驱动器、减速器和PC机，丝杠舱包括丝杠舱体、丝杠、螺母法兰和轴承，液压缸包括缸筒、活塞杆和油囊，参数测量系统包括压力传感器、温度传感器和盐度传感器，其特征是还包括天线，液压缸的数量为两个；天线与上端盖固定连接，密封圈将上端盖上端面密封，上端盖与丝杠舱体固定连接，密封圈将丝杠舱体上部密封，下法兰与外壳固定连接，密封圈将外壳下部密封，驱动系统与固定法兰固定连接，固定法兰与丝杠舱体固定连接，丝杠舱体与外壳固定连接，密封圈将外壳上部密封，活塞杆与螺母法兰固定连接，缸筒与丝杠舱体固定连接，密封圈将缸筒下部密封，缸筒与油囊固定连接，密封圈将缸筒上部密封，浮体固定在外壳外壁，驱动器、PC机、电源、压力传感器、温度传感器和盐度传感器固定在外壳内壁，并通过导线相互连接，减速器的输出轴与丝杠固定连接，丝杠穿过螺母法兰，丝杠由轴承定位，轴承通过上端盖、下端盖、卡簧固定在丝杠舱体上，下端盖与丝杠舱体固定连接；压力传感器通过导线与液压缸连接，通过油囊测得外部压力，温度传感器和盐度传感器通过触头直接与外部连接，分别测得温度和盐度；油囊充油时，电机正转，通过减速器带动丝杠转动，丝杠的正向转动带动与之连接的螺母法兰向上移动，推动活塞杆向上移动，活塞杆将液压油推入油囊，使油囊体积增大，从而使整个测量装置所受浮力增大；油囊排油时，电机反转，通过减速器带动丝杠转动，丝杠的反向转动带动与之连接的螺母法兰向下移动，在螺钉的连接作用下带动活塞杆向下移动，外部压力将油囊内的液压油压入到缸筒内，油囊体积减小，从而使整个装置所受浮力减小。天线可与卫星进行通信，传输测量数据，并对深海多参数测量装置进行定位。

上述一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，其特征是电机为大转矩直流空心杯伺服电机，减速器为大减速比行星减速器。

上述一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，其特征是丝杠舱体的主体结构为两侧开槽的圆柱筒体，螺母法兰从丝杠舱体的两侧开槽中穿过。

工作时，在编码器的控制下，电动机转动，通过减速器的减速带动丝杠转动，通过螺母法兰的传动带动活塞杆的运动，活塞杆的往复运动实现了油囊的充油和排油，从而实现了浮力调节装置总体积的变化，对整个装置所受浮力进行调节，进而调节装置所处水深，压力传感器、温度传感器和盐度传感器对所处海域的压力、温度、盐度进行测量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用双液压缸结构，增大了浮力调节装置的调节范围，提高了装置的安全性能，如果其中一个浮力调节装置损坏，可依靠另一个浮力调节装置将深海多参数测量装备带回海洋表面；合理布置密封元件，提高装置的耐压性能，使得多参数测量装置能够在千米以上的深水域作业。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明驱动系统的结构示意图。

图3为本发明丝杠舱的结构示意图。

图4为本发明液压缸的结构示意图。

图中，1-液压缸，2-密封圈，3-螺钉，4-密封圈，5-螺母，6-外壳，7-浮体，8-导线，9-销钉，10-螺钉，11-压力传感器，12-温度传感器，13-盐度传感器，14-螺母，15-下法兰，16-螺钉，17-密封圈，18-驱动器，19-驱动系统，20-PC机，21-电源，22-螺钉，23-丝杠舱，24-密封圈，25-螺钉，26-螺钉，27-天线，28-减速器，29-电机，30-编码器，31-螺钉，32-密封圈，33-螺母，34-卡簧，35-丝杠，36-轴承，37-轴承，38-卡簧，39-下端盖，40-螺钉，41-固定法兰，42-螺母，43-丝杠舱体，44-螺母法兰，45-轴承，46-轴承，47-上端盖，48-油囊，49-螺母，50-密封圈，51-螺钉，52-缸筒，53-活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明三个最佳实施例。

实施例一

如图1所示，天线27通过螺钉26与上端盖连接，密封圈2将上端盖上端面密封，液压缸1通过螺钉25与丝杠舱体连接，密封圈24将液压缸缸筒下部密封，丝杠舱体通过螺钉3和螺母5与外壳6连接，密封圈4将外壳6上部密封，浮体7固定在外壳6外壁，压力传感器11、温度传感器12、盐度传感器13、驱动器18、PC机20、电源21固定在外壳11内壁，并通过导线8相互连接，驱动系统19通过螺钉10与固定法兰连接，下法兰15通过螺钉16和螺母14与外壳6连接，密封圈17将外壳6下部密封，液压缸1通过螺钉22与螺母法兰连接。

如图2所示，驱动器18、编码器30、电机29、减速器28、PC机20组成装置的驱动系统，电机29为大转矩直流空心杯伺服电机，减速器30为大减速比行星减速器，减速器30的输出轴通过销钉与丝杠固定。

如图3所示，固定法兰41通过螺钉40和螺母42与丝杠舱体43连接，丝杠35、螺母法兰44、轴承固定于丝杠舱体43内，丝杠舱体43两侧开槽，螺母法兰44从丝杠舱体43的两侧开槽中穿过，轴承均为深沟球轴承，丝杠35穿过螺母法兰44，丝杠35由轴承36、轴承37、轴承44、轴承45定位，轴承36、轴承37、轴承45、轴承46通过上端盖47、卡簧34、下端盖36、卡簧38固定在丝杠舱体34上，上端盖47通过螺钉31和螺母33固定在丝杠舱体43上，下端盖39通过螺钉40和螺母42固定在丝杠舱体43上，密封圈32将丝杠舱体43上部密封。

如图4所示，缸筒52通过螺钉51和螺母49与油囊48连接，密封圈50将缸筒52上部密封。

增大装置浮力时，电机29正转，通过减速器28带动丝杠35转动，丝杠35的正向转动带动与之连接的螺母法兰44向上移动，推动活塞杆53向上移动，活塞杆53将液压油推入油囊48，使油囊体积增大，从而使整个装置在海水中所受浮力增大。

减小装置浮力时，电机29反转，通过减速器28带动丝杠35转动，丝杠35的反向转动带动与之连接的螺母法兰44向下移动，在螺钉22的连接作用下带动活塞杆53向下移动，外部压力将油囊48内的液压油压入到缸筒52内，油囊体积减小，从而使整个装置所受浮力减小。

实施例二

电机29为大转矩舵机，舵机的输出轴直接与丝杠35固定，不必安装减速器28和编码器30，PC机20直接控制舵机的转动，对舵机的转速进行调节。其他同实施例一。

实施例三

减速器28的输出轴与丝杠35通过联轴器进行连接，轴承36、轴承37、轴承45、轴承46均为推力球轴承，在丝杠两端放置两个调心球轴承。其他同实施例一。

Claims (3)

1.一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，包括外壳[6]、浮体[7]、浮力调节装置、参数测量系统和密封元件，浮力调节装置包括驱动系统[19]、丝杠舱[23]和液压缸[1]，驱动系统[19]包括电源[21]、电机[29]、驱动器[18]、减速器[28]和PC机[20]，丝杠舱[23]包括丝杠舱体[43]、丝杠[35]、螺母法兰[44]和轴承，液压缸[1]包括缸筒[52]、活塞杆[53]和油囊[48]，参数测量系统包括压力传感器[11]、温度传感器[12]和盐度传感器[13]，其特征是还包括天线[27]，液压缸[1]的数量为两个；天线[27]与上端盖[47]固定连接，密封圈[2]将上端盖[47]上端面密封，上端盖[47]与丝杠舱体[43]固定连接，密封圈[32]将丝杠舱体[43]上部密封，下法兰[15]与外壳[6]固定连接，密封圈[17]将外壳[6]下部密封，驱动系统[19]与固定法兰[41]固定连接，固定法兰[41]与丝杠舱体[43]固定连接，丝杠舱体[43]与外壳[6]固定连接，密封圈[4]将外壳[6]上部密封，活塞杆[53]与螺母法兰[44]固定连接，缸筒[52]与丝杠舱体[43]固定连接，密封圈[24]将缸筒[52]下部密封，缸筒[52]与油囊[48]固定连接，密封圈[50]将缸筒[52]上部密封，浮体[7]固定在外壳[6]外壁，驱动器[18]、PC机[20]、电源[21]、压力传感器[11]、温度传感器[12]和盐度传感器[13]固定在外壳[6]内壁，并通过导线[8]相互连接，减速器[28]的输出轴与丝杠[35]固定连接，丝杠[35]穿过螺母法兰[44]，丝杠[35]由第一轴承[36]、第二轴承[37]、第三轴承[45]、第四轴承[46]定位，该第一轴承[36]和第二轴承[37]通过下端盖[39]和第一卡簧[38]固定在丝杠舱体[43]上，该第三轴承[45]和第四轴承[46]通过上端盖[47]和第二卡簧[34]固定在丝杠舱体[43]上，下端盖[39]与丝杠舱体[43]固定连接；压力传感器[11]通过导线与液压缸[1]连接，通过油囊[48]测得外部压力，温度传感器[12]和盐度传感器[13]通过触头直接与外部连接，分别测得温度和盐度。

2.根据权利要求1所述的一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，其特征是电机[29]为大转矩直流空心杯伺服电机，减速器[28]为大减速比行星减速器。

3.根据权利要求1所述的一种双液压缸控制的深海多参数测量装置，其特征是丝杠舱体[43]的主体结构为两侧开槽的圆柱筒体，螺母法兰[44]能够从丝杠舱体[43]的两侧开槽中穿过。