CN106005324A - 一种气压检测高精度储压式浮力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气压检测高精度储压式浮力调节装置，属于海洋无人航行器领域，包括固定于耐压舱端盖外壁的储压浮力器，储压浮力器包括与舱盖连接处的螺纹接口、带O型圈的封闭螺母、耐压壳体、胶囊、充气口、防护罩、螺堵以及位于壳体内胶囊外的气压传感器，可以测量储压器空气体积的改变；以及位于耐压舱内部的电机、轴向柱塞泵、连接电机和柱塞泵的联轴器；装置还包括位于耐压舱端盖的穿板接头、穿板电磁球阀、水密导线接插件，耐压舱内还设有电磁换向阀，电磁换向阀使泵体连接的水路进出口在储压浮力器和连接环境管口之间进行交换，储压浮力器平衡不同工作状态的压力，注排水量根据气压传感器来精确测定。

Description

一种气压检测高精度储压式浮力调节装置

技术领域

本发明涉及一种浮力调节装置，尤其涉及一种气压检测高精度储压式浮力调节装置，属于海洋环境测控和水文调查领域。

背景技术

水下滑翔器是一种新型的水下机器人,是随着浮标技术的日益成熟而发展起来的,它可以在大洋尺度对所监测的海域环境进行立体的搜索和数据采集,大大方便了海洋学家的研究工作。由于其对水下测量要素影响较小,具有很好的隐蔽性,而且构造简单、成本低、节省能源,成为新的研究热点,在未来海洋探测中将会发挥重要的作用，随着滑翔机技术的发展，其应用前景也越发广泛。

水下滑翔机是一种无动力水下机器人，通过自身重量和浮力差进行驱动，所以浮力的精准调节对于滑翔机性能的影响是直接而巨大的，良好的浮力调节系统对于水下滑翔机整体性能的影响是决定性的。

现有水下滑翔机多通过对液压油的抽送进行浮力调节，但限于宝贵的舱内空间，液压系统难以实现较大范围调整，对于水下滑翔机本体性能的发展产生限制。现有液压系统多采用流量阀进行流量计算，具有滞后性和误差累积性，并随着时间累积产生较大精度误差，对于水下滑翔机的控制而言，造成了难以忽略的偏差。

发明内容

本发明的目的是为了通过对储压浮力器精确的注排水控制进行滑翔机浮力的调整而提供一种气压检测高精度储压式浮力调节装置。

本发明的目的是这样实现的：包括耐压壳体和储压浮力器，所述耐压壳体内设置有电机、与电机输出端连接的柱塞泵和电磁换向阀，所述耐压壳体的端盖上依次设置有通往外界环境的接口、储压浮力器接口以及水密线接插件接口，所述柱塞泵的进水口和出水口分别与电磁换向阀的T口和P口连接，电磁换向阀的A口和B口分别连接电磁球阀和储压浮力器接口，且所述电磁球阀位于通往外界环境的接口处，所述储压浮力器包括外壳和设置在外壳内的胶囊，外壳与胶囊形成的空间内设置有气压传感器，外壳的一端设置有用于充气的气口，气口上还设置有气口封闭螺母，胶囊的端部设置的接口与储压浮力器接口通过密封螺母连接，气压传感器的传感器信号线的端部依次穿过气口、水密线接插件接口后与位于耐压壳体内的控制器连接。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述电磁换向阀是三位四通电磁换向阀；电磁球阀是两位两通电磁球阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.本发明所述的一种气压检测高精度储压式浮力调节装置采用了储压浮力器作为浮力调节单元，且内部气压可调，以适应不同的作业深度。在水面时内部具有一定气压把胶囊压瘪，当胶囊充满水后气压增高，气压可在进行沉浮转换时提供压力补偿，一方面降低抽水压差，一方面提高系统稳定性；而且储压浮力器布置于耐压舱外，便于维修和参数调整。2.本发明所述的一种气压检测高精度储压式浮力调节装置采用气压传感器置于储压浮力器的胶囊与耐压壳之间，由于注排水时间较短，故可以通过气压改变感知体积的变化，传感器在布置时需要进行电压补偿和校正，精确测试体积变化，感知浮力调节量。3.本发明所述的一种气压检测高精度储压式浮力调节装置把电机、柱塞泵和换向阀一体包围固定，连接处均设置O型圈压紧，避免空气掺入和漏水现象。

附图说明

图1是本发明的工作原理图；

图2是本发明的具体结构示意图；

图3是是本发明的耐压壳体的端盖部分的放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图3，本发明提供一种气压检测高精度储压式浮力调节装置，包括耐压壳体1内的柱塞泵24、驱动电机、联轴器以及电磁换向阀22，电磁换向阀22密封在电磁阀壳体23内，耐压壳端盖2的穿板密封件18、20、12及14，耐压壳外并与耐压壳端盖密封固定的储压浮力器3，其特征是储压器上下均有接口16、9，分别接胶囊6和胶囊与壳体4之间的空间5，在胶囊为空时，胶囊与壳体之间充满空气，且气压可调，此外在胶囊与壳体之间还布置有气压传感器7；端盖上有三个穿板接头，分别为通往外界环境的接口19、连接储压浮力器接口15和水密线接插件接口13，储压浮力器接口15和电磁球阀21所接的通往外界环境的管口19交替进行进出水。所述泵体、驱动电机和联轴器紧密固定一体，并整体固定在耐压舱内的支架上，泵体中柱塞材质为蓝宝石(主要Al₂O₃)，进水口26和出水口25分别接换向阀的T口和P口，并用O型圈密封件密封，接口和电磁换向阀都置于密封壳内，电磁换向阀采用化工用三位四通电磁换向阀；电磁换向阀的A口和B口分别接电磁球阀和储压浮力器接口。

所述电磁换向阀改变水流方向，分别连接端盖电磁球阀、连接储压浮力器的接口、泵体的进出口，使水流依次按照外界、电磁球阀、穿板接头、换向阀、柱塞泵、换向阀、穿板接头、储压浮力器进行流动。

所述储压器3包含外壳4和内部软胶囊6，且储压浮力器的外壳是耐腐蚀压力壳，进出水口接胶囊内部空间，气口9接胶囊与耐压壳体之间空间5，进出水口连接处包含与穿板接头配套的O型圈密封螺母18，储压器外壳与密封螺母18之间还设置有圆弧过渡的密封套件17，胶囊与壳体之间安装有气压传感器7，传感器信号线11通过密封胶8、气口封闭螺母10、穿板水密导线接插件接口13与控制板相连，气口9有充气接口以及用于密封的封闭螺母10，且气压根据实况不同可进行压力调节。

本发明的工作方式是：

储压浮力器3在滑翔机工作前根据最大需求深度进行充气至深度的1/2气压，然后进行压力校正，封闭气口9。

水下滑翔机需要下潜时，依次打开气压传感器7、电磁球阀21、电磁换向阀22处于第3工作位，启动电机，电机通过联轴器带动柱塞泵24工作，这时通往外部环境的管口19压力减少，海水进入，海水依次通过管口19、电磁球阀21、电磁换向阀22、柱塞泵24、电磁换向阀22、管口15进入胶囊6，胶囊进水被撑起，压缩外部空气体积，气压传感器7感知变化并把信号传递给控制器，当体积变化量满足所需的下潜要求时，同时关闭电机，置电磁换向阀22于常闭2位，然后关闭电磁球阀21处于止回位置。这时水下滑翔机的重力增大，重力大于浮力，滑翔机下潜，止回阀阻挡下潜带来的持续压力，下潜过程中电机、电磁换向阀22和气压传感器7均断电。

当下潜到一定深度接近上浮位置时，依次打开气压传感器7，电磁换向阀22处于第1工作位置，启动电机带动柱塞泵24，海水在胶囊6伸缩力和胶囊外空气的压力下被压入进水口26，然后在柱塞泵24的作用下海水被加压直至顶开止回球，从而使海水排出储压浮力器3；储压器内胶囊体积减少，空气压力变低，气压传感器7向控制系统传回变化信息，当达到所需上浮体积变化量时，同时关闭电机和电磁换向阀22。这时滑翔机的重力减少，重力小于浮力，滑翔机上浮。上浮过程中电机、电磁换向阀22和气压传感器7均断电。

在使用过程中储压浮力器3内的空气压力可以按需调节，以便和柱塞泵24适配以最佳工作压力进行注排水的调节，温度变化较大时需要根据情况对气压传感器7的电压补偿进行校正。

Claims (2)

1.一种气压检测高精度储压式浮力调节装置，其特征在于：包括耐压壳体和储压浮力器，所述耐压壳体内设置有电机、与电机输出端连接的柱塞泵和电磁换向阀，所述耐压壳体的端盖上依次设置有通往外界环境的接口、储压浮力器接口以及水密线接插件接口，所述柱塞泵的进水口和出水口分别与电磁换向阀的T口和P口连接，电磁换向阀的A口和B口分别连接电磁球阀和储压浮力器接口，且所述电磁球阀位于通往外界环境的接口处，所述储压浮力器包括外壳和设置在外壳内的胶囊，外壳与胶囊形成的空间内设置有气压传感器，外壳的一端设置有用于充气的气口，气口上还设置有气口封闭螺母，胶囊的端部设置的接口与储压浮力器接口通过密封螺母连接，气压传感器的传感器信号线的端部依次穿过气口、水密线接插件接口后与位于耐压壳体内的控制器连接。

2.根据权利要求1所述的一种气压检测高精度储压式浮力调节装置，其特征在于：所述电磁换向阀是三位四通电磁换向阀；电磁球阀是两位两通电磁球阀。