CN106240773A - 一种深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法，其改进之处在于：所述的装置包括安装在深海设备外壳上的两个以上的蓄能器。本发明所公开的深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法，利用海洋压差能，可以大大减小深海设备下潜所需的重力和上浮所需的浮力，大大节约深海设备的能源。成本低，结构简单，性能好，使用方便。

Description

一种深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法
技术领域
本发明属于深海设备浮力调节装置领域，特别涉及该领域中的一种通过调整自身重量辅助调节深海设备浮力的调节装置及调节方法。
背景技术
深海海洋探测仪器设备（在本申请中称为深海设备）的工作环境多数是2000米以下深海海洋环境，且由干电池供电。目前，深海设备为下潜至深海环境，主要是通过调整自身重量来实现，而调整重量常用的方法有：
（1）通过足够的配重，达到下潜的目的，下潜深度根据配重物的重量和海水密度变化来决定。重复使用深海设备配重较大，上浮需要提供足够大的浮力，浪费能源；一次性深海设备，需要通过抛载重物实现上浮，抛载机构成本高且结构复杂，存在抛载机构失效的风险。
（2）通过深海设备自身重量的变化或者自身浮力（如带外油囊）的变化实现下潜，如将海水或液压油通过高压泵抽回深海设备舱内，增加重量或者减小浮力实现下潜，若要上浮则要提供相应的动力，将抽进深海设备舱内的海水或液压油再主动通过高压泵排出深海设备舱外，减轻重量或者增大浮力实现上浮，此类深海设备无论上浮下潜都需要消耗大量的能源，尤其是在深海环境中，高压环境下开启高压泵，消耗能源最大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种通过调整自身重量辅助调节深海设备浮力的深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法。
本发明采用如下技术方案：
一种深海设备用辅助浮力调节装置，其改进之处在于：所述的装置包括安装在深海设备外壳上的两个以上的蓄能器。
进一步的，在深海设备的外壳上安装支架，各蓄能器安装在所述的支架上。
进一步的，所述的各蓄能器进水口朝下沿深海设备在水下升降的方向垂直安装在支架上。
进一步的，所述的支架横截面为环形，各蓄能器沿环形边沿均匀分布。
进一步的，所述的蓄能器为隔膜式或胶囊式蓄能器。
进一步的，所述的蓄能器外壳为圆柱形。
进一步的，所述的蓄能器材料为316L不锈钢。
进一步的，所述的蓄能器内储存的气体为N2。
进一步的，所述的蓄能器外壳耐内压强度约为其内充气压的1.5倍。
一种深海设备辅助浮力调节方法，使用上述的装置，其改进之处在于：
（1）在深海设备下潜过程中，随水压逐渐增大，当水压大于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊被压缩，外部海水通过进水口进入蓄能器，装置重量增加，为深海设备提供辅助下潜重力；
（2）在深海设备上浮过程中，随水压逐渐减小，当水压小于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊膨胀将海水从进水口压出蓄能器外，装置重量减小，为深海设备提供辅助上浮浮力。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法，虽然深海设备不能仅靠其来完成下潜和上浮，但是在深海设备靠其配备的专用浮力调节装置下潜的过程中，随水压逐渐增大，当水压大于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊被压缩，外部海水通过进水口进入蓄能器，装置重量增加，为深海设备提供辅助下潜重力，根据气囊内充气气压不同，实现逐级提供下潜重力的目的，降低专用浮力调节装置在下潜过程中的能耗，节约深海设备的能源；反之，在深海设备靠其配备的专用浮力调节装置上浮的过程中，随水压逐渐减小，当水压小于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊膨胀将海水从进水口压出蓄能器外，装置重量减小，为深海设备提供辅助上浮浮力，实现逐级提供上浮浮力的目的，降低专用浮力调节装置在上浮过程中的能耗，节约深海设备的能源。
本发明所公开的深海设备用辅助浮力调节装置及调节方法，利用海洋压差能，可以大大减小深海设备下潜所需的重力和上浮所需的浮力，大大节约深海设备的能源。成本低，结构简单，性能好，使用方便。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开的深海设备用辅助浮力调节装置的安装位置示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
蓄能器是一种液压系统中的储能装置，原理是利用波义尔定律，即气体的压缩性，通过液体压缩气体来进行储能工作。开始的时候将预定压力的气体充到蓄能器中的密封气囊内，蓄能器则通过进水口与外界相通，其能量转化方式如下：当外部液体压力升高时，外部液体通过进水口进入蓄能器，蓄能器内气囊被压缩储存能量；当外部液体压力降低时，蓄能器内气囊膨胀释放能量，将液体从进水口压出蓄能器外。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种深海设备用辅助浮力调节装置，所述的装置包括安装在深海设备1外壳上的两个以上的蓄能器2。在本实施例中，所述蓄能器2的数量为四个。在深海设备1的外壳上安装支架3，四个蓄能器2进水口朝下沿深海设备在水下升降的方向垂直安装在支架3上。所述的支架3横截面为环形，四个蓄能器2沿环形边沿均匀分布。
作为一种可供选择的方式，在本实施例中，所述的蓄能器为隔膜式或胶囊式蓄能器。所述的蓄能器外壳为安装方便的圆柱形。
所述的蓄能器材料为耐压且耐海水腐蚀的316L不锈钢。所述的蓄能器内储存的气体为N2。所述的蓄能器外壳耐内压强度约为其内充气压的1.5倍。
本实施例还公开了一种深海设备辅助浮力调节方法，使用上述的装置：
（1）在深海设备下潜过程中，随水压逐渐增大，当水压大于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊被压缩，外部海水通过进水口进入蓄能器，装置重量增加，为深海设备提供辅助下潜重力；
（2）在深海设备上浮过程中，随水压逐渐减小，当水压小于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊膨胀将海水从进水口压出蓄能器外，装置重量减小，为深海设备提供辅助上浮浮力。
本实施例所公开的深海设备用辅助浮力调节装置的设计选型方法为：
（1）根据实际需求，科学计算深海设备所需下潜重力；
（2）根据所需的下潜重力，选取合适容积和数量的蓄能器；
（3）根据合理计算，确定蓄能器中所预充气体气压；
（4）根据预充气体气压和蓄能器容积，确定蓄能器外壳指标（如壁厚，外壳耐内压强度约为其内充气压的1.5倍）和外形尺寸（多种形状，多种尺寸，根据仪器设备需求而定）。

Claims (10)

1.一种深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的装置包括安装在深海设备外壳上的两个以上的蓄能器。
2.根据权利要求1所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：在深海设备的外壳上安装支架，各蓄能器安装在所述的支架上。
3.根据权利要求2所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的各蓄能器进水口朝下沿深海设备在水下升降的方向垂直安装在支架上。
4.根据权利要求3所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的支架横截面为环形，各蓄能器沿环形边沿均匀分布。
5.根据权利要求4所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的蓄能器为隔膜式或胶囊式蓄能器。
6.根据权利要求5所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的蓄能器外壳为圆柱形。
7.根据权利要求6所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的蓄能器材料为316L不锈钢。
8.根据权利要求7所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的蓄能器内储存的气体为N2。
9.根据权利要求8所述的深海设备用辅助浮力调节装置，其特征在于：所述的蓄能器外壳耐内压强度约为其内充气压的1.5倍。
10.一种深海设备辅助浮力调节方法，使用上述权利要求1所述的装置，其特征在于：
（1）在深海设备下潜过程中，随水压逐渐增大，当水压大于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊被压缩，外部海水通过进水口进入蓄能器，装置重量增加，为深海设备提供辅助下潜重力；
（2）在深海设备上浮过程中，随水压逐渐减小，当水压小于蓄能器内充气气压时，蓄能器内气囊膨胀将海水从进水口压出蓄能器外，装置重量减小，为深海设备提供辅助上浮浮力。
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