CN106628077A - 一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置 - Google Patents

一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置 Download PDF

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朱熠
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Abstract

本发明属于航海技术领域，具体涉及一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置。本发明包括排水腔壳体、液压缸壳体、油箱壳体和端盖壳体，水腔壳体与液压缸壳体连接，液压缸壳体与油箱壳体连接，油箱壳体与端盖壳体连接。本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，能够解决现存浮力调节装置调节量较难测量和控制、控制精度不足等问题。

Description

一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置
技术领域
本发明属于航海技术领域，具体涉及一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置。
背景技术
随着人类对海洋领域的不断发掘和深入研究，人们对各种水下航行器的技术研究需求也越来越迫切。而浮力调节装置作为水下航行器设备中的重要组成部分，其性能指标至关重要，主要包括调节体积量、调节速度和精度、结构尺寸和最大工作深度等方面。目前，现有的水下航行器用浮力调节装置大多采用油囊式结构，通过机械或液压装置在其内部直接填充和抽取工作介质实现整机在水下的浮力变化，在使用上存在调节体积较难测量和控制、调节精度不足等问题，急需得到进一步提高。
发明内容
本发明解决的技术问题：本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，解决现存浮力调节装置调节量较难测量和控制、控制精度不足等问题。
本发明采用的方案：
一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，包括排水腔壳体、液压缸壳体、油箱壳体和端盖壳体，水腔壳体与液压缸壳体连接，液压缸壳体与油箱壳体连接，油箱壳体与端盖壳体连接。
所述排水腔壳体右侧出口端安装有滤网架，滤网架上包含滤网安装口结构，滤网组件固定安装于滤网架上的滤网安装口处；排水腔壳体内部安装排水腔活塞，排水腔活塞可在排水腔壳体内部线性运动，排水腔活塞左侧形成浮力体积腔，排水腔活塞右侧形成排水腔。
所述液压缸活塞安装在液压缸壳体内部，液压缸活塞的长杆穿过排水腔壳体左侧实体处中心孔并与排水腔活塞通过锁紧螺母固定相连；液压缸活塞导轨固定安装在液压缸壳体左侧实体的中心，液压缸活塞导轨插入液压缸活塞内，液压缸活塞可沿液压缸活塞导轨在中心轴线方向线性运动，液压缸活塞左侧形成液压缸左腔，液压缸活塞右侧形成液压缸右腔，位移传感器安装在液压缸活塞导轨左端内部中心位置。
所述油箱壳体内部沿轴心安装有油箱活塞导轨，油箱活塞导轨右端与液压缸壳体最左侧实体外表面接触，油箱活塞导轨右端与油箱壳体连接，油箱壳体与油箱活塞导轨之间设有油箱活塞，油箱活塞可沿油箱活塞导轨圆柱外侧线性运动，油箱活塞左侧形成增压气腔，油箱活塞右侧形成油箱腔，在油箱壳体左侧增压气腔端外表面安装有充气活门一，在油箱壳体右侧油箱腔端外表面安装有充油活门二；电机泵插入油箱活塞导轨内部，电机泵安装在液压缸壳体最左侧实体表面上。
所述控制驱动器安装在端盖壳体内部，端盖壳体左端外表面安装有对外电连接器，控制驱动器内侧端面上安装对内电连接器，对外电连接器和对内电连接器通过连接电缆相连，对内电连接器与位移传感器和电机泵上的连接电缆相连。
所述液压缸壳体左侧实体部分设计有阀门安装孔，阀孔处安装相应的阀门元件组。
所述阀门元件组包括单向阀一、单向阀二、安全阀一、安全阀二、平衡阀、液控单向阀和过滤器。
本发明的有益效果：
(1)本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，能够满足了水下航行器对浮力调节装置体积定量调节的要求；
(2)本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，能够实现对被控体积量的实时检测和精确调节控制，控制精度高；
(3)本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，能够实现一体化紧凑结构设计，便于使用安装。
附图说明
图1为本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置结构图；
图2为本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置阀门元件示意图；
图3为本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置液压原理图。
图中：1-排水腔壳体；2-液压缸壳体；3-油箱壳体；4-端盖壳体；5-滤网架；6-滤网组件；7-卡箍组件；8-液压缸活塞；9-排水腔活塞；10-锁紧螺母；11-液压缸活塞导轨；12-油箱活塞；13-油箱活塞导轨；14-电机泵；15-驱动控制器；16-对外电连接器；17-对内电连接器；18-充气活门一；19-充油活门二；20-位移传感器；21-阀门元件组；22-油箱；23-液压缸；24-单向阀一；25-单向阀二；26-安全阀一；27-安全阀二；28-平衡阀；29-液控单向阀；30-过滤器；A-增压气腔；B-油箱腔；C-液压缸左腔；D-液压缸右腔；E-浮力体积腔；F-排水腔。
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置作进一步描述。
如图1所示，本发明提供一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，包括排水腔壳体1、液压缸壳体2、油箱壳体3和端盖壳体4，水腔壳体1与液压缸壳体2通过卡箍组件7固定连接，液压缸壳体2与油箱壳体3通过卡箍组件7固定连接，油箱壳体3与端盖壳体4通过卡箍组件7固定连接；
排水腔壳体1右侧出口端安装有滤网架5，滤网架5上包含滤网安装口结构，滤网组件6固定安装于滤网架5上的滤网安装口处；排水腔壳体1内部安装排水腔活塞9，排水腔活塞9可在排水腔壳体1内部线性运动，排水腔活塞9左侧形成浮力体积腔E，排水腔活塞9右侧形成排水腔F；
液压缸活塞8安装在液压缸壳体2内部，液压缸活塞8的长杆穿过排水腔壳体1左侧实体处中心孔并与排水腔活塞9通过锁紧螺母10固定相连；液压缸活塞导轨11固定安装在液压缸壳体2左侧实体的中心，液压缸活塞导轨11插入液压缸活塞8内，液压缸活塞8可沿液压缸活塞导轨11在中心轴线方向线性运动，液压缸活塞8左侧形成液压缸左腔C，液压缸活塞8右侧形成液压缸右腔D，位移传感器20安装在液压缸活塞导轨11左端内部中心位置；
油箱壳体3内部沿轴心安装有油箱活塞导轨13，油箱活塞导轨13右端与液压缸壳体2最左侧实体外表面接触，油箱活塞导轨13右端与油箱壳体3通过螺钉固定连接，油箱壳体3与油箱活塞导轨13之间设有油箱活塞12，油箱活塞12可沿油箱活塞导轨13圆柱外侧线性运动，油箱活塞12左侧形成增压气腔A，油箱活塞12右侧形成油箱腔B，在油箱壳体3左侧增压气腔A端外表面安装有充气活门一18，在油箱壳体3右侧油箱腔B端外表面安装有充油活门二19；电机泵14插入油箱活塞导轨13内部，电机泵14安装在液压缸壳体2最左侧实体表面上；
控制驱动器15通过螺钉固定安装在端盖壳体4内部，端盖壳体4左端外表面安装有对外电连接器16，控制驱动器15内侧端面上安装对内电连接器17，对外电连接器16和对内电连接器17通过连接电缆相连，对内电连接器17与位移传感器20和电机泵14上的连接电缆相连。
如图2所示，液压缸壳体2左侧实体部分设计有阀门安装孔，阀孔处安装相应的阀门元件组21；
如图3所示，阀门元件组21包括单向阀一24、单向阀二25、安全阀一26、安全阀二27、平衡阀28、液控单向阀29、和过滤器30。
如图3所示，本发明的工作原理为：
本发明浮力调节装置通过对外电连接器16与水下航行器电气相连，为浮力调节装置提供电源和通讯连接，对外电连接器16连接到驱动控制器15上的对内电连接器17上；同时对内电连接器17与电机泵14和位移传感器20电气连接，实现实时检测和精确闭环控制，通过充气活门18为增压气腔A充气，通过充油活门19为液压系统充油，增压气腔A的气体通过油箱活塞12为油箱22增压。上电工作后，由驱动控制器15控制电动机14向液压缸23的液压缸左腔C或液压缸右腔D供油，从而克服外界海水的压力推动液压缸活塞8沿着液压缸活塞导轨11在中心轴线方向运动，液压缸活塞8带动排水腔活塞9运动从而将排水腔F的海水排出或灌入，最终实现对浮力体积腔E体积量的测量和调节控制。安装在液压缸壳体2左侧实体阀块上的阀门元件21保证了上述液压原理的实现，如图3所示，假定电机泵14向上部油路供油，此时，单向阀一24关死，平衡阀28正向开启，电机泵14出口油液进入液压缸左腔C，同时在出口压力的控制下，液控单向阀29反向开启，液压缸右腔D油液与电机泵14进口连通，此外单向阀二25在电机泵14的进口抽吸作用下正向开启，将油箱22内油箱腔B与电机泵14进口连通，实现液压缸23运动时两腔体积差导致的油液补充，液压缸活塞8带动排水腔活塞9将海水从排水腔F排出，浮力调节装置完成增大浮力功能；同样电机泵14向下部供油，单向阀二25关死，液控单向阀29正向开启，电机泵14出口油液进入液压缸右腔D，同时在出口压力的控制下，平衡阀28反向开启，液压缸左腔C油液与电机泵14进口连通，此外单向阀一24在电机泵14出口压力的控制下反向开启，将油箱22内油箱腔B与电机泵14进口连通，实现液压缸23运动两腔体积差导致的多余油液流回，液压缸活塞8带动排水腔活塞9运动，海水向排水腔F灌入，浮力调节装置完成减小浮力功能。安全阀一26和安全阀二27为液压油路提供高压保护。通过实时检测位移传感器20的数据反馈，保证了对液压缸活塞8的位置检测，实现驱动控制器15对浮力体积腔E被控量的精确闭环调节控制。
上面结合附图和实施例对本发明进行了描述，显然本发明的具体实现并不受上述方式的限制。只要采用了本发明的构思和技术方案进行的非实质性改进，或者未经改进，将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，包括排水腔壳体(1)、液压缸壳体(2)、油箱壳体(3)和端盖壳体(4)，其特征在于：水腔壳体(1)与液压缸壳体(2)连接，液压缸壳体(2)与油箱壳体(3)连接，油箱壳体(3)与端盖壳体(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述排水腔壳体(1)右侧出口端安装有滤网架(5)，滤网架(5)上包含滤网安装口结构，滤网组件(6)固定安装于滤网架(5)上的滤网安装口处；排水腔壳体(1)内部安装排水腔活塞(9)，排水腔活塞(9)可在排水腔壳体(1)内部线性运动，排水腔活塞(9)左侧形成浮力体积腔(E)，排水腔活塞(9)右侧形成排水腔(F)。
3.根据权利要求2所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述液压缸活塞(8)安装在液压缸壳体(2)内部，液压缸活塞(8)的长杆穿过排水腔壳体(1)左侧实体处中心孔并与排水腔活塞(9)通过锁紧螺母(10)固定相连；液压缸活塞导轨(11)固定安装在液压缸壳体(2)左侧实体的中心，液压缸活塞导轨(11)插入液压缸活塞(8)内，液压缸活塞(8)可沿液压缸活塞导轨(11)在中心轴线方向线性运动，液压缸活塞(8)左侧形成液压缸左腔(C)，液压缸活塞(8)右侧形成液压缸右腔(D)，位移传感器(20)安装在液压缸活塞导轨(11)左端内部中心位置。
4.根据权利要求3所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述油箱壳体(3)内部沿轴心安装有油箱活塞导轨(13)，油箱活塞导轨(13)右端与液压缸壳体(2)最左侧实体外表面接触，油箱活塞导轨(13)右端与油箱壳体(3)连接，油箱壳体(3)与油箱活塞导轨(13)之间设有油箱活塞(12)，油箱活塞(12)可沿油箱活塞导轨(13)圆柱外侧线性运动，油箱活塞(12)左侧形成增压气腔(A)，油箱活塞(12)右侧形成油箱腔(B)，在油箱壳体(3)左侧增压气腔(A)端外表面安装有充气活门一(18)，在油箱壳体(3)右侧油箱腔(B)端外表面安装有充油活门二(19)；电机泵(14)插入油箱活塞导轨(13)内部，电机泵(14)安装在液压缸壳体(2)最左侧实体表面上。
5.根据权利要求4所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述控制驱动器(15)安装在端盖壳体(4)内部，端盖壳体(4)左端外表面安装有对外电连接器(16)，控制驱动器(15)内侧端面上安装对内电连接器(17)，对外电连接器(16)和对内电连接器(17)通过连接电缆相连，对内电连接器(17)与位移传感器(20)和电机泵(14)上的连接电缆相连。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述液压缸壳体(2)左侧实体部分设计有阀门安装孔，阀孔处安装相应的阀门元件组(21)。
7.根据权利要求6所述的一种用于水下航行器的一体化机电液压式浮力调节装置，其特征在于：所述阀门元件组(21)包括单向阀一(24)、单向阀二(25)、安全阀一(26)、安全阀二(27)、平衡阀(28)、液控单向阀(29)和过滤器(30)。
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