CN106800269A - 一种无人水下航行器自动加油装置及方法 - Google Patents

一种无人水下航行器自动加油装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种无人水下航行器的自动加油装置，包括加油结构单元以及与其连接的控制单元；所述加油结构单元包括顺序连接的进油过滤器、泵切换管路，以及与泵切换管路并联的安全阀；所述进油过滤器入口用于输入油；所述泵切换管路与控制单元连接；控制单元用于根据设定信息以及传感器的反馈信号，加油结构单元动作，与水下航行器的油箱连接。方法为通过传感器检测自动切换泵进行加油。本发明设计新颖，通过加油结构单元和控制单元地配合作用，够自动给无人水下航行体定时、定量及预约加油，使用简洁，自动化程度高。

Description

一种无人水下航行器自动加油装置及方法
技术领域
本专利适用于无人水下机器人领域，特别是用于柴油机的大型无人水下航行器的自动加油装置及方法。
背景技术
随着无人水下航行器在安全搜查、海底考古、管路巡检、海底资源勘探、地形测绘等方面地广泛而重要的应用，航程长、航时久的大型无人水下航行器对于燃油的需求量较大；鉴于此，一种能够快速、定量、定时的加油装置是无人水下航行器可靠工作的重要保障之一。
市面上加油站的加油机显然不能够满足使用要求；车载式加油装置无法直接给无人航行器进行加油，而且适用性和经济性较差；普通可移动式加油装置加油速率无法切换、无法进行水下加油且自动化程度较低。因此，对于一种实时显示加油压力及流量，能够进行快速加油、定时加油、定量加油，预约加油的自动装置有较强烈的工程需求。
发明内容
本发明目的是提供一种可以实现快速加油、定时加油、定量加油，预约加油的自动加油装置，以克服上述缺陷。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种无人水下航行器的自动加油装置，包括加油结构单元以及与其连接的控制单元；
所述加油结构单元包括顺序连接的进油过滤器、泵切换管路，以及与泵切换管路并联的安全阀；所述进油过滤器入口用于输入油；所述泵切换管路与控制单元连接；控制单元用于根据设定信息以及传感器的反馈信号，加油结构单元动作，与水下航行器的油箱连接。
所述控制单元包括控制器以及与其连接的触摸屏、压力传感器和流量传感器；所述控制器与泵切换管路、安全阀连接。
所述控制器与上位控制计算机连接用于对自动加油装置进行参数设定及状态监控。
所述泵切换管路包括两条并联的支路；每条支路包括顺序连接的泵、出油过滤器和单向阀；泵入口与进油过滤器出口连接；单向阀出口经压力传感器、流量传感器与水下航行器的油箱连接。
所述泵为两个，均与控制器连接；泵A为齿轮泵，泵B为叶片泵，分别设于两条支路上。
所述加油结单元还包括电磁阀，与进油过滤器和泵切换管路构成的串联管路并联。
一种无人水下航行器的自动加油方法，包括以下步骤：
控制单元内的控制器控制电磁阀开启进行放气；
通过触摸屏设定阈值后启动自动加油：控制单元首先开启泵A，通过压力传感器监测的压力信号判断加油压力是否大于泵A的出口压力；
若加油压力小于等于泵A的出口压力，继续开启泵A，直到反馈信息达到阈值为止；
若加油压力大于泵A的出口压力，则关闭泵A开启泵B，判断加油压力是否达到设定安全压力；若未超过设定安全压力则继续开启泵B，直到反馈信息达到阈值为止；若超过设定安全压力，则自动关闭泵A和泵B，加油结束。
所述设定阈值包括设定加油量、加油时间。
所述反馈信息包括累计加油量、累计加油时间。
当到达通过触摸屏设定的预约时间后，执行自动加油方法的步骤。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.实用可靠性。本发明通过两个泵地自动切换，可以快速对无人水下航行器进行加油；
2.自动化程度高。本发明通过控制单元地作用，能够进行定时、定量和预约加油；
3.可远程控制。本发明可使用上位控制计算机对其进行控制，实现远程控制。
4.本发明设计新颖，通过加油结构单元和控制单元地配合作用，能够自动给无人水下航行体定时、定量及预约加油，使用简洁，自动化程度高。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图中：1，进油过滤器；2，叶片泵；3，安全阀；4，单向阀；5，流量计；6，压力传感器；7，出油过滤器；8，电磁阀；9，齿轮泵。
图2为本发明的定量加油流程图；
图3为控制单元结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明涉及一种无人水下航行器的自动加油装置，所述装置主要由加油结构单元和控制单元两部分组成。其中，所述加油结构单元由进油过滤器1，高压泵2，安全阀3，单向阀4，出油过滤器7，电磁阀8，低压泵9组成；控制单元由控制器、触摸屏、流量计5、压力传感器6、继电器、空气开关组成。其中，空气开关、控制器、继电器串联，继电器为多个，每个继电器用于控制一个泵或阀。所述自动加油装置给无人水下航行体加油时，能够自动切换低压齿轮泵9和高压叶片泵2，实现加油过程最优化；通过所述控制单元，所述自动加油装置能够进行定时、定量及预约加油。其中，流量计5用于检测加油流量，作为流量实时显示和定量加油的判断依据；压力传感器6实时检测系统加油压力，作为安全保护以及切换油泵的依据；安全阀3对整个加油系统进行保护；电磁阀8用于排掉系统内的气体。
一种无人水下航行器的自动加油装置，包括加油结构单元以及与其连接的控制单元；所述加油结构单元包括顺序连接的进油过滤器1、泵切换管路，以及与泵切换管路并联的安全阀3；所述进油过滤器1入口用于连接加油装置吸油口，对油液进行过滤以保护泵免受损伤；所述泵切换管路与控制单元连接；控制单元通过触摸屏接收设定的加油模式及加油设定值，采集流量计、压力传感器输出的流量和压力信号，控制泵和电磁阀地开关；触摸屏实时显示压力、加油量、加油时间，泵的开关状态。
控制系统控制器通过R485串口与触摸屏进行通讯；通过A/D采集芯片采集压力传感器和流量传感器的压力和流量信息；通过I/O接口控制泵的启停和阀的开关。所述压力传感器可将压力信号转化为4～20mA电信号，所述流量传感器可将流量信号转化为4～20mA电信号。传感器包括流量计和压力传感器，均设于泵切换管路出口处。
加油模式选择、加油量，加油时间，预约时间可通过触摸触摸屏输入设定。
所述装置可以进行定量加油、定时加油，预约加油3种加油模式。
自动加油前，控制单元内的控制器控制电磁阀8开启进行放气，直到压力传感器反馈的压力值小于设定值为止。
自动加油装置工作时，首先启动低压泵9快速加油：如果加油压力超过泵9的出口压力(远距离加油或水中加油)，自动关闭低压泵9，同时开启高压泵2，保证加油过程顺利完成。
控制单元的触摸屏，能够设置加油量及加油压力安全值；所述控制单元能够实时显示加油压力、加油时间、加油压力；所述控制单元能够进行定时、定量和预约加油。流量计的示数为实时显示流量和定量加油提供依据；所述压力传感器示数为加油安全压力提供依据。所述加油控制显示实时计算实际加油量，达到设定值加油停止；如果加油压力超过设定安全值，所述加油过程停止。
其中，流量计5用于检测加油流量，通过控制器计算出实际加油量，达到初始设置值自动停止加油。压力传感器6实时检测系统加油压力，超过设定安全压力自动停止加油；
电磁阀8用于排掉吸油管内的空气。加油开始时，电磁阀8开启60秒后(此时间可视情况进行调整)关闭。
安全阀3用于保护整个加油系统；安全阀3为常闭状态，当压力超过安全阀3的额定压力值时，在压力作用下安全阀3打开进行溢流，保护整个系统。
见图1所示，该装置主要加油结构单元主要由进油过滤器1，高压泵2，安全阀3，单向阀4，出油过滤器7，电磁阀8，低压大流量泵9组成。
高压泵2选用定量YB-D型叶片泵，低压大流量泵9选用外啮合CB-B型齿轮泵。
其中，流量计5把流量信号转化为4～20mA电流信号，用于检测加油流量，通过控制器计算出实际加油量，达到初始设置值自动停止加油。压力传感器6把压力信息转化为4～20mA电流信号，实时检测加油系统压力，超过加油安全压力自动停止加油；安全阀3对整个加油系统进行保护。电磁阀8用于启动时排掉吸油管内的空气；安全阀3用于保护整个加油系统。
控制单元由控制器、触摸屏、流量计5、压力传感器6组成。控制器通过R485串口与触摸屏进行通讯；控制器通过A/D采集芯片采集流量计5和压力传感器6的流量和压力信息；控制器通过I/O端口对泵和阀地开关。
当需要定时加油时，可通过触摸屏选定加油模式(定时加油、定量加油)，设置初始值，设定完毕后“启动”即可进入自动加油过程。加油过程与定量加油过程的区别仅在于参数的判断：判断累计时间(定量加油时的参数为流量)是否达到设定值；其他步骤相同。
当预约加油时(预约定时加油、预约定量加油)，可通过触摸屏输入预约的时间，控制器在预约的时间自动“启动”，进入定时或定量加油流程，重复所述定时或定量加油过程。
见图2所示，所述自动加油装置给无人水下航行体加油时，以定量加油为例：通过触摸屏设定加油量后启动加油装置，控制单元首先开启泵9，判断加油压力是否大于泵9的出口压力：若加油压力小于等于泵9的出口压力，继续开启泵9，累计当前加油量直至达到设定值：若加油压力大于等于泵9的出口压力，则关闭泵9开启泵2，判断加油压力是否达到系统的安全压力P0：若未超过系统的安全压力P0则继续开启泵2，累计加油量直至达到设定值；若超过P0，则关闭泵9和泵2。加油过程中压力超过系统的安全压力自动关闭泵9和泵2，加油结束。
见图3所示，控制系统控制器通过R485串口与触摸屏进行通讯；通过A/D采集芯片采集压力传感器和流量传感器的压力和流量信息；通过I/O接口控制泵地启停和阀地开关；通过R232串口和上位计算机进行通讯。
以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于：包括加油结构单元以及与其连接的控制单元；
所述加油结构单元包括顺序连接的进油过滤器(1)、泵切换管路，以及与泵切换管路并联的安全阀(3)；所述进油过滤器(1)入口用于输入油；所述泵切换管路与控制单元连接；控制单元用于根据设定信息以及传感器的反馈信号，加油结构单元动作，与水下航行器的油箱连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述控制单元包括控制器以及与其连接的触摸屏、压力传感器和流量传感器；所述控制器与泵切换管路、安全阀(3)连接。
3.根据权利要求2所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述控制器与上位控制计算机连接用于对自动加油装置进行参数设定及状态监控。
4.根据权利要求1所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述泵切换管路包括两条并联的支路；每条支路包括顺序连接的泵、出油过滤器(7)和单向阀(4)；泵入口与进油过滤器(1)出口连接；单向阀(4)出口经压力传感器、流量传感器与水下航行器的油箱连接。
5.根据权利要求4所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述泵为两个，均与控制器连接；泵A为齿轮泵，泵B为叶片泵，分别设于两条支路上。
6.根据权利要求1所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述加油结单元还包括电磁阀(8)，与进油过滤器(1)和泵切换管路构成的串联管路并联。
7.一种无人水下航行器的自动加油方法，其特征在于包括以下步骤：
控制单元内的控制器控制电磁阀(8)开启进行放气；
通过触摸屏设定阈值后启动自动加油：控制单元首先开启泵A(9)，通过压力传感器监测的压力信号判断加油压力是否大于泵A(9)的出口压力；
若加油压力小于等于泵A(9)的出口压力，继续开启泵A(9)，直到反馈信息达到阈值为止；
若加油压力大于泵A(9)的出口压力，则关闭泵A(9)开启泵B(2)，判断加油压力是否达到设定安全压力；若未超过设定安全压力则继续开启泵B(2)，直到反馈信息达到阈值为止；若超过设定安全压力，则自动关闭泵A(9)和泵B(2)，加油结束。
8.根据权利要求8所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述设定阈值包括设定加油量、加油时间。
9.根据权利要求8所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于所述反馈信息包括累计加油量、累计加油时间。
10.根据权利要求8所述的一种无人水下航行器的自动加油装置，其特征在于当到达通过触摸屏设定的预约时间后，执行自动加油方法的步骤。
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