CN107891957A - 一种用于潜水器的浮心‑重心调节及浮力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于航海领域，具体公开一种用于潜水器的可实现浮心‑重心调节和浮力调节的装置，该装置包括驱动控制器、电机、高压油泵、油箱、阀岛和油囊，驱动控制器的电机控制信号输出端连接电机的信号输入端，电机的输出轴连接高压油泵的输入轴，驱动控制器电磁阀驱动信号输出端连接阀岛的信号输入端，高压油泵的液压油口分别通过油管、阀岛与油箱、若干个油囊连通，油箱的压力、位移信号输出端与驱动控制器的信号监测端连接。本发明的装置解决了潜水器上的浮心‑重心调节装置和浮力调节装置结构分离且调节精度差、检测不准等问题。

Description

一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置

技术领域

本发明属于航海领域，具体涉及一种用于潜水器的可实现浮心-重心调节和浮力调节的装置。

背景技术

随着人类对海洋领域的不断发掘和深入研究，人们对各种潜水器的技术研究需求也越来越迫切。而一般潜水器所具备的一个重要功能就是实现浮力可调功能以及浮心-重心可调功能。现有的潜水器浮力调节和浮心-重心调节功能单独实现，大部分为通过改变油囊体积改变浮力，通过改变重体如电池在整船的位置来改变重心，且存在控制精度差，检测不准的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，该装置解决了潜水器上的浮心-重心调节装置和浮力调节装置结构分离且调节精度差、检测不准等问题。

实现本发明目的的技术方案：一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，该装置包括驱动控制器、电机、高压油泵、油箱、阀岛和油囊，驱动控制器的电机控制信号输出端连接电机的信号输入端，电机的信号输出端连接高压油泵的信号输入端，驱动控制器电磁阀驱动信号输出端连接阀岛的信号输入端，高压油泵的液压油口分别通过油管、阀岛与油箱、若干个油囊连通，油箱的压力、位移信号输出端与驱动控制器的信号监测端连接。

所述的阀岛包括二位三通无泄漏换向阀A、二位三通无泄漏换向阀A和三位四通无泄漏换向阀，高压油泵的一个液压油口与三位四通无泄漏换向阀的输入端T连通，高压油泵的另一个液压油口与三位四通无泄漏换向阀的输入端P 连通；三位四通无泄漏换向阀的输出端A与二位三通无泄漏换向阀A的输入端 A连通；二位三通无泄漏换向阀A的输出端T与油囊连通；三位四通无泄漏换向阀的输出端B与二位三通无泄漏换向阀A的输入端A连通，二位三通无泄漏换向阀A的输出端T与油箱的左侧入口连通，二位三通无泄漏换向阀A的输出端P与油箱的右侧入口连通。

所述的阀岛还包括单向阀A、单向阀B、减压阀、安全阀、过滤器、压力传感器A和压力传感器B；安全阀、过滤器位于高压油泵三位四通无泄漏换向阀之间，过滤器一端与高压油泵的另一个液压油口连通，过滤器另一端通过油管与三位四通无泄漏换向阀的输入端P、安全阀一端连通；单向阀A、单向阀B、减压阀位于三位四通无泄漏换向阀与二位三通无泄漏换向阀A之间，三位四通无泄漏换向阀的输出端A通过油管与单向阀B一端、减压阀一端连通，减压阀通过油管与单向阀A一端连通，单向阀A另一端、单向阀B另一端通过油管与二位三通无泄漏换向阀A的输入端A连通；压力传感器A位于二位三通无泄漏换向阀A的输出端T与油箱之间，压力传感器B，位于二位三通无泄漏换向阀 A的输出端P与油箱之间。

所述的油箱为气增压双油腔油箱，即油箱包含两个移动活塞，油箱的两个移动活塞分别安装有位置传感器A和位置传感器B。

所述的油箱上还安装有与其内部连通的加油活门A、加油活门B和充气活门。

所述的油囊包括油囊A和油囊B，二位三通无泄漏换向阀A的输出端T通过油管与油囊A连通，二位三通无泄漏换向阀A的输出端P通过油管与油囊B 连通。

本发明的有益技术效果在于：本发明的装置满足了潜水器对浮心-重心调节和浮力调节功能的要求；通过调节潜水器中多个优化布置的排水浮力腔的体积量的方式实现了上述两种功能的一体化设计，此外通过检测油箱活塞位置实现被调节体积量的实时检测和精确调节控制。1)通过一体化机、电、液压闭环控制技术实现了浮力体积闭环控制，浮力调节装置可接受上位机命令完成预定浮力体积量的控制调节。2)将多个浮力调节装置组成潜水器姿态闭环控制系统，通过浮力调节技术改变潜水器的浮心和重心位置，从而实现潜水器水平和竖直状态的自由切换。3)实现了浮心-重心调节装置和浮力调节装置的一体化设计，减小了潜水器复杂度。4)采用闭环液压系统，通过高精度位置传感器实现位置反馈即被控体积量的反馈参与控制调节，控制精度高，实时性好。

附图说明

图1为本发明所提供的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置的组成图。

图中：1.驱动控制器；2.电机；3.高压油泵；4.油箱；5.位置传感器B；6.油囊A；7.油囊B；8.加油活门A；9.加油活门B；10.充气嘴；11.压力传感器A； 12.压力传感器B；13.二位三通无泄漏换向阀A；14.二位三通无泄漏换向阀B； 15.三位四通无泄漏换向阀；16.单向阀A；17.单向阀B；18.减压阀；19.安全阀； 20过滤器；21.位置传感器A。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1，本发明所提供的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，该装置包括驱动控制器1、电机2、高压油泵3、油箱4、阀岛、油囊A6和油囊 B7，其中用于浮力调节和浮心-重心调节的油囊可为两个或多个合理分配布置，本实例中以两个油囊进行说明。驱动控制器1的电机控制信号输出端连接电机2 的信号输入端，电机2的输出轴连接高压油泵3的输入轴，驱动控制器1电磁阀驱动信号输出端连接阀岛的信号输入端，高压油泵3的液压油口分别通过油管、阀岛与油箱4、油囊A6、油囊B7连通，油箱4的压力、位移信号输出端与驱动控制器1的信号监测端连接。

如图1所示，阀岛包括二位三通无泄漏换向阀A13、二位三通无泄漏换向阀 A14、三位四通无泄漏换向阀15、单向阀A16、单向阀B17、减压阀18、安全阀19、过滤器20、压力传感器A11和压力传感器B12。油箱4为气增压双油腔油箱，即油箱包含两个移动活塞，通过中部气腔增压实现两油腔结构的设计，油箱4的两个移动活塞分别安装有位置传感器A21和位置传感器B5用于实现油箱两腔油液量的实时精确检测。油箱4上还安装有加油活门A8、加油活门B9 和充气活门10。

高压油泵3的一个液压油口通过油管与三位四通无泄漏换向阀15的输入端 T连通，高压油泵3的另一个液压油口通过油管与过滤器20一端连通，过滤器 20另一端通过油管与阀岛的三位四通无泄漏换向阀15的输入端P、安全阀19 一端连通，安全阀19另一端通过油管与高压油泵3、三位四通无泄漏换向阀15 的输入端T连通。三位四通无泄漏换向阀15的输出端A通过油管与单向阀B17 一端、减压阀18一端连通，减压阀18通过油管与单向阀A16一端连通，单向阀A16另一端、单向阀B17另一端通过油管与二位三通无泄漏换向阀A13的输入端A连通。二位三通无泄漏换向阀A13的输出端T通过油管与油囊A6连通，二位三通无泄漏换向阀A13的输出端P通过油管与油囊B7连通。三位四通无泄漏换向阀15的输出端B通过油管与二位三通无泄漏换向阀A14的输入端A 连通；二位三通无泄漏换向阀A14的输出端T通过油管与油箱4的左侧入口连通，该油管上设有压力传感器A11；二位三通无泄漏换向阀A14的输出端P通过油管与油箱4的右侧入口连通，该油管上设有和压力传感器B12。油箱4的内设有两个移动活塞，左侧活塞上安装有位置传感器A21，右侧活塞上装有位置传感器B5；油箱4的顶部还安装有与其内部连通的加油活门A8、加油活门B9 和充气活门10。

驱动控制器1接收潜水器外部直流供电信号及控制系统信号驱动电机2带动高压油泵3克服外界海水压力负载进行油液输送工作；驱动控制器1实时检测位置传感器A21和位置传感器B5、压力传感器A11和压力传感器B12的信号实现系统控制和保护；此外驱动控制器1对二位三通无泄漏换向阀A13、二位三通无泄漏换向阀A14和三位四通无泄漏换向阀15进行控制实现液路的切换。

阀岛通过油管分别与油箱4、高压油泵3、油囊A6和油囊B7连接实现油路的连通。阀岛安装有二位三通无泄漏换向阀A13、二位三通无泄漏换向阀A14 和三位四通无泄漏换向阀15。其中二位三通无泄漏换向阀A13实现油囊A6或油囊B7连入系统油路的切换；二位三通无泄漏换向阀B14实现油箱4的两油腔连入系统油路的切换；三位四通无泄漏换向阀15实现高压油泵3进出油口的切换。阀岛还安装有单向阀A16、单向阀B17、减压阀18、安全阀19、过滤器20、压力传感器A11和压力传感器B12等液压元件及传感器，实现了液路的连接并保证了油液清洁、液路安全可靠。

油囊A6和油囊B7分别固定在潜水器的头部和尾部，其余组成部分安装于潜水器中部，通过驱动控制器1对油囊A6和油囊B7进行控制调节实现浮力调节或浮心-重心调节。当需要进行浮力增大减少调节时，则同时增加(减少)等量油囊A6和油囊B7的体积；当需要进行浮心-重心调节时，则增加(减少)油囊A6体积并减少(增加)等量油囊B7体积，改变潜水器重心，实现水平或竖直姿态调节；当需要保持时，将三位四通无泄漏换向阀15的断电使之处于中为断开状态，关闭液路保证油囊A6、油囊B7以及油箱4两油腔油液体积无变化。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (6)

1.一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：该装置包括驱动控制器(1)、电机(2)、高压油泵(3)、油箱(4)、阀岛和油囊，驱动控制器(1)的电机控制信号输出端连接电机(2)的信号输入端，电机(2)的的输出轴连接高压油泵(3)的输入轴，驱动控制器(1)电磁阀驱动信号输出端连接阀岛的信号输入端，高压油泵(3)的液压油口分别通过油管、阀岛与油箱(4)、若干个油囊连通，油箱(4)的压力、位移信号输出端与驱动控制器(1)的信号监测端连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：所述的阀岛包括二位三通无泄漏换向阀A(13)、二位三通无泄漏换向阀A(14)和三位四通无泄漏换向阀(15)，高压油泵(3)的一个液压油口与三位四通无泄漏换向阀(15)的输入端T连通，高压油泵(3)的另一个液压油口与三位四通无泄漏换向阀(15)的输入端P连通；三位四通无泄漏换向阀(15)的输出端A与二位三通无泄漏换向阀A(13)的输入端A连通；二位三通无泄漏换向阀A(13)的输出端T与油囊连通；三位四通无泄漏换向阀(15)的输出端B与二位三通无泄漏换向阀A(14)的输入端A连通，二位三通无泄漏换向阀A(14)的输出端T与油箱(4)的左侧入口连通，二位三通无泄漏换向阀A(14)的输出端P与油箱(4)的右侧入口连通。

3.根据权利要求2所述的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：所述的阀岛还包括单向阀A(16)、单向阀B(17)、减压阀(18)、安全阀(19)、过滤器(20)、压力传感器A(11)和压力传感器B(12)；安全阀(19)、过滤器(20)位于高压油泵(3)三位四通无泄漏换向阀(15)之间，过滤器(20)一端与高压油泵(3)的另一个液压油口连通，过滤器(20)另一端通过油管与三位四通无泄漏换向阀(15)的输入端P、安全阀(19)一端连通；单向阀A(16)、单向阀B(17)、减压阀(18)位于三位四通无泄漏换向阀(15)与二位三通无泄漏换向阀A(13)之间，三位四通无泄漏换向阀(15)的输出端A通过油管与单向阀B(17)一端、减压阀(18)一端连通，减压阀(18)通过油管与单向阀A(16)一端连通，单向阀A(16)另一端、单向阀B(17)另一端通过油管与二位三通无泄漏换向阀A(13)的输入端A连通；压力传感器A(11)位于二位三通无泄漏换向阀A(14)的输出端T与油箱(4)之间，压力传感器B(12)，位于二位三通无泄漏换向阀A(14)的输出端P与油箱(4)之间。

4.根据权利要求1所述的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：所述的油箱(4)为气增压双油腔油箱，即油箱包含两个移动活塞，油箱(4)的两个移动活塞分别安装有位置传感器A(21)和位置传感器B(5)。

5.根据权利要求4所述的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：所述的油箱(4)上还安装有与其内部连通的加油活门A(8)、加油活门B(9)和充气活门(10)。

6.根据权利要求5所述的一种用于潜水器的浮心-重心调节及浮力调节装置，其特征在于：所述的油囊包括油囊A(6)和油囊B(7)，二位三通无泄漏换向阀A(13)的输出端T通过油管与油囊A(6)连通，二位三通无泄漏换向阀A(13)的输出端P通过油管与油囊B(7)连通。