CN108386333B - 一种深海一体化集成可变压载调节泵及其调节方法 - Google Patents

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    • B63G8/22—Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

Abstract

本发明涉及一种深海一体化集成可变压载调节泵及其调节方法，包括直流无刷电机、小流量齿轮油泵和海水泵，直流无刷电机的第一转轴与小流量齿轮油泵的主动齿轮传动轴连接，传动轴的另一端与海水泵的第二转轴连接，海水泵内分成低、高压海水腔，所述低、高压海水腔通过通孔连通，第二转轴与低压海水腔内的斜盘连接，且斜盘连接可穿入通孔的柱塞，低、高压海水腔分别设置进、出水口，进、出水口连接水管路，小流量齿轮油泵补偿腔通过管道与直流无刷电机、海水泵的补偿腔连通，小流量齿轮油泵还与水管路上的液压阀连接，变压载调节泵集成设计，既节省了空间，又降低了系统能耗，同时消除了可变压载调节系统和液压系统之间的耦合，提高了系统可靠性。

Description

一种深海一体化集成可变压载调节泵及其调节方法
技术领域
本发明涉及水下工程领域，尤其涉及一种深海一体化集成可变压载调节泵及其调节方法。
背景技术
深海载人潜水器和水下机器人等深海运动平台在水中机动航行及作业时，需要调节自身重力与浮力之间的关系；在长距离的潜浮过程中可以依靠可弃压载的搭载及抛弃实现上浮下潜。但在深海需要进行重力和浮力的微调时，则只能通过可变压载调节系统来进行。可变压载调节系统最简单的方法就是通过水舱的注水和排水实现潜水器重力的调节，从而达到调节均衡的效果；在我国自主研制的“蛟龙号”和4500米载人潜水器上都采用了可变压载调节系统进行均衡的调节，其方法是通过电机驱动海水泵进行泵水，通过液压源的油压控制液控阀组的开启或关闭，从而实现水流方向的切换，实现注水和排水功能，传统的方法具有如下不足之处：
(1)海水泵和液压源分别由独立的直流电机驱动，系统工作时两者都需要启动，功率较大；
(2)液压源不只是为可变压载调节系统提供液压动力，还为其他液压设备提供动力，因此液压源流量较大，电机功率必须加大，而通常在可变压载调节系统工作时，所需液压流量很小，且其他设备不需要工作，但液压源仍必须以正常工况运转，极大的浪费能源；
(3)可变压载调节系统与液压系统耦合度很高，增加了系统复杂度，故障排查困难，而且当可变压载调节系统液控阀发生泄漏时，很有可能造成液压系统泄漏，使得整个液压系统瘫痪。
发明内容
本申请人针对以上缺点，进行了研究改进，提供一种深海一体化集成可变压载调节泵及其调节方法。
本发明所采用的技术方案如下：
一种深海一体化集成可变压载调节泵，包括直流无刷电机、小流量齿轮油泵和海水泵，所述直流无刷电机的第一转轴与小流量齿轮油泵的主动齿轮传动轴连接，所述传动轴的另一端与海水泵的第二转轴连接，所述海水泵内分成低压海水腔和高压海水腔，所述低压海水腔和高压海水腔通过通孔连通，第二转轴与低压海水腔内的斜盘连接，且斜盘连接可穿入通孔的柱塞，低压海水腔和高压海水腔分别设置进水口和出水口，进水口和出水口连接水管路，所述小流量齿轮油泵的补偿腔通过管道与直流无刷电机、海水泵的补偿腔连通，所述小流量齿轮油泵还与水管路上的液压阀连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述斜盘还与低压海水腔内的复位弹簧连接。
一种深海一体化集成可变压载调节泵调节方法，包括以下步骤：
1)电机启动：直流无刷电机启动带动第一转轴、传动轴和第二转轴转动；
2)油压产生：所述小流量齿轮油泵通过传动轴带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，即可产生油压，用于控制液压阀；
3)水压产生：水管路内的海水先通过进水口进入低压海水腔，海水泵通过第二转轴即可带动斜盘摆动，斜盘摆动即可带动柱塞进出通孔，使海水可注入通孔，并在柱塞作用下加压形成高压海水，高压海水进入高压海水腔并可通过出水口排出；
4)调节压载，通过小流量齿轮油泵控制水管路上的液压阀开关即可实现向压载水舱注水或向外界排水操作，从而可调节压载。
本发明的有益效果如下：(1)本专利中采用一台直流无刷电机即可驱动小流量齿轮油泵和海水泵，电机、油泵和海水泵实现了一体化设计，不仅节省了空间，而且极大的降低了系统能耗；(2)本专利中深海一体化集成可变压载调节泵可独立于潜水器液压系统单独工作，不会与液压系统产生耦合，消除了可变液压调节系统泄漏对液压系统的影响，提高了系统工作可靠性。
附图说明
图1为本发明提供的深海一体化集成可变压载调节泵的剖视图。
图中：1、直流无刷电机；11、第一转轴；2、小流量齿轮油泵；21、传动轴；3、海水泵；31、第二转轴；32、低压海水腔；321、进水口；33、高压海水腔；331、出水口；34、通孔；35、斜盘；351、复位弹簧；36、柱塞。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本实施例的深海一体化集成可变压载调节泵，包括直流无刷电机1、小流量齿轮油泵2和海水泵3，直流无刷电机1的第一转轴11与小流量齿轮油泵2的主动齿轮传动轴21连接，传动轴21的另一端与海水泵3的第二转轴31连接，海水泵3内分成低压海水腔32和高压海水腔33，低压海水腔32和高压海水腔33通过通孔34连通，第二转轴31与低压海水腔32内的斜盘35连接，斜盘35还与低压海水腔32内的复位弹簧351连接，且斜盘35连接可穿入通孔34的柱塞36，低压海水腔32和高压海水腔33分别设置进水口321和出水口331，进水口321和出水口331连接水管路，小流量齿轮油泵2的补偿腔通过管道与直流无刷电机1、海水泵3的补偿腔连通，预先充油，补偿海水压力，小流量齿轮油泵2还与水管路上的液压阀连接。
本实施例的深海一体化集成可变压载调节泵调节方法，包括以下步骤：
1)电机启动：直流无刷电机1启动带动第一转轴11、传动轴21和第二转轴31转动；
2)油压产生：小流量齿轮油泵2通过传动轴21带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，即可产生油压，油压一部分送入直流无刷电机1和海水泵3进行充油补偿海水压力，另一部分油压用于控制液压阀；
3)水压产生：水管路内的海水先通过进水口321进入低压海水腔32，海水泵3通过第二转轴31即可带动斜盘35摆动，斜盘35摆动即可带动柱塞36进出通孔34，使海水可注入通孔34，并在柱塞36作用下加压形成高压海水，高压海水进入高压海水腔33并可通过出水口331排出；
4)调节压载，通过小流量齿轮油泵2控制水管路上的液压阀开关即可实现向压载水舱注水或向外界排水操作，从而可调节压载。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (3)

1.一种深海一体化集成可变压载调节泵，其特征在于：包括直流无刷电机(1)、小流量齿轮油泵(2)和海水泵(3)，所述直流无刷电机(1)的第一转轴(11)与小流量齿轮油泵(2)的主动齿轮传动轴(21)连接，所述传动轴(21)的另一端与海水泵(3)的第二转轴(31)连接，所述海水泵(3)内分成低压海水腔(32)和高压海水腔(33)，所述低压海水腔(32)和高压海水腔(33)通过通孔(34)连通，第二转轴(31)与低压海水腔(32)内的斜盘(35)连接，且斜盘(35)连接可穿入通孔(34)的柱塞(36)，低压海水腔(32)和高压海水腔(33)分别设置进水口(321)和出水口(331)，进水口(321)和出水口(331)连接水管路，所述小流量齿轮油泵(2)的补偿腔通过管道与直流无刷电机(1)、海水泵(3)的补偿腔连通，所述小流量齿轮油泵(2)还与水管路上的液压阀连接。
2.根据权利要求1所述的深海一体化集成可变压载调节泵，其特征在于：所述斜盘(35)还与低压海水腔(32)内的复位弹簧(351)连接。
3.一种利用权利要求1所述的深海一体化集成可变压载调节泵调节方法，包括以下步骤：
1)电机启动：直流无刷电机(1)启动带动第一转轴(11)、传动轴(21)和第二转轴(31)转动；
2)油压产生：小流量齿轮油泵(2)通过传动轴(21)带动主动齿轮转动，主动齿轮带动从动齿轮转动，即可产生油压，用于控制液压阀；
3)水压产生：水管路内的海水先通过进水口(321)进入低压海水腔(32)，海水泵(3)通过第二转轴(31)即可带动斜盘(35)摆动，斜盘摆动即可带动柱塞进出通孔(34)，使海水可注入通孔(34)，并在柱塞(36)作用下加压形成高压海水，高压海水进入高压海水腔(33)并可通过出水口(331)排出；调节压载，通过小流量齿轮油泵(2)控制水管路上的液压阀开关即可实现向压载水舱注水或向外界排水操作，从而可调节压载。
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