CN108791693A - 水下变形位移补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及水下变形位移补偿系统，包括海水泵，于海水泵的进口设置用于过滤入口海水的第一过滤器，在海水泵的出口处设置用于防止海水泵损害的第二过滤器，在海水泵与第一过滤器、第二过滤器串联的管路上还并联用于设定最高压力的溢流阀和用于拆装水囊的第二开关阀；于第二过滤器上还串联第一开关阀，第一开关阀的第一工位通过管路连接用于夹紧耐压壳体的夹紧机构，第一开关阀的第二工位通过管路连接用于补偿耐压壳体收缩或膨胀的补偿机构。本发明不仅能够自动补偿耐压壳体变形，抵抗偏载影响，通过将本发明与耐压壳体与框架刚性的连接，使其还具有传递耐压壳体正浮力的功能。

Description

水下变形位移补偿系统

技术领域

本发明涉及液压系统领域，尤其涉及水下变形位移补偿系统。

背景技术

水下载人潜器是运载科学家和工程技术人员进入深海执行各类水下作业等任务的一种运载工具。为了完成一系列科学考察相关的作业任务，要求水下潜器应具备可靠的结构设计来保障各类设备和人员的安全。

常规水下载人潜器按结构可分为外部框架及轻外壳结构和耐压壳体结构，外部框架及轻外壳在深海中不易发生变形。耐压壳体在水中承受外压，壳体内部为常压，随着潜器做变深运动，海水压力相应变化，因而使耐压壳体产生变形。若耐压壳体变形较小可以忽略，则框架与耐压壳体间只需采用焊接的刚性连接方式即可。若耐压壳体变形较大，采用焊接的连接方式容易在焊缝处产生应力集中，造成焊缝断裂，使耐压壳体产生裂缝甚至使耐压壳体与框架脱开，这对载人潜器本体和潜器上人员生命安全都造成严重威胁。

发明内容

本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种水下变形位移补偿系统，其能够自动补偿耐压壳体变形、抵抗偏载影响，且其具有传递耐压壳体正浮力的功能，避免了现有在结构焊接处存在的应力集中问题，提高了水下载人潜器在水下的安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

水下变形位移补偿系统，包括海水泵，于所述海水泵的进口设置用于过滤入口海水的第一过滤器，在所述海水泵的出口处设置用于防止海水泵损害的第二过滤器，在所述海水泵与第一过滤器、第二过滤器串联的管路上还并联用于设定最高压力的溢流阀和用于拆装水囊的第二开关阀；于所述第二过滤器上还串联第一开关阀，所述第一开关阀的第一工位通过管路连接用于夹紧耐压壳体的夹紧机构，所述第一开关阀的第二工位通过管路连接用于补偿耐压壳体收缩或膨胀的补偿机构。

其进一步技术方案在于：

所述夹紧机构包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个夹紧组水囊及用于防止耐压壳体偏移的夹紧开关阀组，在各夹紧组水囊连通的管路上均开设阻尼孔、且分别布置压力传感器；

所述夹紧开关阀组包括布置于相邻夹紧组水囊管路上的夹紧组第一开关阀、夹紧组第二开关阀、夹紧组第三开关阀及夹紧组第四开关阀；

所述补偿机构也包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个补偿组水囊及用于补偿壳体收缩的各补偿开关阀组，在各补偿组水囊连通的管路上也开设阻尼孔、且分别布置压力传感器；

所述补偿开关阀组包括布置于相邻补偿组水囊管路上的补偿组第一开关阀、补偿组第二开关阀、补偿组第三开关阀、补偿组第四开关阀；

各夹紧组水囊的上半球与耐压壳体接触面积大，各夹紧组水囊的下半球与耐压壳体的基础面积小；

各补偿组水囊的上半球与耐压壳体接触面积大，各补偿组水囊的下半球与耐压壳体接触面积小；

本发明的有益效果如下：

本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以避免耐压壳体与框架之间直接焊接造成的焊缝开裂问题，其以海水作为工作介质，不需要增加油箱，避免了液压油对海水造成污染，在无外载作用的下潜运动中，夹紧组各水囊压力相同，且随着水深的增加，由于耐压壳体收缩，水囊压缩量释放，囊内压力减小；补偿组各水囊相通且与泵相连，压力保持不变，当耐压壳体收缩时，补偿组各水囊体积增大，补偿耐压壳体的收缩量。当夹紧组水囊内压力减小到设定值时，切换夹紧组和补偿组，实现功能互换。本发明不仅能够自动补偿耐压壳体变形，抵抗偏载影响，通过将本发明与耐压壳体与框架刚性的连接，使其还具有传递耐压壳体正浮力的功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、溢流阀；2、第一过滤器；3、海水泵；4、第二过滤器；5、第一开关阀；6、第二开关阀；71、补偿组第一开关阀；72、补偿组第二开关阀；73、补偿组第三开关阀；74、补偿组第四开关阀；81、夹紧组第一开关阀；82、夹紧组第二开关阀；83、夹紧组第三开关阀；84、夹紧组第四开关阀；9、阻尼孔；10、压力传感器。

具体实施方式

下面说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，水下变形位移补偿系统包括海水泵3，于海水泵3的进口设置用于过滤入口海水的第一过滤器2，在海水泵3的出口处设置用于防止海水泵3损害的第二过滤器4，在海水泵3与第一过滤器2、第二过滤器4串联的管路上还并联用于设定最高压力的溢流阀1和用于拆装水囊的第二开关阀5；于第二过滤器4上还串联第一开关阀6，第一开关阀6的第一工位通过管路连接用于夹紧耐压壳体的夹紧机构，第一开关阀6的第二工位通过管路连接用于补偿耐压壳体收缩或膨胀的补偿机构。

如图1所示，夹紧机构包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个夹紧组水囊及用于防止耐压壳体偏移的夹紧开关阀组，在各夹紧组水囊连通的管路上均开设阻尼孔9、且分别布置压力传感器10。夹紧开关阀组包括布置于相邻夹紧组水囊管路上的夹紧组第一开关阀81、夹紧组第二开关阀82、夹紧组第三开关阀83及夹紧组第四开关阀84。

如图1所示，补偿机构也包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个补偿组水囊及用于补偿壳体收缩的各补偿开关阀组，在各补偿组水囊连通的管路上也开设阻尼孔9、且分别布置压力传感器10。补偿开关阀组包括布置于相邻补偿组水囊管路上的补偿组第一开关阀71、补偿组第二开关阀72、补偿组第三开关阀73、补偿组第四开关阀74。

本发明中各水囊上半球与耐压壳体的接触面积较大，各水囊下半球与耐压壳体的接触面积小，其能将耐压壳体正浮力传递给整个潜器，且保证耐压壳体在正浮力作用下保持对中。

本发明的具体工作方式如下：

下潜工况：当潜器在做下潜运动时，海水泵3以下功率常开运行。如图1所示，第一开关阀5工作在左位，第二开关阀6也工作在左位时，A组为夹紧机构，B组为补偿机构，A组夹紧机构中的夹紧组第一开关阀81、夹紧组第二开关阀82、夹紧组第三开关阀83、夹紧组第四开关阀84处于断开状态，其用于防止偏载作用下的耐压壳体的偏移，断开状态下各夹紧组水囊互相独立且不与海水泵3连通。夹紧机构的夹紧组水囊在无偏载作用下压力相同，在偏载作用下压力不同，具有抵抗偏载的作用。B组补偿机构中的补偿组第一开关阀71、补偿组第二开关阀72、补偿组第三开关阀73、补偿组第四开关阀74处于导通状态，用于补偿耐压壳体的收缩，导通状态时，B组补偿机构中的各补偿组水囊互为相连且与海水泵3连通。B组补偿机构中各水囊压力为常值，随着下潜深度的增加，耐压壳体收缩，A组夹紧机构中水囊压力减小，当A组夹紧机构中水囊压力减小到下限值时，各压力传感器10判定A组夹紧机构中各水囊压力相等(确保无偏载作用)，则首先关闭B组补偿机构中补偿开关阀组，再打开A组夹紧机构中夹紧开关阀组，将第二开关阀6切换到右位，使A组夹紧机构转变为A组补偿机构，B组补偿机构转变为B组夹紧机构，循环往复，使得水下位移补偿系统既可以有效的补偿耐压壳体的收缩，又可以抵抗偏载作用下耐压壳体的偏移。

上浮工况：潜器在做上浮运动时，海水泵3以小功率常开运行，第一开关阀5工作在左位，第二开关阀6也工作在左位，A组为夹紧机构，B组为补偿机构，A组夹紧机构中的夹紧组第一开关阀81、夹紧组第二开关阀82、夹紧组第三开关阀83、夹紧组第四开关阀84处于断开状态，其用于防止偏载作用下的耐压壳体的偏移，断开状态下各夹紧组水囊互相独立且不与海水泵3连通。夹紧机构的夹紧组水囊在无偏载作用下压力相同，在偏载作用下压力不同，具有抵抗偏载的作用。B组补偿机构中的补偿组第一开关阀71、补偿组第二开关阀72、补偿组第三开关阀73、补偿组第四开关阀74处于导通状态，用于补偿耐压壳体的收缩，导通状态时，B组补偿机构中的各补偿组水囊互为相连且与海水泵3连通。B组补偿机构中各水囊压力为常值，随着下潜深度的增加，耐压壳体收缩，A组夹紧机构中水囊压力减小，当A组夹紧机构中水囊压力减小到下限值时，各压力传感器10判定A组夹紧机构中各水囊压力相等(确保无偏载作用)，则首先关闭B组补偿机构中补偿开关阀组，再打开A组夹紧机构中夹紧开关阀组，将第二开关阀6切换到右位，使A组夹紧机构转变为A组补偿机构，B组补偿机构转变为B组夹紧机构，循环往复，使得水下位移补偿系统既可以有效的补偿耐压壳体的收缩，又可以抵抗偏载作用下耐压壳体的偏移。

水囊的拆装：在安装各水囊时，将未注水的各水囊装于耐压壳体与框架间，完成后将第一开关阀5位于左位，第二开关阀6位于右位，使夹紧组第一开关阀81、夹紧组第二开关阀82、夹紧组第三开关阀83、夹紧组第四开关阀84导通，打开海水泵3向各水囊注水，当水囊充满水后断开上述夹紧组第一开关阀81、夹紧组第二开关阀82、夹紧组第三开关阀83、夹紧组第四开关阀84，随后将第二开关阀6切换至左位，使补偿组第一开关阀71、补偿组第二开关阀72、补偿组第三开关阀73、补偿组第四开关阀74导通。拆卸时将第一开关阀5置于右位，将各水囊中的水泄出后使各水囊体积缩小，然后将各水囊从耐压壳体与框架间拆出。

本发明结构简单，使用方便，利用本发明可以避免耐压壳体与框架之间直接焊接造成的焊缝开裂问题，其以海水作为工作介质，不需要增加油箱，避免了液压油对海水造成污染，在无外载作用的下潜运动中，夹紧组各水囊压力相同，且随着水深的增加，由于耐压壳体收缩，水囊压缩量释放，囊内压力减小；补偿组各水囊相通且与泵相连，压力保持不变，当耐压壳体收缩时，补偿组各水囊体积增大，补偿耐压壳体的收缩量。当夹紧组水囊内压力减小到设定值时，切换夹紧组和补偿组，实现功能互换。本发明不仅能够自动补偿耐压壳体变形，抵抗偏载影响，通过将本发明与耐压壳体与框架刚性的连接，使其还具有传递耐压壳体正浮力的功能。

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 (7)

1.水下变形位移补偿系统，其特征在于：包括海水泵(3)，于所述海水泵(3)的进口设置用于过滤入口海水的第一过滤器(2)，在所述海水泵(3)的出口处设置用于防止海水泵(3)损害的第二过滤器(4)，在所述海水泵(3)与第一过滤器(2)、第二过滤器(4)串联的管路上还并联用于设定最高压力的溢流阀(1)和用于拆装水囊的第二开关阀(5)；于所述第二过滤器(4)上还串联第一开关阀(6)，所述第一开关阀(6)的第一工位通过管路连接用于夹紧耐压壳体的夹紧机构，所述第一开关阀(6)的第二工位通过管路连接用于补偿耐压壳体收缩或膨胀的补偿机构。

2.如权利要求1所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：所述夹紧机构包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个夹紧组水囊及用于防止耐压壳体偏移的夹紧开关阀组，在各夹紧组水囊连通的管路上均开设阻尼孔(9)、且分别布置压力传感器(10)。

3.如权利要求2所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：所述夹紧开关阀组包括布置于相邻夹紧组水囊管路上的夹紧组第一开关阀(81)、夹紧组第二开关阀(82)、夹紧组第三开关阀(83)及夹紧组第四开关阀(84)。

4.如权利要求1所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：所述补偿机构也包括在耐压壳体外周沿圆周方向呈径向均布的多个补偿组水囊及用于补偿壳体收缩的各补偿开关阀组，在各补偿组水囊连通的管路上也开设阻尼孔(9)、且分别布置压力传感器(10)。

5.如权利要求1所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：所述补偿开关阀组包括布置于相邻补偿组水囊管路上的补偿组第一开关阀(71)、补偿组第二开关阀(72)、补偿组第三开关阀(73)、补偿组第四开关阀(74)。

6.如权利要求2所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：各夹紧组水囊的上半球与耐压壳体接触面积大，各夹紧组水囊的下半球与耐压壳体的基础面积小。

7.如权利要求2所述的水下变形位移补偿系统，其特征在于：各补偿组水囊的上半球与耐压壳体接触面积大，各补偿组水囊的下半球与耐压壳体接触面积小。