CN110905864A - 一种基于海洋温差能驱动且能定深控制的海洋剖面运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于海洋温差能驱动且能定深控制的剖面运动平台，属于海洋设备技术领域。该平台包括浮力控制回路、液压马达、发电机及控制单元；浮力控制回路包括通过油路依序连接成回路结构的储液泵、蓄能器、外储液器及内储液器；在蓄能器与外储液器之间依序串联有第一导通控制阀、液压马达与第一单向阀；外储液器与内储液器之间串联有第二导通控制阀；第一导通控制阀与液压马达之间旁接有与内储液器连通的短路油路，短路油路上串联有第二单向阀；基于发电机转动而使液压马达构成液压泵，以与第一单向阀、外储液器、第二导通控制阀、内储液器及第二单向阀依序串联成定深调控回路系统。该平台集成发电及定深控制功能，可广泛应用于海洋探测领域。

Description

一种基于海洋温差能驱动且能定深控制的海洋剖面运动平台

技术领域

本发明涉及一种海洋探测装备，具体地说，涉及一种基于海洋温差能驱动且能定深控制的海洋剖面运动平台。

背景技术

海洋剖面运动设备是人们研究和探测海洋的重要工具，为了延长其服役寿命，通常将运动设备配置成包括供电锂电池及基于海洋温差能的发电装置。

例如，公开号为CN105889144A的专利文献中公开了一种的海洋温差能发电装置，其用于构建海洋剖面运动平台；如其附图1所示，该海洋温差能发电装置包括密封腔体及浮力控制回路；其中，沿液压油的行进方向，浮力控制回路包括由油路依序连接的相变处液压油囊3、蓄能器16、外油囊18及内油囊6。其中，相变处液压油囊3置于位于密封腔体外的相变腔体1内，且在该相变腔体1内盛放有固液相变材料2与密封液体22，相变处液压油囊3被密封液体所包覆，以在工作过程能利用固液相变材料2基于海洋温差能而驱使相变处液压油囊3体积变化，而驱使液压油在浮力控制回路中循环运动，即相变腔体1及置于其内的相变处液压油囊3、固液相变材料2与密封液体22好一起构成基于海洋温差能驱动的储液泵；在相变液压油囊3与蓄能器16之间的油路上串联有只允许流向蓄能器的单向阀17，在蓄能器16与外油囊18之间的油路上串联控制其通断的截止阀，在外油囊18与内油囊6之间的油路上串联由只允许流向内油囊6的单向阀7，及在内油囊6与相变处液压油囊3之间的管路上串联有只允许流向相变处液压油囊3的单向阀4；为了充分利用液压能，在蓄能器16与外油囊18之间的油路上串联有发电单元，及用于存储发电单元所产生电能的蓄电单元。在工作过程中，外油囊18的排水体积随其内部所存储液压油体积而变化，以改变整体的浮力，即外油囊18构成排水体积可变的外储液器，而内油囊6构成内储液器。外油囊18与相变腔体1布设在密封腔体外，即外储液器与储液泵布设在密封腔体外，其余部件和油路设置在该密封腔体内。

在工作过程中，利用发电单元达到延长了海洋剖面运动设备的服役年限，但申请人在使用过程中，发现其仍存在以下技术问题：

(1)难以实现定深控制；

(2)对于深水区工作工况，要求蓄能器储备较高压力才能驱动整个过程的进行，导致整体体积与质量偏大；

(3)无法依靠压力实现液压油从外油囊运动至内油囊及从内油囊运动至相变处油囊；

(4)在蓄能器16与内油囊6之间的管路上布设有发电单元、控制阀等设备，且油路最长，容易存在堵塞而导致压力过大及无法上浮回收的问题；

(5)当蓄能器的压力较低时，难以进行深水区的探测。

发明内容

针对前述问题，本发明提供一种结构改进的海洋剖面运动平台，以集成海洋温差能利用功能、发电功能及定深控制功能。

为了实现上述主要目的，本发明提供的剖面运动平台基于海洋温差能驱动，其包括密封腔体、浮力控制回路、发电单元及控制单元；浮力控制回路包括通过油路依序连接成回路结构的基于海洋温差能驱动的储液泵，蓄能器，排水体积随所存储液压油的油量而变化的外储液器，及置于密封腔体内的内储液器；发电单元包括液压马达、发电机与蓄能电池；在蓄能器与外储液器之间的油路上，依序串联有第一导通控制阀、液压马达与第一单向阀；外储液器与内储液器之间的油路上串联有第二导通控制阀；第一导通控制阀与液压马达之间的油路通过三通而旁接有与内储液器连通的短路油路，短路油路上串联有只允许液压油流向三通的第二单向阀；控制单元包括电机驱动板，用于驱使发电机转动而驱使液压马达转动，以构成液压泵；液压泵用于与第一单向阀、外储液器、第二导通控制阀、内储液器及第二单向阀依序通过油路串联成定深调控回路系统。

在该平台下降或上升至预定深度位置时，关闭第一导通控制阀，而能利用发电机作为驱动电机，以驱使液压马达工作而构成液压泵，以利用液压泵，以能配合第二导通控制阀的启闭动作而在内储液器与外储液器之间进行液压油的油量调整，以进行定深控制。

具体的方案为外储液器具有用于对其储油量进行监测的第一储油量监测单元，内储液器具有用于对其储油量进行监测的第二储油量监测单元。提高定深控制的精度。

更具体的方案为外储液器包括外液压缸，外液压缸的内腔由第一活塞分隔成第一液压油腔与吸液腔；第一储油量监测单元包括安装在外液压腔内的第一位移传感器，用于对第一活塞的位置进行监测；内储液器为内液压油缸，内液压油缸具有受其所存储的液压油驱动的第二活塞，第二储油量监测单元包括安装在内液压油缸内的第二位移传感器，用于对第二活塞的位置进行监测。采用液压油缸构建储液器，且通过位移传感器对液压油缸内活塞位置进行监测，能够精确实现液压油在内外液压油缸间的双向运动；以能更好地实现精确的定深控制；此外，利用位移传感器，能对内外储液器内的液压油的量进行精确控制，从而提高其浮力控制的精确度，即提高了浮力控制的稳定性。

进一步的方案为第一位移传感器为拉线位移传感器或磁致伸缩位移传感器，和/或第二位移传感器为拉线位移传感器或磁致伸缩位移传感器。

优选的方案为吸液腔为吸水腔；吸水腔内套装有一端封闭的金属波纹管，金属波纹管的开口端水密地套装在吸水腔的吸水口内，第一压缩弹簧套装在金属波纹管外。

优选的方案为吸液腔为吸油腔；吸油腔的油口与外油囊的油口水密地连通，外油囊位于密封腔体外而暴露于海水中，构成外储液器的排水单元。

优选的方案为吸液腔内设有用于驱使第一活塞压缩第一液压油腔的第一压缩弹簧；内液压油缸内安装有第二压缩弹簧，用于驱使第二活塞压缩压缩内液压油缸内的油腔容量；在运行过程中，第一压缩弹簧在最长时的弹性恢复力大于等于第二压缩弹簧在最短时的弹性恢复力。在工作过程中，可以利用第一压缩弹簧辅助液压油进入内液压油缸而，及利用第二压缩弹簧的弹性恢复力而迫使内液压油缸内的液压油进入储液泵，从而可实现液压油从外储液器运动至内内储液器及从内储液器运动至储液泵，有效地简化整个液压系统结构，并降低能耗。

进一步的方案为储液泵包括相变腔体，相变腔体的内腔由第三活塞分隔成相变材料腔与第三液压油腔，第三液压油腔内设有用于驱使第三活塞压缩相变材料腔的第三压缩弹簧。可利用第三压缩弹簧辅助液压油进入相变腔体内。

优选的方案为蓄能器与内储液器间并联地旁接溢流油路，溢流油路上串联有溢流阀。基于增设的溢流油路，当位于蓄能器与外储液器之间的管路出现堵塞时，会使蓄能器的接口处压力超过溢流阀的预设阈值时，将使溢流阀导通而使多余的液压油进入内储液器内，以避免出现高压而损坏相关元器件，同时，通过由发电机与液压马达所构建的液压泵将内储液器内液压油泵入外储液器中，而增加外储液器的排水体积，以产生更多浮力而上浮，以在出现故障时能更好对该运动平台的回收。

优选的方案为储液泵与蓄能器间的油路上串联有只允许液压油流向蓄能器的单向阀；内储液器与储液泵间的油路上串联有只允许液压油流向储液泵的单向阀。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1中外液压油缸的结构示意图；

图3为本发明实施例1中内液压油缸的结构示意图；

图4为本发明实施例2中储液泵的结构示意图；

图5为本发明实施例3中外液压油缸的结构示意图；

图6为本发明实施例4的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例，对本发明作进一步的说明。

实施例1

参见图1至图3，本发明剖面运动平台基于海洋温差能进行工作，具体包括密封腔体100、浮力控制回路、控制单元、发电单元及用于对浮力控制回路与控制单元的正常工作供给电能的蓄电单元，蓄电模块为锂电池的充电电池组24进行构建，充电电池组24不仅用于对控制单元、浮力控制回路上的阀进行供电，还用于对探测仪器等其他负载25进行供电；浮力控制回路的大部分结构、发电单元、蓄电单元与控制单元均布设在密封腔体100内。

发电单元包括液压马达20及发电机22，其中，液压马达20既可作马达使用又可作为泵使用，发电机22还可作为电动机使用；在发电过程中，液压马达20作为马达带动发电机22进行发电，产生的电流通过电源控制板23处理给电池组充电。在定深控制时，发电机22通过电机驱动板26地供电而作电动机带动作为泵的液压马达20工作，既能实现发电也能实现定深控制。

控制单元用于通过对浮力控制回路中的阀等控制模块的动作进行控制，以控制浮力控制回路中液压油的流向，包括继电器等；如图1所示，控制单元还包括电源控制板23与电机驱动板26；其中，电机驱动板26用于驱使发电机22转动而构成电动机，以驱使液压马达动作而构成液压泵，以驱使主动地在油路内泵送液压油；电源控制板23用于将发电机22所产生的电能进行变压等处理后，对充电电池组24进行充电。

浮力控制回路包括通过油路依序连接成回路结构的基于海洋温差能驱动的储液泵，蓄能器17，排水体积随所存储液压油的油量而变化的外储液器，及置于密封腔体100内的内储液器。其中，外液器的排水单元与储液泵置于密封腔体外100而暴露在海水中，其他元件及油路均设置在密封腔体100内。对于本实施例来说，可以包括用于辅助升降的导引缆绳，也可不包括导引缆绳。

在该浮力控制回路中，在储液泵与蓄能器17间的油路18c上串联有只允许液压油流向蓄能器17的单向阀16；蓄能器17与外储液器11间的油路18e上依序串联有电磁换向阀14、液压泵20、第一单向阀21；外储液器与内储液器间的油路18b上串联有电磁换向阀7；内储液9与储液泵间的油路18a上串联有只允许液压油流向储液泵的单向阀6。

电磁换向阀14与液压马达20之间的油路通过三通而旁接有与内储液器连通的短路油路19，在短路油路19上串联有只允许液压油流向外储液器11的单向阀13。在工作过程中，电磁换向阀14构成本实施例中的第一导通控制阀，电磁换向阀7构成本实施例中的第二导通控制阀；导通控制阀还可采用电磁换向阀之外的其他结构的电控截止阀进行构建。

如图1及图2所示，外储液器包括外液压油缸11及外油囊10，外液压油缸11包括缸体25、密封装置28、第一活塞24及上端盖23；缸体25的内腔由第一活塞24分隔成第一液压油腔与吸油腔，吸油腔内设有用于驱使第一活塞24压缩第一液压油腔的第一压缩弹簧27，吸油腔的通过导油孔26与外油囊10连通；外液压油缸11内安装有用于对第一活塞24在缸体内的位置进行监测的第一磁致伸缩传感器22。其中，吸油腔构成本实施例中的吸液腔，第一磁致伸缩传感器22构成本实施例中的第一位移传感器，此外，第一位移传感器还可采用光标尺、拉线位移传感器等位移传感器进行构建。设于上端盖23上的导油孔29与油路18e连通，并通过旁接三通而与短路油路19及油路18b连通。第一磁致伸缩传感器22固定在上端盖23上，测量部分穿过设于第一活塞24上并通过密封装置28进行密封，以利用第一活塞24将缸体分为上下不相通的两部分，两部分皆能够储存液压油，密封装置28可为弹性密封圈或填料密封等。活塞与缸体之间由弹性密封圈、填料密封等密封装置进行密封，具有良好的密封，并将缸体分为上下不连通的两部分，即第一液压油腔与吸水腔。当缸体25内上部分腔体体积增大，则第一活塞24向下移动，吸油腔部分的体积减小，向外油囊10输出液压油，系统排水量增大；当缸体25内上部分腔体的体积减小，则第一活塞24向上移动，吸油腔部分体积增大，从外油囊吸入液压油而减少排水量，系统排水量减小。第一压缩弹簧27所提供最小弹性恢复力能够将缸体25上部分的液压油完全压入内储液器8内。外油囊10构成本实施例中的排水单元。

内储液器采用如图3所示的内液压油缸8进行构建，该内压油缸8包括上端盖30、下端盖及缸体32；在缸体32内具有受其所存储的液压油驱动的第二活塞34，内液压油缸8内安装用于对第二活塞34的位置进行监测的第二拉线位移传感器33；缸体32的内腔上部分构成用于储油的油腔。在缸体32的内腔内布设有驱使第二活塞34压缩缸体32储油腔的第二压缩弹簧31，该第二压缩弹簧31压于第二活塞34与缸底面之间；其中，第二拉线位移传感器33构成本实施例中的第二位移传感器，此外，第二位移传感器还可采用光标尺、磁致伸缩传感器等位移传感器进行构建。在上端盖30上设有导油孔35，用于连接油路18a、18b两条油路，以及调节油路19；第二拉线位移传感器33固定在下端盖上，拉线缚在移动的第二活塞34上。

如图1所示，置于储液泵的相变腔体1内的相变液压油囊4的油口通过三通结构连接着油路18a和油路18c。

上述电磁换向阀为常闭电磁阀。在工作过程中，电磁换向阀14打开，液压油从蓄能器17进入外液压油缸11，并在输送过程中流经液压马达20，从而带动发电机22进行发电；单向阀13只允许液压油从内液压油缸8运动到外液压油缸11。相对而言，第一压缩弹簧27为粗弹簧，而第二弹簧31为细弹簧，且在当前压缩尺寸下，第一压缩弹簧27的最小弹性恢复力也比第二压缩弹簧31的最大弹性恢复力都大，以当电磁换向阀7打开时，能在液压油在压力和第一压缩弹簧27的弹簧力的作用下完全自主通过油路18b从外油缸11运动到内油缸。在内液压油缸8与储液泵之间的油路18a上，单向阀6只允许液压油从内液压油缸8运动到储液泵内，当相变材料逐渐凝固时，液压油在压力和第二压缩弹簧31的弹性复位力的作用下完全自主通过油路18a从内液压油缸8运动到相变腔油囊4。当相变材料逐渐凝固时，液压油在压力和第二压缩弹簧的弹簧力的作用下完全自主通过油路18a从内液压油缸8运动到储液泵。

第一位移传感器与第二位移传感器能够精确测量两个活塞的相对位移量，通过油缸已知尺寸间接计算进出外液压缸与内液压油缸的油量，既能精确控制浮力大小，又保证每个循环油量相同。所述外储液器具有用于对其储油量进行监测的第一储油量监测单元，所述内储液器具有用于对其储油量进行监测的第二储油量监测单元。

在本实施例中，储液泵1的结构与背景技术中的专利文献相同，包括相变腔体1及置于其内的相变处液压油囊4、固液相变材料2与密封液体3，相变处液压油囊4置于位于密封腔体外的相变腔体1内，且相变处液压油囊4被密封液体所包覆，以在工作过程能利用固液相变材料2基于海洋温差能而驱使相变处液压油囊4体积变化，而驱使液压油在浮力控制回路中循环运动。储液泵的相变腔体1内部有泡沫铝、石墨等结构疏松物质为腔体芯，并紧密贴紧腔体1内壁，增强相变材料1的导热率。相变腔体1内可采用一定比例的相变材料加水等填充液体，填充液体的密度与相变材料不同且体积不随温度变化，不仅能最大限度压缩相变材料，且为相变腔液压油囊提供最大体积。相变材料的相变温度处于4-26摄氏度之间，可以选择正十四烷、正十五烷、正十六烷及三者混合物，或者温度敏感型水凝胶。相变腔体1内可全部充满相变材料2，相变腔液压油囊4处于相变材料中，当相变材料处于液态时，相变腔液压油囊4体积最小，挤出其内的液压油5；当想变材料处于固态时，相变腔液压油囊4体积最大，其内部充满液压油5。

该平台在一个循环探测过程包括以下阶段：

阶段1，初始阶段：平台位于海面，相变材料2完全融化，相变腔液压油囊4中的液压油完全进入蓄能器17，并是油压达到最大值。外液压油缸11的活塞处于缸的顶部，外油囊10中没有液压油，体积最小，产生负浮力，仪器下沉。

阶段2，下沉阶段：相变材料2逐渐凝固，储液泵从内液压油缸8不断吸油，内液压油缸8中的第二活塞34逐渐上移，而外液压油缸11、外油囊10和蓄能器17保持上一阶段状态，没有变化。

阶段3，定深控制阶段：在定深控制时，通过传感器获取深度数据，在即将到达目标深度时，打开电磁阀换向阀14，蓄能器21中的液压油进入外液压油缸11，在此过程中流经液压泵20而驱使发电机22进行发电，位移传感器测量第一活塞24位置，当外液压缸11内的活塞运动到中间位置时关闭电磁阀换向阀14，仪器接近中性浮力。并控制发电机22转动而驱使液压马达20动作而构成液压泵，及控制电磁换向阀7，使液压油在内液压油缸8和外液压缸11中微调，精确控制仪器在目标深度达到中性浮力。

即在该阶段中，电机驱动板控制发电机22转动而驱使液压马达20转动，以构成液压泵，且该液压泵与第一单向阀21、外液压油缸11、电磁换向阀7、内液压油缸8及第二单向阀13依序通过油路串联成定深调控回路系统，用于对定深控制。

阶段4，开始上浮：低温海水使相变材料2凝固收缩，内液压油缸8内的液压油进入储液泵，相变过程结束后，打开电磁换向阀14，蓄能器17中的液压油进入外液压油缸11，在此过程中，液压油流经液压马达20而进行发电，此时外液压油缸11充满油，蓄能器17内没有油，外液压油缸11的活塞移动至底部，使外油囊10充满油，排水体积最大，排水量最大，产生正浮力，仪器上浮。

阶段5，上浮阶段：相变材料2逐渐融化，相变腔体1中液压油被排出至蓄能器17，外液压油缸11保持上一阶段状态，没有变化。

阶段6，浮出海面阶段：相变材料2完全融化，相变腔体1中的油完全进入蓄能器17中，外液压油缸11保持上一阶段状态，没有变化。

阶段7，开始下沉阶段：打开电磁换向阀7，外液压油缸11中的油完全进入内液压油缸8中，外液压油缸11的第一活塞24处于顶部，排水量最小，仪器下沉。此时，内液压油缸8充满油，第二活塞34处于缸的底部。储液泵和蓄能器17保持上一阶段状态，没有变化。仪器回到阶段1，开始新一轮循环。

即在工作过程中，剖面运动平台的升降控制方法包括以下步骤，即控制单元的处理器执行存储在控制单元的存储器内的计算机程序时，能实现以下步骤：

定深控制步骤S1，基于两个位移传感器的检测数据，利用液压马达20和电磁换向阀7在外液压油缸11与内液压油缸8之间调节液压油存储量，以使剖面运动平台悬浮在定深位置处。

(1)定深在浅层海水

在定深控制时，通过传感器获取深度数据，在即将到达目标深度时，打开电磁阀换向阀14，蓄能器17中的液压油进入外液压油缸11，第一位移传感器测量第一活塞位置，当外液压缸11中的第一活塞运动到中间位置时关闭电磁阀换向阀14，仪器接近中性浮力。控制电磁阀换向阀7和带动液压马达20的发电机22，使液压油在内液压油缸8和外液压缸11中微调，精确控制仪器在目标深度达到中性浮力。

(2)定深在深层海水

同理，在即将到达目标深度时，打开电磁阀换向阀14与电磁阀换向阀7，蓄能器17中的液压油经油路18b进入内液压油缸8，在关闭电磁阀14与电磁阀7后，开启发电机22转动而带动液压马达20将内液压油缸8中的低压油泵入高压的外液压缸11中，当外液压缸11中的活塞运动到中间位置时关闭发电机20，其恢复至待发电状态，仪器接近中性浮力。接着控制电磁阀换向阀7和带动液压马达20的发电机22，使液压油在内液压油缸8和外液压缸11中微调，精确控制仪器在目标深度达到中性浮力。

深水区上浮步骤S2，控制电磁阀换向阀14与电磁阀7开启，将蓄能器17内的液压油排入内液压油缸8内，控制电磁阀换向阀14与电磁阀7关闭，再控制液压马达20将内液压油缸8内的液压油通过短路油路19泵入外液压油缸11内，以增加排水量而驱使剖面运动平台上浮。

在深水区时，为了解决蓄能器17压力比外界水体压力低的问题，蓄能器17内液压油先通过油路18b，再经过液压马达20抽回到外液压油缸11内。深水运动的过程与浅层运动过程相似，不同的是在开始上浮阶段，此阶段，蓄能器17的压力比环境水压小，因此蓄能器无法直接将液压油排入外液压油缸中。基于低温海水使相变材料2凝固收缩，内液压油缸8的液压油进入储液泵，相变过程结束后，打开电磁换向阀14，蓄能器17中的液压油通过油路18b进入内液压油缸8，再经过发电机22带动液压马达20将内液压油缸中的低压油泵入高压的外液压缸11中，此时，外液压油缸充满油，蓄能器没有油，外液压油缸活塞移动至底部，排水量最大，产生正浮力，仪器上浮。

在上述实施例中的结构仅为本发明的一个优选例，其中，储液泵、内储液器与外储液器均可采用背景技术专利文献中的结构进行替换而能进行故障上浮步骤。

本发明相对现有技术具有以下技术效果：

1、在内液压油缸和外液压油缸之间通过液压马达、两个单向阀及第二导通控制阀而构建出定深控制系统，能够实现液压油的双向运动，结合液压油缸上的传感器，实现精确的定深控制，从而能基于单一液压马达而构建出具有定深、温差能利用及发电功能的海洋剖面运动平台。

2、采用外液压油缸和磁致伸缩位移传感器，能够精确测量外液压缸液压油的变化量，提高了外液压油缸内部空间的利用率。

3、采用内液压油缸和拉线位移传感器结构，能够精确测量内液压油缸的油量变化。

4、在外液压油缸有粗压缩弹簧，能够完全自主将液压油压入内液压油缸；内液压油缸有细弹簧，能够完全自主将液压油压入相变腔液压油囊，减低液压系统复杂度，及减少能耗。

实施例2

作为对本发明实施例2的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明，即主要对储液泵的结构进行说明。

参见图4，储液泵1包括相变腔体40，相变腔体40的内腔由第三活塞45分隔成位于上部的相变材料腔与位于下部的第三液压油腔，第三活塞45紧贴相变腔体40的内壁面上，具有良好的密封和润滑；相变材料腔用于存储相变材料41，第三液压油腔用于存储液压油42，第三液压油腔内设有用于驱使第三活塞45压缩相变材料腔的第三压缩弹簧44，第三液压油腔通过油路43连接着油路18a和油路18c，以利用第三压缩弹簧44的弹性恢复力而辅助液压油从内液压油缸回流至相变腔体40中。

实施例3

作为对本发明实施例3的说明，以下仅对与上述实施例1的不同之处进行说明，即主要对储液泵的结构进行说明。

参见图5，外液压油缸包括缸体27、密封装置28、下端盖29、第一活塞32及上端盖33；缸体27的内腔由第一活塞32分隔成第一液压油腔与吸水腔，吸水腔内设有用于驱使第一活塞32压缩第一液压油腔的第一压缩弹簧30，并在吸水腔内套装有金属波纹管31，该金属波纹管31的进水端口水密地套装在吸水腔的吸水口内，第一压缩弹簧30套装在金属波纹管31外；外液压油缸9内安装有用于对第一活塞32在缸体内的位置进行监测的第一拉线位移传感器34。其中，吸水腔构成本实施例中的吸液腔，第一拉线位移传感器34构成本实施例中的第一位移传感器，此外，第一位移传感器还可采用光标尺、磁致伸缩传感器等位移传感器进行构建。设于上端盖33上的导油孔26与图1中的油路18b、油路13连通，并通过旁接三通而与油路18a连通。第一拉线位移传感器34固定在上端盖33上，并位于缸体27的内腔内部，传感器的另一端缚在第一活塞32上。活塞与缸体之间由弹性密封圈、填料密封等密封装置28进行密封，具有良好的密封，并将缸体分为上下不连通的两部分，即第一液压油腔与吸水腔。当缸体27内上部分腔体体积增大，则第一活塞32向下移动，吸水腔部分的体积减小，金属波纹管31压缩排出水体，系统排水量增大；当缸体27内上部分腔体的体积减小，则第一活塞32向上移动，吸水腔部分体积增大，金属波纹管31膨胀吸入水体，系统排水量减小。第一压缩弹簧所提供最小弹性恢复力能够将缸体27上部分的液压油完全压入内液压油缸8内。

实施例4

作为对本发明实施例4的说明，以下仅对与上述实施例1至实施例3中任一者的不同之处进行说明，参见图6，具体为在前述任一实施例的基础上，在蓄能器17与内液压油缸8间并联地旁接溢流油路18d，该溢流油路18d上串联有溢流阀15。该剖面运动平台的升降控制方法还包括故障上浮步骤S1：

在溢流油路18d的进油口处的油压驱使溢流阀15导通，而使液压油通过溢流油路18d而进入内储液器后，控制发电机22驱使液压马达20迫使内储液器内的液压油沿调节油路进入外储液器，至外储液器的排水量增加而使剖面运动平台上浮。

具体地，当因为故障堵塞导致油路18e的压力不断增大，压力值超过溢流阀15的设定压力值时，溢流阀15导通，液压油通过溢流油路18d进入内液压油缸8，降低压力，防止因油路故障导致的高压损坏器件，而且液压油回到内液压油缸8还可通过液压马达20抽回到外液压油缸11，使排水量增大产生正浮力，设备上浮，防止因故障导致设备丢失。对于此步骤中的液压泵的开启条件可为在电磁阀14、7未开启，且第一拉线位移传感器检测到内液压油缸8内的液压油不断增加而外液压油缸11内的液压油保持不变时，或者深度检测传感器检测到设备一直处于预定深度位置而未上浮时。

在相变腔和蓄能器之间增加溢流阀，并将溢流阀输出接入内液压油缸中，能够在油路故障堵塞，压力增大的情况下，将液压油导入内液压油缸中，防止抗压能力小的相变腔和蓄能器损坏。同时结合液压马达的泵送功能，将内液压油缸中的液压油输入到外液压油缸，使排水体积变大，形成正浮力，仪器上浮，方便回收和维护。

Claims (10)

1.一种基于海洋温差能驱动且能定深控制的剖面运动平台，包括密封腔体、浮力控制回路、发电单元及控制单元；所述浮力控制回路包括通过油路依序连接成回路结构的基于海洋温差能驱动的储液泵，蓄能器，排水体积随所存储液压油的油量而变化的外储液器，及置于所述密封腔体内的内储液器；所述发电单元包括液压马达、发电机与蓄能电池，其特征在于：

在所述蓄能器与所述外储液器之间的油路上，依序串联有第一导通控制阀、所述液压马达与第一单向阀；所述外储液器与所述内储液器之间的油路上串联有第二导通控制阀；

所述第一导通控制阀与所述液压马达之间的油路通过三通而旁接有与所述内储液器连通的短路油路，所述短路油路上串联有只允许液压油流向所述三通的第二单向阀；

所述控制单元包括电机驱动板，用于驱使所述发电机转动而驱使所述液压马达转动，以构成液压泵；所述液压泵用于与所述第一单向阀、所述外储液器、所述第二导通控制阀、所述内储液器及所述第二单向阀依序通过油路串联成定深调控回路系统。

2.根据权利要求1所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述外储液器具有用于对其储油量进行监测的第一储油量监测单元，所述内储液器具有用于对其储油量进行监测的第二储油量监测单元。

3.根据权利要求2所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述外储液器包括外液压缸，所述外液压缸的内腔由第一活塞分隔成第一液压油腔与吸液腔；所述第一储油量监测单元包括安装在所述吸液腔腔内的第一位移传感器，用于对所述第一活塞的位置进行监测；

所述内储液器为内液压油缸，所述内液压油缸具有受其所存储的液压油驱动的第二活塞，所述第二储油量监测单元包括安装在所述内液压油缸内的第二位移传感器，用于对所述第二活塞的位置进行监测。

4.根据权利要求3所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述第一位移传感器为拉线位移传感器或磁致伸缩位移传感器，和/或所述第二位移传感器为拉线位移传感器或磁致伸缩位移传感器。

5.根据权利要求3或4所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述吸液腔为吸水腔；

所述吸水腔内套装有一端封闭的金属波纹管，所述金属波纹管的开口端水密地套装在所述吸水腔的吸水口内，所述第一压缩弹簧套装在所述金属波纹管外。

6.根据权利要求3或4所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述吸液腔为吸油腔；

所述吸油腔的油口与外油囊的油口水密地连通，所述外油囊位于所述密封腔体外而暴露于海水中，构成所述外储液器的排水单元。

7.根据权利要求3至6任一项权利要求所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述吸液腔内设有用于驱使所述第一活塞压缩所述第一液压油腔的第一压缩弹簧；所述内液压油缸内安装有第二压缩弹簧，用于驱使所述第二活塞压缩压缩所述内液压油缸内的油腔容量；

在运行过程中，所述第一压缩弹簧在最长时的弹性恢复力大于等于所述第二压缩弹簧在最短时的弹性恢复力。

8.根据权利要求7所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述储液泵包括相变腔体，所述相变腔体的内腔由第三活塞分隔成相变材料腔与第三液压油腔，所述第三液压油腔内设有用于驱使所述第三活塞压缩所述相变材料腔的第三压缩弹簧。

9.根据权利要求1至8任一项权利要求所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述蓄能器与所述内储液器间并联地旁接溢流油路，所述溢流油路上串联有溢流阀。

10.根据权利要求1至9任一项权利要求所述的剖面运动平台，其特征在于：

所述储液泵与所述蓄能器间的油路上串联有只允许液压油流向所述蓄能器的单向阀；

所述内储液器与所述储液泵间的油路上串联有只允许液压油流向所述储液泵的单向阀。

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