CN112357029A - 一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统 - Google Patents

一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统 Download PDF

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朱信尧
陈林烽
王树齐
张代雨
李志富
杨松林
朱仁庆
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/22—Adjustment of buoyancy by water ballasting; Emptying equipment for ballast tanks

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，包括安装在航行器壳体上的水舱，水舱的水舱侧壁上安装有高压泵，所述的高压泵与电机连接，高压泵的入口处分别与第一电磁阀及第二电磁阀连接，出口分别与第三电磁阀及第四电磁阀连接，其中，第一电磁阀和第二电磁阀的出口共同通过第一接头与高压胶管连接，连接管路上设有过滤器，所述的高压胶管与航行器壳体上的孔连接，孔与外海联通；第三电磁阀和第四电磁阀的出口共同通过高压胶管、第二接头、弯曲管接头及接头体与水舱连接。本发明能够大幅度改变潜器重浮力，以便潜器稳定的驻留海底并对周围环境进行调查。

Description

一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统
技术领域
本发明涉及一种浮力调节系统，尤其涉及一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统。
背景技术
为了更好的开发和利用海洋资源，需要对特定地点的海洋环境进行长时间的探测。自主水下潜器由于体积小、重量轻、布放方便等优点应用越来越广泛。但传统的自主水下潜器一般为欠驱动系统，无法实现对特定地点长时间的探测，即使是安装多个推进器的自主水下潜器，依靠多个推进器的控制可实现动力定位，但其为动态平衡状态，需要消耗大量的能量，达不到长时间探测的目的。为了实现长时间探测的目的，一种具有水下着陆功能的水下潜器的概念被提出来，该类潜器驻留在水底，其为静态平衡，不需要消耗能量来实现定点探测，可实现长期定点探测的任务。此类水下潜器在驻留海底时需要大幅度改变重力或浮力以便稳定的驻留海底。
现有大多水下潜器采用基于液压油囊或是活塞吸排水的浮力调节装置来改变重浮力，所改变的重浮力小，满足不了潜器驻留海底稳定性的要求。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，能够大幅度改变浮力。
技术方案：本发明包括安装在航行器壳体上的水舱，水舱的水舱侧壁上安装有高压泵，所述的高压泵与电机连接，高压泵的入口处分别与第一电磁阀及第二电磁阀连接，出口分别与第三电磁阀及第四电磁阀连接，其中，第一电磁阀和第二电磁阀的出口共同通过第一接头与高压胶管连接，连接管路上设有过滤器，所述的高压胶管与航行器壳体上的孔连接，孔与外海联通；第三电磁阀和第四电磁阀的出口共同通过高压胶管、第二接头、弯曲管接头及接头体与水舱连接。
所述水舱的出口设置在水舱侧壁底部，以便增大浮力调节的范围。
所述的水舱侧壁与接头体连接的出口处设计成凸台状，以便增加水舱侧壁的强度及装配的精度。
所述接头体的两端均设有外螺纹，其一端与水舱侧壁的凸台连接，另一端通过弯曲管接头与第二接头连接。
所述接头体与水舱侧壁凸台的连接处通过组合密封圈密封。
所述接头体与弯曲管接头的连接处采用第一压紧螺母和第一O形密封圈密封。
所述的第二接头与弯曲管接头的连接处采用第二压紧螺母和第二O形密封圈密封。
所述的高压泵上连接有溢流阀，防止压力过大而导致管路等损坏。
所述的高压泵采用四通往复式耐腐蚀高压柱塞泵。
有益效果：本发明能够大幅度改变潜器重浮力，以便潜器稳定的驻留海底并对周围环境进行调查。
附图说明
图1为本发明的工作原理示意图；
图2为本发明的内部立体结构示意图；
图3为本发明的立体结构示意图；
图4为本发明的水舱侧壁出口管路连接及密封剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明主要是通过吸排水来改变航行器的重力以实现航行器的浮力调节功能。为了实现多次工作的目标，吸排水系统采用往复式高压泵作为系统的主要动力，使用电机2作为高压泵3的动力来源，通过电磁阀来控制水流的方向。如图2和图3所示，本发明的浮力调节系统包括安装在航行器壳体14上的水舱1，水舱侧壁11上安装有高压泵3，高压泵3采用四通往复式耐腐蚀高压柱塞泵，并通过螺钉安装在水舱侧壁11上。高压泵3与电机2连接，通过电机2提供动力，电机2采用稀土永磁电机，并通过电机座和螺钉安装在水舱侧壁11上。通过改变水舱1中水的多少，来调节潜器的重力，以便实现潜器的水下着陆及驻留。
如图1至图3所示，高压泵3的入口处分别通过管路与第一电磁阀4、第二电磁阀5连接；出口分别通过管路与第三电磁阀6、第四电磁阀7连接。其中，第一电磁阀4用于控制外海10海水流入高压泵3，第二电磁阀5用于控制水舱1海水流入外海10，第一电磁阀4和第二电磁阀5的出口共同通过第一接头13与高压胶管12连接，连接管路上设有过滤器9，最终通过高压胶管12与航行器壳体14上的孔15连接，孔15与外海10联通。
第三电磁阀6用于控制海水流入水舱1，第四电磁阀7用于控制水舱1海水的流出，第三电磁阀6和第四电磁阀7的出口共同通过高压胶管、第二接头16、弯曲管接头17及接头体18与水舱1连接。为了增加水舱侧壁11的强度及装配的精度，水舱侧壁11与接头体18连接的出口处做成凸台状。水舱1的出口设置在侧壁底部，以便增大浮力调节的范围。
如图4所示，接头体18的两端均设有外螺纹，其一端与水舱侧壁11的凸台连接，以便安装高压胶管等，接头体18与水舱侧壁11凸台的连接处通过组合密封圈19进行密封。接头体18的另一端通过90°的弯曲管接头17与第二接头16连接，以便控制方向。接头体18与弯曲管接头17的连接处采用第一压紧螺母20和第一O形密封圈21的形式进行密封；第二接头16与弯曲管接头17的连接处采用第二压紧螺母22和第二O形密封圈23的形式进行密封。
为了防止压力过大而导致管路等损坏，变浮力系统设计了溢流阀8。溢流阀8安装在高压泵3的出口和入口管路上，当出口压力过大时，溢流阀8动作，将出口管路里的海水导入入口管路。
减小浮力工作过程为：
收到减小浮力信号后，电机2带动高压泵3工作，同时第一电磁阀4和第三电磁阀6打开，第二电磁阀5和第四电磁阀7关闭，在高压泵3的作用下，第一电磁阀4处的压力降低，第三电磁阀6处的压力增大，通过管道及过滤器9将外海10中的水吸到水舱1中。当水舱1中的水增多时，潜器重力增加，相当于减小了潜器浮力。当水舱1或管道中压强过大时，溢流阀8动作，可将高压泵3出口管道的流体导入入口管道，防止管道或水舱1的损坏。
增加浮力工作过程为：
收到增加浮力信号后，电机2带动高压泵3工作，同时第一电磁阀4和第三电磁阀6关闭，第二电磁阀5和第四电磁阀7打开，在高压泵3的作用下，第四电磁阀7处的压力降低，第二电磁阀5处的压力增大，通过管路将水舱1中的水排到外海10中。当水舱1中的水减少时，潜器重力减小，相当于增加了潜器浮力。

Claims (9)

1.一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，包括安装在航行器壳体(14)上的水舱(1)，水舱(1)的水舱侧壁(11)上安装有高压泵(3)，所述的高压泵(3)与电机(2)连接，高压泵(3)的入口处分别与第一电磁阀(4)及第二电磁阀(5)连接，出口分别与第三电磁阀(6)及第四电磁阀(7)连接，其中，第一电磁阀(4)和第二电磁阀(5)的出口共同通过第一接头(13)与高压胶管(12)连接，连接管路上设有过滤器(9)，所述的高压胶管(12)与航行器壳体(14)上的孔(15)连接，孔(15)与外海(10)联通；第三电磁阀(6)和第四电磁阀(7)的出口共同通过高压胶管、第二接头(16)、弯曲管接头(17)及接头体(18)与水舱(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述水舱(1)的出口设置在水舱侧壁(11)底部。
3.根据权利要求1所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述的水舱侧壁(11)与接头体(18)连接的出口处设计成凸台状。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述接头体(18)的两端均设有外螺纹，其一端与水舱侧壁(11)的凸台连接，另一端通过弯曲管接头(17)与第二接头(16)连接。
5.根据权利要求3所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述接头体(18)与水舱侧壁(11)凸台的连接处通过组合密封圈(19)密封。
6.根据权利要求1所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述接头体(18)与弯曲管接头(17)的连接处采用第一压紧螺母(20)和第一O形密封圈(21)密封。
7.根据权利要求1所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述的第二接头(16)与弯曲管接头(17)的连接处采用第二压紧螺母(22)和第二O形密封圈(23)密封。
8.根据权利要求1所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述的高压泵(3)上连接有溢流阀(8)。
9.根据权利要求1或8所述的一种用于潜器海底驻留的浮力调节系统，其特征在于，所述的高压泵(3)采用四通往复式耐腐蚀高压柱塞泵。
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