CN112793748B - 一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，该浮力自适应系统包括：水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态。本发明的全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，其结构简单、功耗低。

Description

一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器

技术领域

本发明属于潜水设备领域，更具体地，涉及一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器。

背景技术

潜水器是具有水下观察和进行水下作业的潜水设备，主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。

潜水器需要在海洋中的一定深度范围内调整其浮力，以悬停于不同的深度，完成海洋考察、海洋勘探等任务。除了主动控制其浮力以外，潜水器在海洋中会由于本身重量的变化或者释放其他装备后导致重量减小，也会由于海水的理化性质的变化而引起海水密度的变化，从而导致浮力变化。并且，随着潜水器深潜深度的变化，潜水器耐压结构发生弹性变形，也会导致浮力的变化，因此，需要通过浮力调节系统来调整潜水器的潜水深度。

现有的浮力调节系统的注、排水功能主要通过控制截止阀组实现，注水时，外界海水通过截止阀和海水泵注入压载水舱或仅通过截止阀实现自流注水；排水时，压载水舱海水通过截止阀和海水泵排至海洋环境，通过改变压载水舱中海水体积实现潜水器的浮力调节。

在调节过程中，对于截止阀组中多个截止阀的驱动控制，通常需对应配置多个驱动机构，结构较为复杂。特别是采用液压控制方式时，须配置液压动力单元和液压控制元件，液压动力单元和液压控制元件之间需要液压管路连通，管路复杂；液压动力单元功效和体积都较大，还存在液压油液泄露风险。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，其目的在于对潜水器的浮力调节系统进行优化，由此解决现有技术中浮力调节系统的控制阀控制结构复杂、功耗高的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种浮力自适应系统，包括：

水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；

泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；

集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；

伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态。

优选地，所述集成阀组包括第一阀组单元和第二阀组单元；所述连通管道包括第一管道和第二管道；

所述第一管道和所述第二管道分别与所述水舱连通，所述第一阀组单元和所述泵送结构设置于所述第一管道上，所述第二阀组单元和所述泵送结构设置于所述第二管道上；

所述伺服电机分别与所述第一阀组单元和所述第二阀组单元齿轮传动连接，用于控制所述第一阀组单元的启闭或所述第二阀组单元的启闭。

优选地，所述第一阀组单元和所述第二阀组单元中的任一阀组单元包括两个阀门组件；

所述泵送结构设置于任一所述阀组单元的两个所述阀门组件之间，所述伺服电机分别与任一所述阀组单元的任一所述阀门组件齿轮传动连接。

优选地，所述阀门组件还包括传动结构和控制阀；

所述传动结构包括从动轮和传动件；所述从动轮与所述传动件传动连接；所述伺服电机的传动轴上固定套接有主动轮，任一所述传动结构的所述从动轮与所述主动轮啮合，所述传动件与所述控制阀传动连接。

优选地，所述控制阀包括阀体、推杆、阀芯和弹性件；所述推杆、所述阀芯和所述弹性件均设置于所述阀体的中空内腔内；

所述传动件的传动方向、所述推杆的轴线方向和所述弹性件的伸缩方向一致；

所述推杆包括相对设置的第一端和第二端；所述推杆的第一端与所述传动件传动连接，所述推杆的第二端与所述弹性件抵接，所述推杆用于带动所述阀芯沿所述推杆的轴线方向直线运动。

优选地，所述传动件包括螺杆和螺母；所述螺杆包括相对设置的第一端和第二端；

所述从动轮固定套接于所述螺杆的第一端，所述螺杆的第二端与所述螺母螺纹配合，用于驱动所述螺母沿所述螺杆的轴线方向直线运动；所述螺母与所述控制阀传动连接，所述第一阀组单元的所述螺杆与所述第二阀组单元的所述螺杆的螺纹方向相反。

优选地，所述控制阀还包括用于与所述传动结构连接的套筒；所述螺母套接于所述套筒的中空通道内；

沿所述螺杆的径向，所述套筒的中空通道的截面形状为多边形，所述螺母的外周面的截面形状与所述中空通道的截面形状相同，螺母与所述套筒间隙配合。

优选地，所述传动结构还包括推力轴承和限位块；

所述推力轴承的内圈与所述螺杆固定连接，所述限位块固定套接于所述螺杆上，所述推力轴承、所述限位块和所述螺母沿所述螺杆的轴线方向排布，所述限位块与所述推力轴承抵接。

优选地，所述阀体的内壁具有呈环状的凸起部，所述凸起部的轴线方向与所述推杆的轴线方向一致；

所述推杆包括固定连接的固定块和杆部；所述固定块与螺母传动连接，所述固定块的直径大于所述凸起部的内环的直径，所述凸起部位于所述固定块与所述阀芯之间，所述杆部由所述凸起部的内环中穿过并延伸至所述控制阀的阀腔。

按照本发明的另一方面，提供了一种潜水器，包括上述浮力自适应系统。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，其在与水舱连通的连通管道上设置泵送结构和集成阀组，集成阀组与控制其启闭状态的伺服电机间采用齿轮传动方式连接，能够简化结构，其传动效率更高；并且，当集成阀组切换启闭状态后，伺服电机即可关闭，在集成阀组保持开启或闭合的状态时，伺服电机无需做功，能够节省能耗。

集成阀组采用两个阀组单元的结构，分别用于控制向水舱内注水或将水舱内的水排出，能够避免泵送结构的正反转问题；并且，采用一个电机控制两个阀组单元中控制阀启闭状态，能够简化结构，提高控制效率。任一阀组单元采用两个阀门组件的结构，能够提高集成阀组的密封性能，避免集成阀组在高压下出现漏水现象而影响浮力自适应系统的性能。伺服电机传动轴上套接的主动轮与四个传动结构的从动轮分别啮合，实现控制四个控制阀启闭状态的目的，该结构简单，传动效率高。

控制阀的推杆的一端与传动结构的传动件传动连接，另一端与弹性件抵接，传动件和弹性件分别用于控制推杆沿相反的方向直线运动，以带动阀芯直线运动至控制阀开启或闭合的状态，该结构能够提高阀芯运动的稳定性。并且，传动结构采用螺杆与螺母配合的结构，螺杆转动以带动螺母直线运动，螺母运动至与推杆接触并推动推杆运动，或反向运动，并配合弹性件的作用，使螺母与推杆脱离或至少无相互作用力，该结构既能够地驱动推杆动作，又能够有利于简化主动轮与各传动结构的从动轮配合的结构。并且，螺母与套设在螺母外的套筒的截面形状均采用多边形的结构，能够形成自锁状态。

对于螺杆，螺杆上设置的限位块能够与推力轴承形成限位的结构；同样地，阀体内设置的凸起部与推杆的固定块能够形成限位的结构，实现限制螺杆或推杆位移状态的目的。

附图说明

图1是本发明实施例中一种浮力自适应系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中一种浮力自适应系统的各部件的连接示意图；

图3是本发明实施例中一种浮力自适应系统的主动轮与各从动轮啮合的结构示意图；

图4是本发明实施例中一种浮力自适应系统的第一阀门组件的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

A-集成阀组，1-水舱，2-传动结构组件，20-软管，21-第一传动结构，210-第一从动轮，211-第一定位螺钉，212-第一固定板，213-第一轴承隔离套，214-第一轴承，215-第一定位板，216-第一套筒，217-第一螺杆，2171-第一限位块，218-第一推力轴承，219-第一螺母；

22-第二传动结构，220-第二从动轮，23-第三传动结构，230-第三从动轮，24-第四传动结构，240-第四从动轮；

3-控制阀组件，31-第一控制阀，310-第二套筒，311-第一推杆，3111-第一固定块，3112-杆部，3113-第二固定块，312-第一阀套，313-第一阀体，314-第一密封件，315-第一阀芯，316-第一弹性件，317-第一凸起部，318-第二凸起部；32-第二控制阀，33-第三控制阀，34-第四控制阀，35-第三阀组单元，36-流量计；

4-角度传感器，5-伺服电机，51-主动轮，6-过滤机构，7-驱动机构，8-泵送结构，901-第一子管道，902-第二子管道，903-第三子管道，904-第四子管道，905-第五子管道，906-第六子管道，907-第一汇管，908-第二汇管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

参见图1所示，本发明实施例提供一种浮力自适应系统，包括：水舱1，水舱1与连通管道的一端连通；泵送结构8，泵送结构8设置于连通管道上，用于水进入水舱1或由水舱1中排出时提供动力；集成阀组A，集成阀组A设置于连通管道上，用于控制水进入水舱1或由水舱1中排出；伺服电机5，伺服电机5与集成阀组A齿轮传动连接，用于控制集成阀组A的启闭状态。

本发明实施例的浮力自适应系统通常应用于潜水器等进行水下作业的潜水设备。水舱1可根据实际应用环境或需求选择合适的水舱1即可。连通管道位于水舱1的外部，且连通管道的第一端与水舱1的舱室连通，连通管道的第二端与水源或外部环境连通。例如，当浮力自适应系统在海洋中应用时，连通管道的第二端通常沉浸于海水中。

泵送结构8设置于连通管道上，用于向水舱1中泵送水或将水舱1中的水泵出。泵送结构8的具体类型可根据需求设置，例如，可以是海水泵。可以理解的是，泵送结构8的具体位置无需限定，只要能够满足上述需求即可。泵送结构8可由驱动机构7驱动而运转；驱动机构7可以是电机或其他能够驱动泵送结构8正常运转的器件。

集成阀组A设置于连通管道上，其可以包括一个控制阀，也可以包括多个控制阀，用于控制连通管道处于通路或断路状态。当集成阀组A中的至少部分控制阀处于开启状态时，连通管道处于连通状态，海洋中的水可以经由连通管道进入到水舱1中，或者由水舱1中排出到海洋。

伺服电机5与集成阀组A齿轮传动连接，用于控制集成阀组A的启闭状态；具体地，伺服电机5用于控制集成阀组A中各控制阀的启闭状态。当需向水舱1中注入水，或者将水舱1中的水排出时，可启动伺服电机5，进而由伺服电机5驱动集成阀组A中对应的控制阀开启，使连通管道处于通路状态。其中，伺服电机5可采用位置伺服电机，能够更准确地控制集成阀组A中各控制阀的启闭状态。伺服电机5还可配设角度传感器4，实现精确控制伺服电机5的旋转角度。

采用伺服电机5与集成阀组A采用齿轮传动连接的结构，不仅能够便于控制集成阀组A的启闭状态，还能够减少管道的设置，降低油液泄露风险。此外，伺服电机5与集成阀组A采用齿轮传动连接的结构，结构更简单，传动效率更高。并且，当集成阀组A切换启闭状态后，伺服电机5即可关闭，在集成阀组A保持开启或闭合的状态时，伺服电机5无需做功，能够节省能耗。

其中，连通管道上还可设置过滤机构6，集成阀组A和泵送结构8均位于过滤机构6和水舱1之间。过滤机构6的设置，用于过滤海水，避免海水中的固体杂质进入泵送结构8、集成阀组A或水舱1等结构内，避免造成堵塞管道或其他不良影响。

在一些实施例中，集成阀组A包括第一阀组单元和第二阀组单元；连通管道包括第一管道和第二管道；第一管道和第二管道分别与水舱1连通，第一阀组单元和泵送结构8设置于第一管道上，第二阀组单元和泵送结构8设置于第二管道上；伺服电机5分别与第一阀组单元和第二阀组单元齿轮传动连接，用于控制第一阀组单元的启闭或第二阀组单元的启闭。

连通管道包括第一管道和第二管道，第一管道和第二管道可分别直接与水舱1连通，或者，参见图2所示，也可以是第一管道和第二管道分别与第一汇管907的一端连通，第一汇管907的另一端与水舱1连通。

第一阀组单元与伺服电机5齿轮传动连接，第一阀组单元和泵送结构8均设置于第一管道上，用于控制将水舱1中的水排出水舱1外。当伺服电机5驱动第一阀组单元中的控制阀开启，并启动泵送结构8时，能够将水舱1内的水经由第一管道泵送至水舱1外。

第二阀组单元与伺服电机5齿轮传动连接，第二阀组单元和泵送结构8均设置于第二管道上，用于控制向水舱1中注水。当伺服电机5驱动第二阀组单元中的控制阀开启，并启动泵送结构8时，水能够经由第二管道注入到水舱1内。

可以理解的是，当伺服电机5控制第一阀组单元的控制阀开启时，第二阀组单元的控制阀处于闭合状态；当伺服电机5控制第二阀组单元的控制阀开启时，第一阀组单元的控制阀处于闭合状态。

作为伺服电机5与集成阀组A连接的一种具体的实现方式，也可以对应设置两个伺服电机5等驱动结构，以分别驱动第一阀组单元和第二阀组单元。作为伺服电机5与集成阀组A连接的另一种具体的更优选实现方式，第一阀组单元和第二阀组单元分别与伺服电机5齿轮传动连接，采用一个伺服电机5控制第一阀组单元和第二阀组单元的启闭，能够减少驱动机构的应用，简化结构，提高驱动控制效率。

在一些实施例中，第一阀组单元和第二阀组单元中的任一阀组单元包括两个阀门组件；泵送结构8设置于任一阀组单元的两个阀门组件之间，伺服电机5分别与任一阀组单元的任一阀门组件齿轮传动连接。

作为集成阀组A的其中一种具体的实现方式，参见图2所示，第一阀组单元包括两个阀门组件，可分别为第一阀门组件和第三阀门组件。第二阀组单元包括两个阀门组件，可分别为第二阀门组件和第四阀门组件。其中，伺服电机5分别与第一阀门组件、第二阀门组件、第三阀门组件和第四阀门组件齿轮传动连接。

参见图2所示，第一阀门组件设置于第一子管道901上，第二阀门组件设置于第二子管道902上，第三阀门组件设置于第三子管道903上，第四阀门组件设置于第四子管道904上，泵送结构8设置于第五子管道905上。可以理解的是，上述各子管道分别包括相对设置的第一端和第二端。

第一子管道901的第二端与第二子管道902的第一端连通，第二子管道902的第二端与第三子管道903的第一端连通，第三子管道903的第二端与第四子管道904的第一端连通，第四子管道904的第二端与第一子管道901的第一端连通。第一子管道901的第一端和第四子管道904的第二端分别与第五子管道905的第一端连通，第二子管道902的第二端和第三子管道903的第一端分别与第五子管道905的第二端连通。其中，第三子管道903的第二端和第四子管道904的第一端分别与第二汇管908的一端连通，第二汇管908的另一端与外部环境连通，过滤机构6即可设置于第二汇管908上。第二子管道902或第四子管道904上还可设置流量计36，用于在向水舱1中注水时，监控流向水舱1中的水量。

其中，第一子管道901、第五子管道905和第三子管道903作为第一管道，第一阀门组件、泵送结构8和第三阀门组件作为第一阀组单元，用于控制将水舱1内的水排出至水舱1外。当伺服电机5驱动第一阀门组件和第三阀门组件的控制阀开启，并启动泵送结构8时，水舱1内的水在泵送结构8的泵送作用下，经由第一子管道901、第五子管道905和第三子管道903排出水舱1。

第二子管道902、第五子管道905和第四子管道904作为第二管道，第二阀门组件、泵送结构8和第四阀门组件作为第二阀组单元，用于控制向水舱1内注水。当伺服电机5驱动第二阀门组件和第四阀门组件的控制阀开启，并启动泵送结构8时，海水在泵送结构8的泵送作用下，经由第四子管道904、第五子管道905和第二子管道902注入至水舱1内。

集成阀组A采用该结构，每一个阀组单元均采用两个阀门组件控制，能够提高水舱1的密封性能，避免集成阀组A在高压下出现漏水现象而影响浮力自适应系统性能。并且，无论是排出水舱1内的水，还是向水舱1内注水，第五子管道905内的水流方向都是相同，设置于第五子管道905上的泵送结构8，其转动方向均无需改变，因此，泵送结构8以及驱动泵送结构8动作的驱动机构均无需正反转，则二者采用常规器件即可，还能够提高相关器件使用的稳定性。

其中，集成阀组A还可包括第三阀组单元35。第三阀组单元35设置于第六子管道908上，第六子管道908的一端与水舱1连通，另一端与水源等外部环境连通。具体地，第三阀组单元35与各阀门组件的结构可相同可不相同，可包括一个或多个控制阀，可根据实际需求具体设置。第三阀组单元35的控制阀可采用手动或自动控制阀，具体不作限定。外界水源的压力较大时，可直接打开第三阀组单元35，外部水源直接在外界水压条件下，压入到水舱1内，而无需启动泵送结构8，能够节省能耗。

在一些实施例中，阀门组件包括传动结构和控制阀；传动结构包括从动轮和传动件；从动轮与传动件传动连接；伺服电机5的传动轴上固定套接有主动轮51，任一传动结构的从动轮与主动轮51啮合，传动件与控制阀传动连接。

对于第一阀门组件、第二阀门组件、第三阀门组件和第四阀门组件，上述四个阀门组件通常采用相同的结构。对于上述四个阀门组件中的任一阀门组件，其包括传动结构和控制阀。传动结构的从动轮与传动件传动连接，传动件与控制阀传动连接；当伺服电机5带动传动结构动作时，传动件能够对应地带动控制阀动作而实现调节控制阀启闭状态的目的。其中，参见图1所示，四个阀门组件对应的四个传动结构可集成组装在一第一壳体的中空腔室内，形成传动结构组件2，四个阀门组件对应的四个控制阀可集成组装在一第二壳体的中空腔室内，形成控制阀组件3。

参见图1所示，传动结构组件2还可包括一第一软管20。第一软管20位于第一壳体的外部，第一软管20的一端与第一壳体的中空腔室连通，该第一软管20的另一端呈闭合状态。第一软管20的长度可根据实际需求具体设置。第一软管20内以及第一壳体的中空内腔内均填充有液压油，能够用于调节第一壳体内压力与外界海洋压力平衡，以避免深海压力较大时对传动结构造成损伤。

此外，伺服电机5可包括具有中空腔室的第一外壳，伺服电机5的其他构件容置于该第一外壳的中空腔室内。第一外壳可连接有第二软管，第二软管位于第一外壳的外部。第二软管的一端与第一外壳的中空腔室连通，另一端呈闭合状态。该第一外壳的中空腔室内与第二软管内分别填充有液压油。

驱动机构7可包括具有中空腔室的第二外壳，驱动机构7的其他构件容置于该第二外壳的中空腔室内。第二外壳可连接有第三软管，第三软管位于第二外壳的外部。第三软管的一端与第二外壳的中空腔室连通，另一端呈闭合状态。该第二外壳的中空腔室内与第三软管内分别填充有液压油。

同样地，泵送结构8可包括具有中空腔室的第三外壳，驱动机构7的其他构件容置于该第三外壳的中空腔室内。第三外壳可连接有第四软管，第四软管位于第三外壳的外部。第四软管的一端与第三外壳的中空腔室连通，另一端呈闭合状态。该第三外壳的中空腔室内与第四软管内分别填充有液压油。采用设置软管的方式对上述各结构分别进行压力补偿，调节各器件内压力与外界海洋压力平衡，以避免深海压力较大时对器件造成损伤。

参见图2所示，第一阀门组件包括第一传动结构21和第一控制阀31，第一传动结构21与第一控制阀31传动连接，用于带动第一控制阀31动作，进而控制第一控制阀31的启闭状态。相应地，第二阀门组件包括第二传动结构22和第二控制阀32，第二传动结构22与第二控制阀32传动连接，用于带动第二控制阀32动作，进而控制第二控制阀32的启闭状态。第三阀门组件包括第三传动结构23和第三控制阀33，第三传动结构23与第三控制阀33传动连接，用于控制第三控制阀33的启闭状态。第四阀门组件包括第四传动结构24和第四控制阀34，第四传动结构24与第四控制阀34传动连接，用于带动第四控制阀34动作，进而控制第四控制阀34的启闭状态。

第一传动结构21包括有第一从动轮210，第二传动结构22包括第二从动轮220，第三传动结构23包括第三从动轮230，第四传动结构24包括第四从动轮240。参见图3所示，伺服电机5的传动轴上固定套接主动轮51；第一从动轮210、第二从动轮220、第三从动轮230和第四从动轮240分别与主动轮51啮合。

当启动伺服电机5后，伺服电机5的传动轴转动，进而带动主动轮51与该传动轴一起转动。作为一个伺服电机5控制四个阀门组件动作的其中一种具体的实现方式，可采用两个具有结合齿的主动轮51，其中一个主动轮51分别与第一从动轮210和第三从动轮230啮合，另一个主动轮51分别与第二从动轮220和第四从动轮240啮合。

传动轴上可设置同步器件，两个主动轮51与同步器件配合。在动作过程中，同步器件与两个主动轮51中的其中一个主动轮配合，实现该主动轮与传动轴的一种固定套接结构；当同步器件与两个主动轮51中的另一个主动轮配合，则实现该主动轮与传动轴的另一种固定套接结构。采用上述结构，实现主动轮51能够同时带动第一从动轮210和第三从动轮230转动或同时带动第二从动轮220和第四从动轮240转动的目的。此时，当启动伺服电机5后，能够控制第一控制阀31和第三控制阀33开启，实现将水舱1内的水排出的目的；或者控制第二控制阀32和第四控制阀34开启，进而控制向水舱1中注水。

在一些实施例中，控制阀包括阀体、推杆、阀芯和弹性件；推杆、阀芯和弹性件均设置于阀体的中空内腔内；传动件的传动方向、推杆的轴线方向和弹性件的伸缩方向一致；推杆包括相对设置的第一端和第二端；推杆的第一端与传动件传动连接，推杆的第二端与弹性件抵接，推杆用于带动阀芯沿推杆的轴线方向直线运动。

以下以第一控制阀31的结构为例进行说明。参见图4所示，第一控制阀31包括第一阀体313、第一推杆311、第一阀芯315和第一弹性件316。第一阀体313的具体结构不作限定，只要其具有中空内腔，能够便于容置第一推杆311、第一阀芯315和第一弹性件316即可。第一阀芯315的具体位置可根据第一控制阀31进水口/出水口的位置对应设定,第一阀芯315的具体结构也可根据需求相应设定。

为便于与第一传动件的连接，在第一阀体313的一端可设置有开口，在该开口处可嵌设第二套筒310，第二套筒310部分结构可嵌入到第一阀体313内，并与第一阀体313固定连接或一体成型，以便于第一控制阀31的第一推杆311与第一传动结构21的第一传动件传动连接。

其中，第一传动件、第一推杆311和第一弹性件316沿第一推杆311的轴线方向排布，且第一传动件的传动方向、第一推杆311的轴线方向以及第一弹性件316的伸缩方向一致。第一弹性件316可以是弹簧或其他能够实现往复运动的结构或器件。

第一弹性件316的一端与第一推杆311的第二端形成抵接的结构，第一弹性件316的一端可固定于第一阀体313上或第一阀体313内的其他固定结构上。第一推杆311的第一端与第一传动结构21的第一传动件之间可接触可不接触，只要便于第一传动件带动第一推杆311动作即可。可以理解的是，第一传动件的直线传动方向具有第一传动方向和第二传动方向，且第一传动方向和第二传动方向二者的方向相反。

具体地，当第一控制阀31处于闭合状态，需开启第一控制阀31时，可启动伺服电机5，伺服电机5的主动轮51带动第一从动轮210转动，进而带动第一传动件沿其第一传动方向直线运动至接触第一推杆311；第一传动件继续向第一推杆311的方向运动时，能够使第一推杆311向第一弹性件316的方向挤压第一弹性件316，使第一弹性件316收缩。则第一推杆311能够向第一弹性件316收缩的方向运动，第一推杆311带动第一阀芯315直线运动而改变第一阀芯315的位置，使第一控制阀31开启。可以理解的是，当第一控制阀31处于开启状态后，需使第一控制阀31处于开启状态并保持该状态时，关停伺服电机5即可，能够节省能耗。

当第一控制阀31处于开启状态后，需关闭第一控制阀31时，则启动伺服电机5，并使其反向转动，伺服电机5传动轴上的主动轮带动第一从动轮210反向转动，使第一传动件沿其第二传动方向运动，第一传动件可沿第二传动方向运动至与第一推杆311脱离，或者，至少与第一推杆311之间无相互作用力。此时，第一推杆311在第一弹性件316的作用下，沿远离第一弹性件316的方向运动，第一推杆311能够带动第一阀芯315直线运动以使第一阀芯315回归原位，使第一控制阀31处于闭合状态。

第一控制阀31采用上述结构，既能够实现第一传动件与第一推杆311间的传动作用，又能够使第一传动件与第一推杆311之间的传动连接结构更简单，二者无需固定连接，也无需其他中间结构进行连接。并且，第一阀芯315位于第一推杆311的非边缘位置，便于在第一推杆311的两端部与相应的结构发生作用，能够提高第一阀芯315运动的稳定性。

其中，为便于使第一推杆311与第一弹性件316之间的连接状态更稳定，第一推杆311可包括杆部3112、第一固定块3111和第二固定块3113。第一固定块3111和第二固定块3113位于杆部3112的两端部，且分别与杆部3112固定连接或一体成型，形成类似于“工”字型的结构。

可以理解的是，作为实现第一推杆311带动第一阀芯315直线运动的其中一种具体的结构，杆部3112可包括第一杆部和第二杆部；第一杆部的轴线和第二杆部的轴线平行，二者优选为重合，且第一杆部、第一阀芯315与第二杆部沿第一推杆的轴线方向排布。第一杆部的一端与第一固定块3111固定连接或一体成型，另一端与第一阀芯315形成抵接状态。第二杆部的一端与第二固定块3113固定连接或一体成型，另一端与第一阀芯315形成抵接状态。作为实现第一推杆311带动第一阀芯315直线运动的另一种具体的结构，第一阀芯315固定于杆部3112上，且位于两个固定块之间。

第一固定块3111和第二固定块3113的结构可不作具体限定；通常沿杆部3112的径向，第一固定块3111和第二固定块3113的直径大于杆部3112的直径。第一固定块3111位于杆部3112的第一端，其与第一传动件传动连接。第二固定块3113位于杆部3112的第二端，其与第一弹性件316抵接。

为使第一阀芯315的运动更稳定，在第一阀体313的内部还可设置呈环状的凸起部。例如，第一阀体313内可设置固定于第一阀体313或第一阀体313内部其他固定结构上的第一凸起部317和第二凸起部318。两个凸起部的轴线方向与第一推杆311的轴线方向一致，三者通常优选为重合。杆部3112顺序由第一凸起部317和第二凸起部318的内环中穿过；沿杆部3112的轴线方向，第一凸起部317和第二凸起部318位于第一固定块3111和第二固定块3113之间。

可以理解的是，第一阀体313内通常设置有具中空通道的第一阀套312，第一凸起部317可固定于第一阀套312的内侧。第一凸起部317位于第一固定块3111和第一阀芯315之间，且靠近第一固定块3111。第一固定块3111的外径大于第一凸起部317的内径。当第一推杆311沿靠近第一弹性件316的方向运动至与第一凸起部317接触时，第一控制阀31已处于开启状态。此时，在第一凸起部317的限位作用下，第一推杆311无法继续沿上述方向运动，避免第一推杆311过度位移。

同时，还便于在第一凸起部317处设置第一密封件314，增强第一阀芯315所在的阀腔的密封性能。其中，第一密封件314为环状密封件，其固定于第一凸起部317和/或第一阀体313上，杆部3112由第一密封件的中空通道内穿过。第一密封件314的具体设置状态按照常规设置即可，此处不再赘述。

第二固定块3113位于该第二凸起部318和第一弹性件316之间。杆部3112由第二凸起部318的内环中穿过。同样地，第二凸起部318上也可固定有环状的密封件，用于对第一阀芯315所在的阀腔的密封，具体设置状态此处不再赘述。该密封件与杆部3112之间滑动配合，也即，沿杆部3112的轴线方向，第一阀芯315所在的阀腔的两端分别进行了密封设置。

当第一推杆311受第一弹性件316的作用而沿远离第一弹性件316的方向运动至与第二凸起部318接触时，受第二凸起部318的限制，第一推杆311无法继续向远离第一弹性件316的方向运动，进而起到限制第一推杆311运动的目的，避免第一阀芯315错开其闭合位置。并且，第一凸起部317和第二凸起部318的设置，还能够起到导向第一推杆311直线运动的目的，提高第一阀芯315启闭动作过程中的稳定性。

在一些实施例中，传动件包括螺杆和螺母；螺杆包括相对设置的第一端和第二端；从动轮固定套接于螺杆的第一端，螺杆的第二端与螺母螺纹配合，用于驱动螺母沿螺杆的轴线方向直线运动；螺母与控制阀传动连接，第一阀组单元的螺杆与第二阀组单元的螺杆的螺纹方向相反。

各传动结构的传动件的具体结构以第一传动结构21为例进行说明。第一传动件包括第一螺杆217和第一螺母219。第一从动轮210和第一螺母219沿第一螺杆217的长度方向排布。第一从动轮210固定套接于第一螺杆217的第一端，第一螺母219与第一螺杆217螺纹配合，第一螺母219靠近第一螺杆217的第二端。当主动轮51带动第一从动轮210转动时，第一从动轮210带动第一螺杆217以第一螺杆217轴线为中线而旋转，第一螺杆217进而驱动第一螺母219沿第一螺杆217的轴线方向直线运动。

此时，第一螺母219能够向靠近或远离第一控制阀31的方向运动。第一螺母219与第一控制阀31之间传动连接；当螺母直线运动时，其能够控制第一控制阀31的阀芯动作，进而起到控制第一控制阀31启闭状态的目的。具体地，第一螺母219与第一推杆311的第一固定块3111传动连接，此时，第一螺母219与第一固定块3111可接触可不接触。第一螺母219作为与第一推杆311传动连接的部件，其具体作用方式此处不再赘述。

对于其他各传动结构的传动件结构，第二传动结构22包括相互螺纹配合的第二螺杆和第二螺母，形成第二传动件。第三传动结构23包括相互螺纹配合的第三螺杆和第三螺母，形成第三传动件。第四传动结构24包括相互螺纹配合的第四螺杆和第四螺母，形成第四传动件。各传动件具体的配合动作此处不再赘述。

其中，第一螺杆217的螺纹方向和第三螺杆的螺纹方向相同，第二螺杆的螺纹方向与第四螺杆的螺纹方向相同。第一螺杆217的螺纹方向与第二螺杆的螺纹方向相反。此时，伺服电机5的传动轴只需固定套接一个主动轮51即可。四个从动轮分别与该主动轮51啮合，当主动轮51正向转动时，其可带动四个螺杆及其对应的螺母同时运动。

具体地，四个螺杆分别沿各自的螺杆轴线转动，第一螺母219沿第一螺杆217的第一传动方向直线运动，第三螺母沿第三螺杆的第一传动方向直线运动，第二螺母沿第二螺杆的第二传动方向直线运动，第四螺母沿第四螺杆的第二传动方向直线运动。则第一螺母219向靠近第一推杆311的方向直线运动，第三螺母向靠近第三螺杆的方向直线运动，能够对应地推动第一推杆311和第三推杆直线运动而开启第一控制阀31和第三控制阀33。第二螺母向远离第二推杆的方向直线运动，第四螺母向远离第四螺杆的方向直线运动，第二螺母和第四螺母无法向对应的推杆施加作用力，则第二控制阀32和第四控制阀34仍处于闭合状态。

可以理解的是，当需关闭第一控制阀31和第三控制阀33时，只需使伺服电机5反转即可。当第一控制阀31和第三控制阀33关闭时，第二螺母与第二推杆之间，以及第四螺母与第四推杆之间仍具有一定间距，或者对应的螺母与推杆之间仅只是接触，而没有发生相互作用的作用力，因此，此时第二控制阀32和第四控制阀34仍处于闭合的状态。而当需开启第二控制阀32和第四控制阀34时，只需使伺服电机5继续反转，使第二螺母继续向靠近第二弹性件的方向运动至与第二推杆接触并发生推动作用，第四螺母继续向靠近第四弹性件的方向运动至与第四推杆接触并发生推动作用，进而开启第二控制阀32和第四控制阀34。

以下结合第一传动结构21的整体进行说明。第一传动结构21还包括第一套筒216和第一轴承214。第一螺杆217由第一套筒216的中空通道以及第一轴承214的内圈中穿过。第一轴承214可固定于其他固定结构上，第一螺杆217与第一轴承214的内圈固定，实现对第一螺杆217的支撑。第一套筒216与第一螺杆217可间隙配合；当第一从动轮210带动第一螺杆217转动时，第一套筒216不会发生运动。

第一轴承214的安装位置可不作具体限定，通常设置于靠近第一从动轮210的位置。例如，第一从动轮210、第一轴承214和第一套筒216可沿第一螺杆217的轴线方向排布。第一从动轮210和第一轴承214之间还可设置第一轴承隔离套213。在第一轴承214与第一套筒216之间还可设置第一定位板215，实现第一套筒216与第一定位板215之间的固定和限位。此外，在第一螺杆217的端部还可设置第一定位螺钉211和第一固定板212，用于对第一从动轮210的轴向限位和固定。

其中，第一传动结构21还可设置第一推力轴承218和第一限位块2171。第一推力轴承218和第一轴承214沿第一螺杆217的轴线方向排布，第一轴承214靠近第一螺杆217的第一端，第一推力轴承218靠近第一螺杆217的第二端。采用两个轴承套接于第一螺杆217上，能够增强第一螺杆217运动的稳定性。

第一限位块2171为成环状的块状结构，第一螺杆217由第一限位块2171的内环中穿过，且第一限位块2171与第一螺杆217固定连接或一体成型。沿第一螺杆217的轴线方向，第一限位块2171位于第一推力轴承218和第一螺母219之间。第一限位块2171的结构可以不作具体限定，以第一限位块2171的外周为圆形结构为例进行说明，沿第一螺杆217的径向，只要第一限位块2171的外径大于第一螺杆217的外径，能够与第一推力轴承218形成抵接的状态即可。采用该结构，能够限定第一螺杆217沿第一螺杆217的第二传动方向的轴向运动。

可以理解的是，在第一阀体313具有开口的一端可固定套接第二套筒310，第二套筒310可以是具有中空通道的筒状结构。第一传动结构21的第一套筒216与第一控制阀31的第二套筒310可通过旋接方式固定在一起，例如，第一套筒216的一端具有外螺纹，第二套筒310的一端具有内螺纹，第一套筒216旋接入第二套筒310内，使第一传动结构21与第一控制阀31形成一体结构。第一套筒216和第二套筒310也可以是一体成型，使第一传动结构21与第一控制阀31形成一体化结构。

其中，作为第一螺杆217驱动第一螺母219直线运动的一种具体的实现方式，当第一螺母219位于第二套筒310内时，沿第一螺杆217的径向，第二套筒310的中空通道的截面形状，也即第二套筒310的内壁的截面形状为多边形，第一螺母219的外周面的截面形状也为多边形，二者的形状相同，且间隙配合，使得第一螺杆217带动第一螺母219运动时，第一螺母219不会随第一螺杆217发生旋转运动，而只能发生沿第一螺杆217轴线方向的直线运动。则当伺服电机5处于关停状态时，第一螺母不会在外力作用下相对于第一螺杆转动而发生位移，实现自锁功能。

在一些实施例中，还提供一种潜水器，其包括上述浮力自适应系统。

本发明的海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，其在与水舱连通的连通管道上设置泵送结构和集成阀组，集成阀组与控制其启闭状态的伺服电机间采用齿轮传动方式连接，能够简化结构，其传动效率更高；并且，当集成阀组切换启闭状态后，伺服电机即可关闭，在集成阀组保持开启或闭合的状态时，伺服电机无需做功，能够节省能耗。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浮力自适应系统，其特征在于，包括：

水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；

泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；

集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；

伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态；

所述集成阀组包括第一阀组单元和第二阀组单元；所述连通管道包括第一管道和第二管道；所述第一阀组单元和所述第二阀组单元中的任一阀组单元包括两个阀门组件；

所述泵送结构设置于任一所述阀组单元的两个所述阀门组件之间，所述伺服电机分别与任一所述阀组单元的任一所述阀门组件齿轮传动连接；

所述阀门组件还包括传动结构和控制阀；

所述传动结构包括从动轮和传动件；所述从动轮与所述传动件传动连接；所述伺服电机的传动轴上固定套接有主动轮，任一所述传动结构的所述从动轮与所述主动轮啮合，所述传动件与所述控制阀传动连接；

所述传动件包括螺杆和螺母；所述螺杆包括相对设置的第一端和第二端；

所述从动轮固定套接于所述螺杆的第一端，所述螺杆的第二端与所述螺母螺纹配合，用于驱动所述螺母沿所述螺杆的轴线方向直线运动；所述螺母与所述控制阀传动连接，所述第一阀组单元的所述螺杆与所述第二阀组单元的所述螺杆的螺纹方向相反；

所述第一管道和所述第二管道分别与所述水舱连通，所述第一阀组单元和所述泵送结构设置于所述第一管道上，所述第二阀组单元和所述泵送结构设置于所述第二管道上；

所述伺服电机分别与所述第一阀组单元和所述第二阀组单元齿轮传动连接，用于控制所述第一阀组单元的启闭或所述第二阀组单元的启闭。

2.如权利要求1所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述控制阀包括阀体、推杆、阀芯和弹性件；所述推杆、所述阀芯和所述弹性件均设置于所述阀体的中空内腔内；

所述传动件的传动方向、所述推杆的轴线方向和所述弹性件的伸缩方向一致；

所述推杆包括相对设置的第一端和第二端；所述推杆的第一端与所述传动件传动连接，所述推杆的第二端与所述弹性件抵接，所述推杆用于带动所述阀芯沿所述推杆的轴线方向直线运动。

3.如权利要求1所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述控制阀还包括用于与所述传动结构连接的套筒；所述螺母套接于所述套筒的中空通道内；

沿所述螺杆的径向，所述套筒的中空通道的截面形状为多边形，所述螺母的外周面的截面形状与所述中空通道的截面形状相同，螺母与所述套筒间隙配合。

4.如权利要求1所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述传动结构还包括推力轴承和限位块；

所述推力轴承的内圈与所述螺杆固定连接，所述限位块固定套接于所述螺杆上，所述推力轴承、所述限位块和所述螺母沿所述螺杆的轴线方向排布，所述限位块与所述推力轴承抵接。

5.如权利要求2所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述阀体的内壁具有呈环状的凸起部，所述凸起部的轴线方向与所述推杆的轴线方向一致；

所述推杆包括固定连接的固定块和杆部；所述固定块与螺母传动连接，所述固定块的直径大于所述凸起部的内环的直径，所述凸起部位于所述固定块与所述阀芯之间，所述杆部由所述凸起部的内环中穿过并延伸至所述控制阀的阀腔。

6.一种潜水器，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的浮力自适应系统。

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