CN113460276B - 一种温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种温控式水下浮力调节装置，包括记忆合金容器、刚性容器、连接管路、液阀和温控组件；所述记忆合金容器具有双程记忆效应，且其内部具有第一腔体；所述刚性容器的内部具有第二腔体；所述第一腔体和第二腔体中填充有流体，所述连接管路连通所述第一腔体和第二腔体，所述液阀设于所述连接管路上，用于控制所述连接管路的通断；所述温控组件包括加热件和控制器，所述加热件用于加热所述记忆合金容器，所述控制器与所述加热件电连接，并能够控制所述加热件的开关。本发明还公开了一种水下滑翔机。这种温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机结构简化，重量降低，还能有效满足不同温度环境下的浮力调节。

Description

一种温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机

技术领域

本发明涉及水下探测技术领域，尤其涉及一种温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机。

背景技术

现如今，世界各大国家对于海洋的开发越来越重视，在勘探开发海洋资源、科学考察还是国防方面，合适的水下探测器具有重要的辅助作用。其中水下无人探测器能够极大程度上避免人员伤亡，因此得到了广泛的应用，在众多水下无人探测器中，一种将浮标、潜标技术与水下机器人技术相结合的水下滑翔机为近些年的研究重点。

水下滑翔机一般利用内置的调节机构来调整中心位置和净浮力，以控制自身的运动状态，在水流中，其能够自主地完成下潜和上浮运动，由于其耗电量少，航程长，搭配不同的传感器后能够高效地完成大范围海域数据采集，具有重要的应用意义。

然而，现有的水下滑翔机在浮力调节方面仍然存在着一些缺陷，例如采用电驱油泵的方案中，整套系统包括电机、传动系统、油泵、油囊、油箱、传感器、各种阀等组件，结构和工作都较为复杂，自身重量和耗电量大，不利于长时间远距离水下工作。此外，另一种耗电量较少的方案为利用石蜡等温敏相变材料吸收海水温差能在液体和固体之间相变，从而推动传输液体以改变外部弹性皮囊体积，但这种方案整体体积较大，且若水下滑翔机需要去往海底更深位置时，低温和高水压对皮囊的材质都提出了很高的要求，难以找到合适的材质足以应对这种环境。

而且，当水下滑翔机作业于无足够温差能水域甚至是逆温差水域时，温敏材料无法发生所需相变，而是需要通过额外设置的泵和油路将额外的油液抽离或打进皮囊中，以使得皮囊收缩和膨胀，从而实现浮力的调节，可以看出这种方式需要配备温敏材料和充能液体两套液体流动系统，自身结构以及控制都十分复杂，使其体积庞大，且容易出现故障。

发明内容

为了克服现有技术的一些不足，本发明的目的在于提供一种温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机，其结构简化，重量降低，还能有效满足不同温度环境下的浮力调节。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种温控式水下浮力调节装置，包括记忆合金容器、刚性容器、连接管路、液阀、温控组件和控制器；

所述记忆合金容器具有双程记忆效应，且其内部具有第一腔体；所述刚性容器的内部具有第二腔体；所述第一腔体和第二腔体中填充有流体，所述连接管路连通所述第一腔体和第二腔体，所述液阀设于所述连接管路上，用于控制所述连接管路的通断；

所述温控组件用于对所述记忆合金容器进行加热和/或冷却；

所述控制器分别与所述温控组件及所述液阀电连接。

进一步地，所述温控组件包括加热件和制冷件，所述加热件和所述制冷件分别与所述控制器电连接，所述控制器能够分别控制所述加热件运行用于加热所述记忆合金容器、以及控制所述制冷件运行以冷却所述记忆合金容器。

进一步地，所述加热件包括自发热件和/或电磁线圈，所述自发热件贴设于所述记忆合金容器的外表面或内表面；所述记忆合金容器位于所述电磁线圈的磁场范围内；所述加热件和/或制冷件外还包覆有隔热层。

进一步地，还包括与控制器电连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述记忆合金容器实时的温度数据，所述控制器获取所述温度数据；所述控制器被配置为：

当获取到的所述温度数据低于所述记忆合金容器能够收缩的变形温度时，向所述加热件发送开始加热指令，从而使得所述加热件开始加热工作；

当获取到的所述温度数据高于所述记忆合金容器能够膨胀的变形温度时，向所述制冷件发送开始制冷指令，从而使得所述制冷件开始制冷工作。

进一步地，还包括与控制器电连接的应变传感器，所述应变传感器检测所述记忆合金容器实时的应变数据；所述控制器被配置为：

获取所述温度传感器检测的温度数据，及所述应变传感器检测所述记忆合金容器实时的应变数据；

当所述温度数据高于预设的最高温度阈值时，发出开启指令以使得所述液阀开启，其中，所述最高温度阈值不低于所述记忆合金容器能够收缩的变形温度；

当所述应变数据的大小稳定且所述液阀处于开启状态时，所述控制器发出关闭指令使得所述液阀关闭。

进一步地，所述刚性容器的内部设有可变形的隔膜，所述隔膜将所述第二腔体分隔为第一分腔和第二分腔，所述第一腔体和第一分腔中填充有液体，所述连接管路连通所述第一腔体和第一分腔；所述第二分腔中填充气体。

进一步地，当所述液阀关闭且所述加热件处于工作状态时，所述加热件停止加热；

当所述液阀关闭且所述制冷件处于工作状态时，所述制冷件停止制冷。

进一步地，所述第一腔体中填充有气体，所述液阀处于常闭状态。

进一步地，所述加热件开始加热之后持续工作，直至所述制冷件开始制冷；

所述制冷件开始制冷之后持续工作，直至所述加热件开始加热。

一种水下滑翔机，包括所述的温控式水下浮力调节装置。

本申请中的温控式水下浮力调节装置，将记忆合金制作成容器，其中设置腔体，能够利用记忆合金的双程记忆效应来直接改变自身体积，从而改变浮力的大小，记忆合金中还具有与之相连的刚性容器，其内的流体随着记忆合金的缩小和膨胀在第一腔体和第二腔体之间流动，为记忆合金的膨胀和收缩提供辅助。当温控式水下浮力调节装置位于温度较高的水表面位置时，记忆合金容器受热收缩变小，流体被推向第二腔体流动，浮力减小，液阀关闭，开始下潜；当温控式水下浮力调节装置位于温度较低的水下较深位置时，记忆合金容器温度降低，液阀若打开连通第一腔体和第二腔体，原来由于记忆合金壳收缩导致的内部流体压力增大的流体，被重新压回到记忆合金容器中，使得记忆合金壳体内外的压力平衡，记忆合金壳得以恢复降温膨胀的性能，浮力增大，开始上浮。

更重要的是，考虑到在实际使用时，由于气候、季节、地理位置等差异，水表面的温度很可能过低或过高，以至无法达到记忆合金的变形温度，这会导致无法完成下潜或上浮动作。因此，本发明中还设有温控组件和控制器，当记忆合金容器无法收缩时，温控组件在控制器的作用下能够对记忆合金容器进行加热，使得记忆合金容器达到收缩温度以上，从而顺利完成收缩变形，从而降低浮力，顺利下潜；当记忆合金容器无法膨胀时，温控组件在控制器的作用下能够对记忆合金容器进行冷却，使得记忆合金容器达到膨胀温度一下，以顺利完成膨胀变形，增大浮力，顺利上浮。

可以看出，本发明中的温控式水下浮力调节装置及水下滑翔机，在结构复杂性方面，虽也是利用了体积的变化来调整浮力，但是由于主要利用的是记忆合金材料自身的特性，无需如同现有技术一般填充温敏材质，也无需配备两套液体流动系统，结构上得到了极大的简化。在稳定性方面，由于结构极大简化，且记忆合金本身材料性能优异，反复变形也不容易影响其自身的强度，因此故障率得以降低，不容易发生在水底故障难以回收的情况发生。在环境适应性方面，由于使用的是记忆合金，因此其通过简单的加热或冷却即可纠正环境带来的不利影响，无需采用额外的油路补充相关系统，控制更加简单，响应快，能够很好地适应各种水域环境。

附图说明

图1为本发明的一种温控式水下浮力调节装置的第一种结构示意图；

图2为本发明的一种温控式水下浮力调节装置的第一种结构框图；

图3为本发明的一种温控式水下浮力调节装置的第二种结构框图；

图4为本发明的一种温控式水下浮力调节装置的第二种结构示意图；

图5为本发明的一种温控式水下浮力调节装置的第三种结构示意图；

图中，1－记忆合金容器，11－第一腔体，2－刚性容器，21－第二腔体，211－第一分腔，212－第二分腔，22－隔膜，3－连接管路，4－液阀，5－加热件，6－气阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上，或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1示出了本发明的一种温控式水下浮力调节装置，包括记忆合金容器1、刚性容器2、连接管路3、液阀4、温控组件和控制器；

所述记忆合金容器1具有双程记忆效应，且其内部具有第一腔体11；所述刚性容器2的内部具有第二腔体21；所述第一腔体11和第二腔体21中填充有流体，所述连接管路3连通所述第一腔体11和第二腔体21，所述液阀4设于所述连接管路3上，用于控制所述连接管路3的通断；具有双程形状记忆效应的记忆合金容器1，其能在温度高时恢复高温相形状，温度低时又能恢复低温相形状。记忆合金容器1中设置腔体，形成外表面积极大的空心结构，使其能够利用记忆合金的双程记忆效应来直接改变自身体积，从而改变浮力的大小，记忆合金中还具有与之相连的刚性容器2，其内的流体随着记忆合金的缩小和膨胀在第一腔体11和第二腔体21之间流动，为记忆合金的膨胀和收缩提供辅助。当温控式水下浮力调节装置位于温度较高的水表面位置时，记忆合金容器1受热收缩变小，流体被推向第二腔体21流动，浮力减小，液阀4关闭，开始下潜；当温控式水下浮力调节装置位于温度较低的水下较深位置时，记忆合金容器1温度降低，液阀4若打开连通第一腔体11和第二腔体21，原来由于记忆合金壳收缩导致的内部流体压力增大的流体，被重新压回到记忆合金容器1中，使得记忆合金壳体内外的压力平衡，记忆合金壳得以恢复降温膨胀的性能，浮力增大，开始上浮。

此外，由于气候、季节、地理位置等差异，水表面的温度很可能过低，以至无法达到记忆合金的收缩变形温度，这会导致无法完成下潜动作，只能在水表面活动，深水探测的功能难以实现。因此，所述温控组件用于对所述记忆合金容器进行加热和/或冷却；所述控制器分别与所述温控组件及所述液阀电连接。作为温控组件的优选实施方式，所述温控组件包括加热件5和制冷件(图中未示出)，所述加热件5和所述制冷件分别与所述控制器电连接，所述控制器能够分别控制所述加热件5运行用于加热所述记忆合金容器1、以及控制所述制冷件运行以冷却所述记忆合金容器1。优选控制器还能够控制加热件5的工作功率，以便使用最合适的功率来加热记忆合金，电量利用效率更高，节省的电力可用于提高航程和下潜深度等作业。

当记忆合金容器1无法收缩时，加热件在控制器的作用下能够对记忆合金容器1进行加热，使得记忆合金达到收缩温度以上，从而顺利完成收缩变形，从而降低浮力，顺利下潜。当记忆合金容器1无法膨胀时，制冷件在控制器的作用下能够对记忆合金容器进行冷却，使得记忆合金容器1达到膨胀温度一下，以顺利完成膨胀变形，增大浮力，顺利上浮。

在此说明的是，本实施例中所提及的刚性容器，是指在压力的作用下，相较于记忆合金而言，几乎不发生改变的容器，并非为完全不变形的理想刚性容器。

本实施例提供两种加热件5的优选实施方式，其中一种加热件5为自发热件，自发热件为自身能够发热的部件，包括电阻丝或电热膜等，其贴设于所述记忆合金容器1的外表面或内表面，通过热传导将自身的热量传递给记忆合金容器1，使得记忆合金容器1的温度升高；这种实施方式的加热具有针对性，且由于一般的电阻丝，尤其是电热膜能够以很小的体积来实现加热，因此有利于减小整个装置的大小，减轻重量。

另一种加热件5为电磁线圈，所述记忆合金容器1位于所述电磁线圈的磁场范围内，优选记忆合金容器1被电磁线圈包裹在内，当电磁线圈产生交变磁场时，记忆合金容器1内部产生涡流现象，从而开始发热升温。这种实施方式中，加热件5和记忆合金容器1可以采用不接触的方式安装，只需保证记忆合金容器1在磁场范围内即可，因此记忆合金容器1的膨胀和收缩都不容易影响到加热件5，在安装上更加方便。且电磁加热直接作用于记忆合金壳上，热量无需经过热传导的能量损失，有利于节约电量。

制冷件与加热件5配合可以组合形成多种控制模式，以满足不同的控制需求。其中，制冷件优选为微型的制冷装置(例如半导体制冷器)以便缩小体积。

此外，为了保证记忆合金容器的加热和制冷效果，本实施例优选还设有隔热层包覆在加热件和/制冷件之外，避免外界的温度影响内部对记忆合金的加热和制冷，消耗的电能也更低。

在具体如何判断何时应当加热和制冷的具体方案方面，本实施例优选还包括温度传感器，所述温度传感器检测所述记忆合金容器1实时的温度数据，以判断当前是否处于记忆合金容器1变形的温度；所述控制器被配置为：

当获取到的所述温度数据低于所述记忆合金容器1能够收缩的变形温度时，所述控制器向所述加热件5发送开始加热指令，从而使得所述加热件5开始加热工作，加热后记忆合金容器1的温度升高，以达到或超过记忆合金容器1能够收缩的变形温度，从而完成收缩变形；

当获取到的所述温度数据高于所述记忆合金容器1能够膨胀的变形温度时，所述控制器向所述制冷件发送开始制冷指令，从而使得所述制冷件开始制冷工作，制冷后记忆合金的温度降低，以等于或低于记忆合金容易能够膨胀的变形温度，在内部压力合适的条件下，其可以完成膨胀变形。

除此之外，本实施例提供一种在高温时，利用温度数据来判断液阀4应当开启或关闭的实施方式，具体如下：

获取所述温度传感器检测的温度数据，及所述应变传感器检测所述记忆合金容器1实时的应变数据；

当所述温度数据高于预设的最高温度阈值时，所述控制器发出开启指令以使得所述液阀4开启，其中，所述最高温度阈值不低于所述记忆合金容器1能够收缩的变形温度；此时，由于温度满足记忆合金容器1收缩的条件，因此记忆合金壳开始收缩变形，液阀4开启，使得第一腔体11中的流体可流至第二腔体21中，保证整个收缩变形过程顺利进行。

如图2所示，还包括与所述控制器电连接的应变传感器，所述应变传感器检测所述记忆合金容器1实时的应变数据；所述控制器采集所述应变数据，当所述应变数据的大小稳定且所述液阀4处于开启状态时，所述控制器发出关闭指令使得所述液阀4关闭。应变传感器能够检测记忆合金容器1的变形程度，当记忆合金容器1处于变形中时，数据会一直在变化，只有在变形完成之后数据才会稳定，此时可判定为记忆合金容器1变形完成，为了稳定内部的压力，阀门应当关闭，阻断流体在第一腔体11和第二腔体21中的流动。

根据上述的原理，本实施例提供两种刚性容器2的具体结构：

如图1所示，第一种刚性容器2的内部设有可变形的隔膜22，所述隔膜22将所述第二腔体21分隔为第一分腔211和第二分腔212，所述第一腔体11和第一分腔211中填充有液体，所述连接管路3连通所述第一腔体11和第一分腔211；所述第二分腔212中填充气体。

当位于水表面温度较高的位置时，记忆合金受热开始收缩，第一腔体11的压力增大，使得第一腔体11内的液体通过连接管路3流向第一分腔211，第一分腔211中液体增大使得隔膜22向第二分腔212变形压缩，第二分腔212中的气体压力增大，收缩变形结束后，记忆合金容器1的体积变小至稳定状态，浮力也变小至稳定的较小值，液阀4关闭避免液体回流；当下沉至水底温度降低的位置时，需要增加浮力，此时打开液阀4，由于第二分腔212中的气体在较高温度时受到压缩，压力较大，因此当打开液阀4之后，第二分腔212中的气体会推动隔膜22向第一分腔211变形，从而使得第一分腔211中的液体流向第一腔体11使其内部压力增大，记忆合金容器1在内部压力高压的作用下膨胀增大，浮力也随之增加，进而避免下沉深度过深。此处巧妙利用了记忆合金容器1在收缩阶段时对第二分腔212的压缩，用第二分腔212中的压缩气体来推动液体可以回流至第一腔体11中，从而平衡记忆合金容器1的内外液压，使得记忆合金容器1恢复低温膨胀的能力，无需额外设备来输入膨胀变形所需的能量。

在第一腔体11和第二腔体21中填充液体主要是利用了液体的不可压缩性，其在受到外压时，体积基本不会发生变化；而第一分腔211中填充的气体主要利用了气体的可压缩性，从而为隔膜22提供变形空间，且气体被压缩后起到蓄能的作用，在记忆合金处于低温的深海底时，能够利用这些积蓄的压缩能反推液体流回第一腔体11中，使得记忆压缩合金膨胀，从而增大浮力。第一腔体11和第二腔体21中除了包含液体之外，还可以在其中充填空心的玻璃或陶瓷等材质的小球，这些小球漂浮在液体中，形成能够自由流动的液固混合流体，这类的液固混合物也具有良好的不可压缩性，同时能降低液固混合流体的整体密度，以降低整体重量和提升固有浮力。刚性容器2体外还连接有通向外接的气阀6，以便注入或放出气体，调节内部的气压。

如图3所示，除上述方案外，本实施例还提供一种仅通过判断液压数据的大小这一种条件，来发出开启指令和关闭指令的方案，具体如下：

还设有与所述控制器电连接的液压传感器，所述液压传感器检测所述第一腔体11中实时的液压数据；所述控制器获取所述液压数据，当所述液压数据高于预设的最高液压阈值且温度数据高于预设的最高温度阈值时，所述控制器发出开启指令以使得所述液阀4开启；当所述液压数据低于预设的最低液压阈值且液阀4处于开启状态时，所述控制器发出关闭指令以使得所述液阀4关闭。当记忆合金容器1缩小时，第一腔体11内的压力变大，当缩小到预设的液压阈值之后，即可判断记忆合金容器1的收缩已经到了合理状态，此时需要开启液阀4使得液体可以流入第二腔体21中以降低第一腔体11中的压力，否则会阻碍记忆合金容器1继续缩小，进入第二腔体21的流体会使得隔膜22向第一分腔211活动变形，压缩第一分腔211中的气体；当液体流向第二腔体21之后，第一腔体11中的压力降低，此时记忆合金容器1已经完成收缩，

在低温时，整个装置一般处于距离水面较深的位置，此时判断是否应当开启液阀4的方案本实施例优选为：当所述液阀4处于关闭状态、所述温度数据低于预设的最低温度阈值时，所述控制器发出开启指令以使得所述液阀4开启，本实施例温度较低即可判断为已经到了足够深的水底，此时应当上浮，因此开启液阀4使得第二腔体21中的流体能够在第一分腔211中的气体的推动下，流向第一腔体11中，平衡记忆合金容器1体内外的压力，使得记忆合金容器1体恢复低温膨胀的能力。

优选除了上述条件外，还需要满足其它条件液阀4才会开启，以实现更复杂的操控。例如还需要判断距离水底的深度，当所述液阀4处于关闭状态、所述温度数据低于预设的最低温度阈值，且深度大于预设的深度阈值时，控制器才会发出开启指令。深度的探测可以通过声呐等装置来实现，这种方案可以使得整个装置可以下沉至足够深的位置，当用于水下滑翔机时，其可以到达人类难以到达的更深的海底却又不会因为触底而难以上浮，能更好地获取这些位置的地质、水文等宝贵数据。

在判断具有第一分腔211和第二分腔212的刚性容器2何时该停止加热时，本实施例提供一种优选实施方式如下：

当所述液阀关闭且所述加热件5处于工作状态时，所述加热件5停止加热指令；此时控制器已经发出关闭指令，加热已经进行了一段时间，且记忆合金容器1的收缩变形已经完成，阀门已经关闭，第一腔体11中的液体能够维持一定的压力，因此可以停止加热以便节省电量。

当所述液阀关闭且所述制冷件处于工作状态时，所述制冷件停止制冷。此时控制器已经发出关闭指令，制冷已经进行了一段时间，且记忆合金容器1的膨胀变形已经完成，阀门已经关闭，第一腔体11中的液体能够维持一定的压力，因此可以停止制冷以便节省电量。

如图4所示，第二种方案中，仅在第一腔体中填充有气体，所述液阀处于常闭状态，将记忆合金容器和刚性容器隔离开来，使得加热件加热或制冷件制冷时都仅作用在记忆容器上，记忆合金内部气体膨胀和收缩后的气压更好控制。这种结构的刚性容器2更加简单，温度升高记忆合金容器1收缩时压缩其中的气体，温度降低时，内部被压缩的气体能膨胀使得记忆合金容器1膨胀。而刚性容器中的第二腔体内还可用于安装其余部件，空间利用更加充分。

但由于气体的压缩性较强，虽然上述结构中的结构极为简单，但是记忆合金的变形程度较小，浮力控制范围较小，因此本实施例还采用下述方案进行辅助控制：

所述加热件开始加热之后持续工作，直至所述制冷件开始制冷。具体过程可能包括：当所述控制器发出开始加热工作指令后，所述加热件5持续工作，直至控制器接收到开启指令并向其发出停止加热工作指令为止。这种方案使得记忆合金容器1内的气压能一直维持，且记忆合金的温度能一直维持收缩变形温度，避免其在不需要膨胀时，因为外界温度稍微降低之后即回复膨胀状态；

所述制冷件开始制冷之后持续工作，直至所述加热件开始加热。具体过程可能包括：当所述控制器发出开始制冷工作指令之后，所述制冷件持续工作，直至控制器接收到开启指令并向其发出停止制冷工作指令为止。这种方案使得记忆合金容器1内的气压能一直维持，且记忆合金的温度能一直维持膨胀变形的温度，避免其在不需要收缩时，因为外界温度稍微升高即回复收缩状态。

可以看出，仅在记忆合金容器中填充气体方案，结构极为简单，虽然耗电量有所增加，但是制造成本低，非常适用于短距离、短周期、反馈快的水下探测活动中。

作为记忆合金容器1与刚性容器2的两种优选连接方案，

如图1所示，第一种为所述记忆合金容器1与所述刚性容器2相互独立且首尾通过所述连接管路3相连，此时的记忆合金壳可以为球形、椭球形或圆柱形；这种连接方式便于在不扩大整体外径的前提下获得更大体积的第一腔体11，其能容载更多的液体，记忆合金容器1收缩和膨胀稳定性更强，在加工时，可以分别加工后再安装，工艺简单。球形和椭球形的形状为应力最低、最均匀，变形量最大的形状，在同样表面积的情况下能获得最明显的沉浮控制效果；圆柱形加工更加简单，焊接也十分方便，尤其适用于鱼雷形状的水下滑翔机中。

如图5所示，第二种为所述记忆合金容器1呈环形，并套设于所述刚性容器2外。这种结构利用了刚性容器2的外径，因此其节约了轴向方向的空间，以便于设置其它结构，且由于记忆合金容器1的外径较大，其变形所影响的水量更多，浮力变化明显。此时记忆合金容器1和刚性容器2的形状均优选为圆柱形，以便两者套设连接。在尺寸上，记忆合金容器1内表面与刚性容器2外表面之间的距离为L，刚性容器2的半径为R，L为R的3％至5％。

本发明还提供一种水下滑翔机，包括所述的温控式水下浮力调节装置。在结构复杂性方面，虽也是利用了体积的变化来调整浮力，但由于主要利用的是记忆合金材料自身的特性，无需如同现有技术一般填充温敏材质，也无需配备两套液体流动系统，结构上得到了极大的简化。在稳定性方面，由于结构极大简化，且记忆合金本身材料性能优异，反复变形也不容易影响其自身的强度，因此故障率得以降低，不容易发生在水底故障难以回收的情况发生。在环境适应性方面，由于使用的是记忆合金，因此其通过简单的加热即可纠正环境带来的不利影响，无需采用额外的油路补充相关系统，控制更加简单，响应快，能够很好地适应各种水域环境。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种温控式水下浮力调节装置，其特征在于，包括记忆合金容器、刚性容器、连接管路、液阀、温控组件和控制器；

所述记忆合金容器具有双程记忆效应，且其内部具有第一腔体；所述刚性容器的内部具有第二腔体；所述第一腔体和第二腔体中填充有流体，所述连接管路连通所述第一腔体和第二腔体，所述液阀设于所述连接管路上，用于控制所述连接管路的通断；所述记忆合金容器呈环形，并套设于所述刚性容器外；所述记忆合金容器内表面与刚性容器外表面之间的距离尺寸为所述刚性容器半径尺寸的3％至5％；

所述温控组件包括加热件和制冷件，所述温控组件用于对所述记忆合金容器进行加热和/或冷却；

所述控制器分别与所述温控组件及所述液阀电连接。

2.如权利要求1所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，所述加热件和所述制冷件分别与所述控制器电连接，所述控制器能够分别控制所述加热件运行用于加热所述记忆合金容器、以及控制所述制冷件运行以冷却所述记忆合金容器。

3.如权利要求2所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，所述加热件包括自发热件和/或电磁线圈，所述自发热件贴设于所述记忆合金容器的外表面或内表面；所述记忆合金容器位于所述电磁线圈的磁场范围内；所述加热件和/或制冷件外还包覆有隔热层。

4.如权利要求2或3所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，还包括与控制器电连接的温度传感器，所述温度传感器用于检测所述记忆合金容器实时的温度数据，所述控制器获取所述温度数据；所述控制器被配置为：

当获取到的所述温度数据低于所述记忆合金容器能够收缩的变形温度时，向所述加热件发送开始加热指令，从而使得所述加热件开始加热工作；

当获取到的所述温度数据高于所述记忆合金容器能够膨胀的变形温度时，向所述制冷件发送开始制冷指令，从而使得所述制冷件开始制冷工作。

5.如权利要求4所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，还包括与控制器电连接的应变传感器，所述应变传感器检测所述记忆合金容器实时的应变数据；所述控制器被配置为：

获取所述温度传感器检测的温度数据，及所述应变传感器检测所述记忆合金容器实时的应变数据；

当所述温度数据高于预设的最高温度阈值时，发出开启指令以使得所述液阀开启，其中，所述最高温度阈值不低于所述记忆合金容器能够收缩的变形温度；

当所述应变数据的大小稳定且所述液阀处于开启状态时，所述控制器发出关闭指令使得所述液阀关闭。

6.如权利要求5所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，所述刚性容器的内部设有可变形的隔膜，所述隔膜将所述第二腔体分隔为第一分腔和第二分腔，所述第一腔体和第一分腔中填充有液体，所述连接管路连通所述第一腔体和第一分腔；所述第二分腔中填充气体。

7.如权利要求6所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，

当所述液阀关闭且所述加热件处于工作状态时，所述加热件停止加热；

当所述液阀关闭且所述制冷件处于工作状态时，所述制冷件停止制冷。

8.如权利要求4所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，所述第一腔体中填充有气体，所述液阀处于常闭状态。

9.如权利要求8所述的温控式水下浮力调节装置，其特征在于，所述控制器被配置为：

所述加热件开始加热之后持续工作，直至所述制冷件开始制冷；

所述制冷件开始制冷之后持续工作，直至所述加热件开始加热。

10.一种水下滑翔机，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的温控式水下浮力调节装置。

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