CN114251327B - 一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置，包括用于与浮力调节系统连接的第一接口、用于与外皮囊连接的第二接口以及连接在第一接口与第二接口之间的第一油路，所述第一油路上安装有用于控制该第一油路通断的第一电磁阀；通过使用本申请测试装置，可以使得对于浮力调节系统性能的测试可以在常规实验室环境中进行，降低浮力调节系统性能测试对压力罐式的高压模拟测试系统的依赖，从而有效降低测试成本，缩短测试周期，并且由于测试过程可以通过上位机控制和监控，能够有效保证测试人员的安全。

Description

一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置

技术领域

本发明涉及液压系统测试技术领域，具体涉及一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置。

背景技术

水下机器人浮力调节系统作为水下机器人的核心系统之一，其基本工作原理为，当水下机器人需要减小浮力时，浮力调节系统工作，使外皮囊中的液压油流入内油箱中，水下机器人排水体积减小，浮力减小；当水下机器人需要增大浮力时，浮力调节系统工作，使内油箱中的液压油流入外皮囊中，水下机器人排水体积增大，浮力增大。由此可见，浮力调节系统的正常工作是水下机器人能够完成正常工作，稳定回收不丢失的关键。因此，对浮力调节系统的前期性能测试是保证水下机器人任务执行期间正常工作的重要环节。

浮力调节系统性能测试一般为三项：常压循环测试、保压测试、高压循环测试。常压循环测试指，将浮力调节系统置于常压环境下，控制其不断循环进行回排油工作，根据需要循环不同次数，初步验证浮力调节系统最基本的浮力调节功能；保压测试指，将浮力调节系统持续置于高压环境下一定时间，验证浮力调节系统的密封性能；高压循环测试指，将浮力调节系统置于高压常压循环变化的环境下，在最大压力时排油，在最低压力下回油，根据需要循环不同次数，最终验证浮力调节系统的工作性能。

上述三项测试工作中，保压测试与高压循环测试一般需要将浮力调节系统整体放入到压力罐中，通过高压模拟测试系统控制对压力罐内进行注水以调节罐内压力，即施加于浮力调节系统外部的压力。该种测试方式虽能够最大程度模拟实际运行的水下环境，但是整个测试过程的准备工作与其他辅助工作需要消耗大量的人力、物力与时间，并且还存在测试过程危险因素多、其他因素导致的测试故障率升高、高压模拟测试系统数量限制、高压模拟测试系统能力限制等问题。因此，研究能够在普通实验室环境中进行浮力调节系统的性能测试的测试系统与测试方法，是提高浮力调节系统测试效率，降低测试成本的潜在途径。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置。

本发明所采用的技术方案是：

一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置，包括用于与浮力调节系统连接的第一接口、用于与外皮囊连接的第二接口以及连接在第一接口与第二接口之间的第一油路，所述第一油路上安装有用于控制该第一油路通断的第一电磁阀。

进一步，所述第一接口与第二接口之间还连接有第二油路，该第二油路与所述第一油路并联，该第二油路上安装有压力调节单元。

进一步，所述压力调节单元包括上位机、蓄能器和调压阀，所述调压阀安装在所述第二油路上、且与所述上位机通信，所述蓄能器安装在第一接口与调压阀之间。

进一步，所述压力调节单元还包括压力传感器，该压力传感器安装在所述第一接口与蓄能器之间、并与所述上位机通信。

进一步，所述蓄能器为充气式蓄能器。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本申请实施例所提供的水下机器人浮力调节系统的性能测试装置结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的水下机器人浮力调节系统的性能测试装置连接结构示意图。

其中，浮力调节系统1、外皮囊2、第一过滤器11、齿轮泵12、柱塞泵13、单向阀14、溢流阀15、第二电磁阀16、第二过滤器17、内介质箱18、第三接口19、压力传感器3、蓄能器4、调压阀5、第一电磁阀6、第一接口7、第二接口8。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

参见图1～图2，本申请一种水下机器人浮力调节系统1的性能测试装置，包括用于与浮力调节系统1连接的第一接口7、用于与外皮囊2连接的第二接口8以及连接在第一接口7与第二接口8之间的第一油路，所述第一油路上安装有用于控制该第一油路通断的第一电磁阀6。

测试时，本申请装置通过第一接口7与水下机器人浮力调节系统1连接，第二接口8与外皮囊2连接，使得浮力调节系统1排出的液压油经本申请性能测试装置排出至外皮囊2，或外皮囊2内的液压油经本申请性能测试装置回流至浮力调节系统1，从而对浮力调节系统1的性能进行测试，结构简单，测试方便。

为了实现更多测试模式，在第一接口7与第二接口8之间还连接有第二油路，该第二油路与所述第一油路并联，该第二油路上安装有压力调节单元。该压力调节单元包括上位机、蓄能器4、调压阀5和压力传感器3，所述调压阀5安装在所述第二油路上、且与所述上位机通信，所述蓄能器4安装在第一接口7与调压阀5之间；所述压力调节单元还包括压力传感器3，该压力传感器3安装在所述第一接口7与蓄能器4之间、并与所述上位机通信。

蓄能器4为充气式蓄能器4，用于降低升降压过程中系统的压力脉动与冲击以及用于长时间保持系统压力基本恒定。

调压阀5可以通过上位机控制自动调节压力。具体的，上位机根据压力传感器3检测值，对调压阀5进行调节。

通过使用本申请测试装置，可以使得对于浮力调节系统1性能的测试可以在常规实验室环境中进行，降低浮力调节系统1性能测试对压力罐式的高压模拟测试系统的依赖，从而有效降低测试成本，缩短测试周期，并且由于测试过程可以通过上位机控制和监控，能够有效保证测试人员的安全。

浮力调节系统1安装在承压外壳内，其包括内介质箱18、排油管路、回油管路和第三接口19。液压油盛装在内介质箱18内，排油管路和回油管路并联在内介质箱18与第三接口19之间。在排油管路上、且沿油路方向依次安装有第一过滤器11、齿轮泵12、柱塞泵13和单向阀14，在齿轮泵12与柱塞泵13之间还支连有溢流阀15，该溢流阀15的出口端与内介质箱18连接。在回油管路上、且沿油路方向依次安装有第二过滤器17和第二电磁阀16。

测试时，浮力调节系统1的第三接口19与测试装置的第一接口7连接，测试装置的第二接口8与外皮囊2连接。具体测试方法如下：

常压循环测试模式：

常压循环测试分为排油与回油过程。

排油过程：通过上位机控制齿轮泵12和柱塞泵13工作，第一电磁阀6通电切换到连通状态。液压油在液压泵的驱动下从内介质箱18中流出，以此流经第一过滤器11、齿轮泵12、柱塞泵13、单向阀14、第一电磁阀6，最终流入外皮囊2中；与此同时，由于齿轮泵12排量大于柱塞泵13，从齿轮泵12排出的液压油会有一部分经过溢流阀15回到内介质箱18。上位机可监测内介质箱18内液压油的体积，到达设定值时，排油工作停止。

回油过程：通过上位机控制第二电磁阀16和第一电磁阀6通电处于连通状态，由于承压外壳内部为负压状态，外皮囊2中的液压油会在大气压的作用下流出，以此流经第一电磁阀6、第二过滤器17、第二电磁阀16，最终流入内介质箱18，内介质箱18中的液压油的体积到达设定值时，回油工作停止。根据需要重复上述过程一定次数，验证浮力调节系统1常压下的循环工作性能。

保压测试模式：

进行保压测试需要先进行排油工作，因此，需要先通过上位机控制齿轮泵12和柱塞泵13工作。液压油在液压泵的驱动下从内介质箱18中流出，以此流经第一过滤器11、齿轮泵12、柱塞泵13、单向阀14、压力传感器3、蓄能器4、调压阀5，最终流入外皮囊2中，当内介质箱18中油量到达设定值且压力到达指定压力时，排油工作停止。与常压循环测试工作时相同的，会有一部分液压油经过溢流阀15流回到内介质箱18中。

液压油流经蓄能器4时，如果液压油压力高于蓄能器4内压力，液压油会流入蓄能器4中，直至压力相等，上位机根据压力传感器3的测量值，对调压阀5进行调节，使其维持在设定值附近。排油工作停止后，对调压阀5的调节工作同时停止，此时，浮力调节系统1与蓄能器4直接连通部分处于设定压力值并保持，由于蓄能器4的保压作用，当浮力调节系统1内出现微小液压油体积变化时，不会导致浮力调节系统1出现大的压力变化，保证了保压测试过程的稳定进行。验证浮力调节系统1非工作状态时高压环境下的抗压能力及密封性。当保压测试结束，通过上位机控制调压阀5将压力逐渐卸荷即可。

高压循环测试模式：

高压循环测试模式的排油过程与保压循环测试模式相同，通过齿轮泵12与柱塞泵13驱动液压油，通过调压阀5对浮力调节系统1工作压力进行调节，监测内介质箱18内的油量到达设定值即停止排油过程。回油过程与常压循环测试时的回油过程相同。根据需要循环进行一定次数的回排油工作，验证浮力调节系统1的高压下稳定循环工作的能力。

通过本申请测试装置，可以实现在实验室常压环境中完成对浮力调节系统1的所有性能测试，并且测试结果可靠。该装置工作基本原理为，通过调压阀5控制进入装置的介质压力，以此来模拟实际工作时的高压环境；通过蓄能器4实现长时间保持系统内压力基本恒定，通过电磁阀实现介质无影响的通过测试装置。相比于无蓄能器4方案，能够降低系统压力对系统管路中液压油体积变化的敏感性，从而更有效的保持所需测试压力，同时降低测试过程中系统的压力冲击与压力脉动，对浮力调节系统1起到一定的保护作用，防止因为测试方法或测试过程中操作不当造成的浮力调节系统1损伤。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (3)

1.一种水下机器人浮力调节系统的性能测试装置，其特征在于，包括用于与浮力调节系统连接的第一接口、用于与外皮囊连接的第二接口以及连接在第一接口与第二接口之间的第一油路，所述第一油路上安装有用于控制该第一油路通断的第一电磁阀；

所述第一接口与第二接口之间还连接有第二油路，该第二油路与所述第一油路并联，该第二油路上安装有压力调节单元；

所述压力调节单元包括上位机、蓄能器和调压阀，所述调压阀安装在所述第二油路上、且与所述上位机通信，所述蓄能器安装在第一接口与调压阀之间。

2.根据权利要求1所述的水下机器人浮力调节系统的性能测试装置，其特征在于，所述压力调节单元还包括压力传感器，该压力传感器安装在所述第一接口与蓄能器之间、并与所述上位机通信。

3.根据权利要求1所述的水下机器人浮力调节系统的性能测试装置，其特征在于，所述蓄能器为充气式蓄能器。

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