CN209650510U - 混合浮力调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水下航行器设备领域内的用于混合浮力调节装置，包括耐压壳体、主动浮力调节模块、被动浮力调节模块、油囊、压力传感器；耐压壳体为中空结构；主动浮力调节模块包括油箱、拉线位移传感器、电磁换向阀、高压泵、减速电机、单向阀、电磁通断阀；被动浮力调节模块包括蓄能器、压力传感器、电磁通断阀；主动浮力调节模块、被动浮力调节模块、压力传感器均设置于耐压壳体内部，油囊设置于耐压壳体外部；主动浮力调节模块和被动浮力调节模块在特定工况下可实现两种模式的切换。本实用新型基于海洋压差能源的混合浮力调节装置，分为主动浮力调节模块和利用压差能的被动调节模块，有效利用压差能，减少电池能耗。

Description

混合浮力调节装置

技术领域

本实用新型涉及水下航行器设备领域，具体的，涉及一种混合浮力调节装置。

背景技术

目前人类认识、研究、调查海洋的范围主要集中在6500米以浅。所谓全海深，即海水深度从0米至海洋最深处马里亚纳海沟11000米深度的海洋全部深度范围，全海深则覆盖了6500至11000米的海沟区域。

潜水器下潜至深海后，受到海水密度，潜水器采集样品重量等因素影响，潜水器的浮力和重力平衡状态不能保持。此时需要对潜水器进行浮力调节。通常的调节方法时，对于浅深度的潜水器，通过潜水器自带的高压空气，将潜水器浮力调节水舱的水进行高压吹除以增加潜水器的浮力，或者将海水放入潜水器浮力调节水舱来减少潜水器浮力。高压空气吹除潜水器浮力调节水舱的海水，需要高压空气的压力大于海水压力，因此，在浅深度时还可用，但高压空气用量很大，且不可在水下再生。

深海环境下可往复提供高精度浮力调节的技术尚未成熟，大深度、长航程的潜水器由于受重量和体积的限制，自身携带的能源极为有限，而通常此类潜水器在水下上浮下潜的距离远远超出水平方向作业的距离，于是，在研制新型能源的同时，越来越多的科研人员也在不断的探索深潜器往复升沉运动过程中的节能技术，而对深海浮力调节系统的研究是其中一个重要方向。

由于水下航行器携带电池容量有限，在进行长期观测应用时的能源限制是一个急需解决的技术瓶颈问题，以达到有效解决海洋环境压差能源的获取与利用技术问题。

经对现有技术的检索，中国发明专利CN201410195470.8，发明名称为一种深海浮力调节系统，包括动力源、切换阀、第一-第二压载水舱，动力源的入口与切换阀的第一三通球阀相连，动力源的出口连接压力平衡阀，压力平衡阀连接单向阀，单向阀连接切换阀的第二三通球阀，切换阀的第一-第二三通球阀分别通过第一-第二开关阀连接第一-第二压载水舱，切换阀的第一三通球阀和第一开关阀连接的管道与切换阀的第二三通球阀和第二开关阀连接的管道相通，切换阀的第一-第二三通球阀通过第一管路连接过滤器。本实用新型为更大深度的海水式浮力调节动力源问题提供了一种解决方法。但在利用压差能，减少电池能耗方面凸显不足。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种混合浮力调节装置。本实用新型基于海洋压差能源的混合浮力调节装置，分为主动浮力调节模块和利用压差能的被动调节模块，有效利用压差能，减少电池能耗。

本实用新型涉及一种混合浮力调节装置，包括耐压壳体、主动浮力调节模块、被动浮力调节模块、油囊、压力传感器；

所述耐压壳体为中空结构；所述主动浮力调节模块包括油箱、拉线位移传感器、电磁换向阀、高压泵、减速电机、单向阀、电磁通断阀；所述被动浮力调节模块包括蓄能器、压力传感器、电磁通断阀；所述主动浮力调节模块、所述被动浮力调节模块、所述压力传感器均设置于所述耐压壳体内部，所述油囊设置于所述耐压壳体外部；

所述主动浮力调节模块和所述被动浮力调节模块在特定工况下可实现两种模式的切换。

具体的，所述压力传感器有两个，一个与所述油囊相连用于监测所述油囊压力，另一个与所述蓄能器相连用于监测所述蓄能器压力。

具体的，所述拉线位移传感器位于所述邮箱内部，用来测量所述油箱的抽排油量。

具体的，所述减速电机用于驱动所述高压泵工作。

具体的，所述电磁通断阀有两个，一个连接所述蓄能器和所述油囊，另一个连接所述三位四通电磁换向阀和所述油囊。

具体的，所述蓄能器用来装氮气和液压油。

具体的，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀分别与所述油箱、所述高压泵相连。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型可以充分利用海洋环境压差，达到节能的目的。

2、本实用新型同时具有自主和被动两种工作模式，并可以在特定的工况下实现两种模式的切换，高效地利用压差能。

3、本实用新型可以改进水下航行器携带能源不足的局限性，同时可以使得水下航行器有更好的机动性，提升工作效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是示出本实用新型混合浮力调节系统的总体方案原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

实施例

鉴于以上需求，本实用新型涉及一种混合浮力调节装置。本实用新型基于海洋压差能源的混合浮力调节装置，分为主动浮力调节模块和利用压差能的被动调节模块，有效利用压差能，减少电池能耗。

本实用新型提供了一套混合浮力调节装置，包括耐压壳体，所述耐压壳体为中空的结构；蓄能器2，所述蓄能器2设置在所述耐压壳体内部，所述蓄能器2用来装氮气和液压油等；油囊12，所述油囊12设置在所述耐压壳体外部；压力传感器，所述压力传感器有两个，压力传感器1与压力传感器3，所述压力传感器1与所述油囊12相连用于监测所述油囊12的压力，所述压力传感器3与所述蓄能器2相连用于监测所述蓄能器2压力，两个所述压力传感器均位于所述耐压壳体内部；油箱5，所述油箱5设置在所述耐压壳体内部；拉线位移传感器6，所述拉线位移传感器6用来测量所述油箱5的抽排油量，位于所述油箱5的内部；电磁阀7，所述电磁阀7为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀7与油箱5相连，位于所述耐压壳体内部；高压泵8，所述高压泵8与所述电磁换向阀7相连，位于所述耐压壳体内部，所述高压泵8为高压泵；减速电机9，所述减速电机9用于驱动所述高压泵8工作，位于所述耐压壳体内部；单向阀10，所述单向阀10与所述高压泵8相连，位于所述耐压壳体内部；电磁截止阀，所述电磁截止阀有两个，电磁截至阀4与电磁截止阀11，所述电磁截至阀4连接所述蓄能器2和所述油囊12，电磁截止阀11连接所述电磁换向阀7和所述油囊12，两个所述电磁截止阀均位于所述耐压壳体内部。其中，所述蓄能器2、所述压力传感器3、所述电磁截止阀4三个部分构成被动浮力调节模块；所述油箱5、所述拉线位移传感器6、所述电磁换向阀7、所述高压泵8、所述减速电机9、所述单向阀10、所述电磁截止阀 11七个部分构成主动浮力调节模块。

具体的，使用本实用新型混合式浮力调节装置完成载体下潜与上升过程的具体步骤如下：

当载体在水面需要下潜时，打开电磁截止阀11，控制电磁换向阀7切换主动油路至油泵辅助回油状态，然后开启减速电机9驱动高压泵8，将油囊12内液压油抽入内部油箱，减小油囊12体积，载体浮力减小，逐渐下潜。

载体下潜过程中，海水压力逐渐增大，到一定深度后，海水压力大于液压回路阻力，此时保持电磁截止阀11开启，关闭减速电机9，关闭电磁换向阀7，主动油路将会切换至自发回油状态，油囊12内液压油将在海水压力作用下回流至内部油箱5，油囊12体积进一步减小，载体浮力进一步减小，载体继续下潜。当主动油路回油量达到预设值时，关闭电磁截止阀11，此时载体浮力仍小于重力，载体将继续下潜。

当载体下潜深度对应海水压力超过蓄能器2最小工作压力时，开启电磁截止阀4，油囊12内液压油将在海水压力作用下回流至蓄能器2内，油囊12体积进一步减小，载体浮力又一次减小，载体继续下潜。当载体下潜深度对应海水压力超过蓄能器2最大工作压力时，关闭电磁截止阀4，此时载体浮力仍小于重力，载体将继续下潜直至浮力等于重力，载体正好下潜到预设深度范围，完成下潜过程。

当载体在预设深度停留一段时间需要上浮时，打开电磁截止阀11，控制电磁换向阀7 切换主动油路至油泵辅助回油状态，然后开启减速电机9驱动高压泵8，将油箱内液压油泵入油囊12，增加油囊12体积，载体浮力增加，逐渐上浮。当主动油路泵油量达到预设值时，关闭电磁截止阀11，关闭减速电机9，关闭电磁换向阀7，此时载体浮力仍大于重力，载体将继续上浮。

当载体上浮深度对应海水压力小于蓄能器2最大工作压力时，开启电磁截止阀4，蓄能器2内液压油将在氮气压力作用下压入油囊12内，油囊12的体积进一步增大，载体浮力又一次增大，载体继续上浮。当载体上浮深度对应海水压力小于蓄能器2最小工作压力时，关闭电磁截止阀4，蓄能器2内液压油将在氮气压力作用下压入油囊12内，此时载体浮力仍大于重力，载体将继续上浮直至浮力等于重力，载体正好处于水面通讯状态，完成上浮过程。

综上所述，本实用新型可以充分利用海洋环境压差，达到节能的目的；本实用新型同时具有自主和被动两种工作模式，并可以在特定的工况下实现两种模式的切换，高效地利用压差能；本实用新型可以改进水下航行器携带能源不足的局限性，同时可以使得水下航行器有更好的机动性，提升工作效率。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种混合浮力调节装置，其特征在于，包括耐压壳体、主动浮力调节模块、被动浮力调节模块、油囊、压力传感器；

所述耐压壳体为中空结构；所述主动浮力调节模块包括油箱、拉线位移传感器、电磁换向阀、高压泵、减速电机、单向阀、电磁通断阀；所述被动浮力调节模块包括蓄能器、压力传感器、电磁通断阀；所述主动浮力调节模块、所述被动浮力调节模块、所述压力传感器均设置于所述耐压壳体内部，所述油囊设置于所述耐压壳体外部；

所述主动浮力调节模块和所述被动浮力调节模可以实现两种模式的切换。

2.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述压力传感器有两个，一个与所述油囊相连用于监测所述油囊压力，另一个与所述蓄能器相连用于监测所述蓄能器压力。

3.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述拉线位移传感器位于所述油箱内部，用来测量所述油箱的抽排油量。

4.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述减速电机用于驱动所述高压泵工作。

5.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述电磁通断阀有两个，一个连接所述蓄能器和所述油囊，另一个连接所述电磁换向阀和所述油囊。

6.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述蓄能器用来装氮气和液压油。

7.根据权利要求1所述的混合浮力调节装置，其特征是，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀，所述三位四通电磁换向阀分别与所述油箱、所述高压泵相连。