CN211426099U - 一种水下设备可压缩系数测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种水下设备可压缩系数测量装置，属于水下设备可压缩系数测量技术领域。本水下设备可压缩系数测量装置，压力釜内设置油囊，排油液压泵的进油端经液压管路连接油箱，出油端经液压管路连接油囊，回油液压泵的进油端经液压管路连接油囊，出油端经液压管路连接油箱，油箱内设置有位移传感器；压力釜上设置有压力传感器、注水口、排水口和泄压阀，压力釜内的底部设置有用于可拆卸连接水下设备的装配部。本实用新型的有益效果：突破现有测量方法的局限性，无需水下摄像头，待测水下设备在压力釜内固定无动作，无干涉与碰撞风险，简化测量操作。

Description

一种水下设备可压缩系数测量装置

技术领域

本实用新型涉及水下设备可压缩系数测量技术领域，特别是涉及一种水下设备可压缩系数测量装置。

背景技术

水下设备(如UUV、剖面浮标、水下滑翔机等)主要通过改变自身重力、浮力来完成不同深度的巡航或悬停作业。而由于水下设备本身结构件存在一定的可压缩性，在不同水深的压缩量不同，将导致自身浮力发生变化。因此，为满足水下设备在预定水深的巡航或悬停任务要求，就需考虑由于设备受水压而导致的体积压缩引起的浮力变化。

目前有一种在实验室调整剖面漂流浮标的方法，其核心思想是基于试验法测出浮标的可压缩系数，从而推导出浮标在目标压力下悬停所需的重量。该方法需要配备水下摄像头、设备工装、刻度尺、重量适中的铁链等工具。在浮标下方固定一铁链，压力釜加压使浮标浮力增大上浮，从而提起铁链，通过水下摄像头观察提起铁链的高度，换算成重量，计算浮标的体积压缩量，过程较为繁琐。浮标在测试过程中上下运动存在以下两点局限性：(1)需预留出浮标运动空间，加之设备本身较大，因此对压力釜内部空间要求较高；(2)浮标在运动过程中存在与压力釜内壁或其他设备干涉、碰撞的风险，影响测量精度或对浮标造成损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种水下设备可压缩系数测量装置，突破现有测量方法的局限性，无需水下摄像头，待测水下设备在压力釜内固定无动作，无干涉与碰撞风险，简化测量操作。

本实用新型提供一种水下设备可压缩系数测量装置，包括压力釜、排油液压泵、回油液压泵和油箱，压力釜内设置有由柔性材料制成的油囊，排油液压泵的进油端经液压管路连接油箱，排油液压泵的出油端经液压管路连接油囊，回油液压泵的进油端经液压管路连接油囊，回油液压泵的出油端经液压管路连接油箱，油箱内设置有位移传感器；压力釜上设置有压力传感器，压力传感器的检测部与压力釜内连通；压力釜上设置有注水口，注水口经注水管路与压力釜内连通；压力釜上设置有排水口，排水口经排水管路与压力釜内连通；压力釜上设置有泄压阀，泄压阀经排气管路与压力釜内的顶部连通；压力釜内的底部设置有用于可拆卸连接水下设备的装配部。

优选的，所述压力釜包括筒体和盖体，筒体的顶部开口，开口处可拆卸装配盖体，所述排气管路的末端位于盖体的下表面。

优选的，所述盖体的下表面开设有凹槽，所述排气管路的末端位于凹槽的最深处。

优选的，所述凹槽设置为锥形槽，所述排气管路的末端位于锥形槽的中央位置。

优选的，所述装配部设置为支撑座，支撑座的底部固定连接压力釜内的底部，支撑座的顶部设置有可螺栓连接水下设备的螺栓。

优选的，所述油囊由氟橡胶材料制成。

与现有技术相比，本实用新型的水下设备可压缩系数测量装置具有以下特点和优点：

本实用新型的水下设备可压缩系数测量装置，不需要装配水下摄像头，结构简单，成本投入较低，待测水下设备在压力釜内固定在装配部上，水下设备在压力釜内无动作，无干涉与碰撞风险。应用本实用新型的水下设备可压缩系数测量装置，可在实验室环境下测得水下设备在高压环境下的可压缩系数，测量操作简单，测量数据准确，为水下无人运动平台定深巡航和定深悬停工作提供数据基础，具备较高的推广应用价值。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例中水下设备可压缩系数测量装置的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

如图1所示，本实施例提供一种水下设备可压缩系数测量装置，包括压力釜、压力传感器1、油箱2、回油液压泵3、排油液压泵4、油囊5和泄压阀6等。

压力釜包括筒体8和盖体7，筒体8的顶部开口，筒体8的开口处可拆卸装配盖体7。

盖体7的下表面开设有凹槽，凹槽的形状优选设计为锥形槽，泄压阀6设置在盖体7上，泄压阀6经排气管路13与压力釜内的顶部连通，排气管路13的末端位于锥形槽的中央位置(最深处)。当通过注水口10向压力釜内注水时，压力釜内水面上方的空气可以沿着锥形槽顺利地经排气管路13、泄压阀6排出，避免在压力釜内留存空气，使压力釜内充满水。

压力釜的筒体8侧壁上设置有压力传感器1，压力传感器1的检测部与压力釜内连通。压力传感器1实时检测压力釜内的压力P。

压力釜的筒体8侧壁上设置有注水口10，注水口10经注水管路与压力釜内连通。通过注水口10向压力釜内注水。

压力釜的筒体8侧壁上设置有排水口11，排水口11经排水管路与压力釜内连通。待测量结束后，开启排水口11排出压力釜内的水。

压力釜内设置有由柔性材料制成的油囊5，本实施例中的油囊5材料优选氟橡胶。

油箱2内装有液压油，排油液压泵4的进油端经液压管路连接油箱2，排油液压泵4的出油端经液压管路连接油囊5，回油液压泵3的进油端经液压管路连接油囊5，回油液压泵3的出油端经液压管路连接油箱2。油箱2内设置有位移传感器。通过位移传感器测得油箱2内的液压油高度变化并可换算得到进入油囊5内的注入液压油常压体积ΔV。

排油液压泵4可将油箱2内的液压油注入油囊5，回油液压泵3可将油囊5内的液压油排出至油箱2。

油囊5内注入液压油，油囊5膨胀，以使压力釜内压力升高。通过改变油囊5的体积，以改变压力釜内压力。

压力釜筒体8内的底部设置有装配部，装配部用于可拆卸连接待测的水下设备9。本实施例中，装配部设置为支撑座12，支撑座12的底部固定连接压力釜筒体8内的底部，支撑座12的顶部设置有螺栓，通过螺栓以螺栓连接待测的水下设备9。如此，在测量过程中，避免因压力釜内压力变化导致水下设备9漂动，无干涉与碰撞风险。

本实施例还提供一种水下设备可压缩系数测量方法，应用上述的水下设备可压缩系数测量装置，包括以下步骤。

步骤A、将水下设备9置于压力釜的筒体8内，水下设备9连接压力釜内的装配部并在筒体8上关闭盖体7，然后实施步骤A1至步骤A3：

步骤A1、通过注水口10向压力釜内注满水，压力釜内的气体经泄压阀6排出，待压力釜内注满水后关闭注水口10，设置泄压阀6的安全压力；

步骤A2、排油液压泵4向油囊5内注入液压油，使压力釜内压力升高，通过压力传感器1测得压力釜内的压力P，通过位移传感器测得油箱2内的液压油高度变化并换算得到注入液压油常压体积ΔV；

步骤A3、在压力釜内压力升高过程中，存在平衡方程为

V₀(1-α_样(t)P)+(V_釜-V₀)(1-α_水(t)P)+ΔV₂(P)P＝ΔV(1-α_Δ(t)P)+ΔV₁(P)P (式1.1)

记E(P)＝ΔV₁(P)-ΔV₂(P)，式1.1可改写为

V₀(1-α_样(t)P)+(V_釜-V₀)(1-α_水(t)P)＝ΔV(1-α_Δ(t)P)+E(P)P (式1.2)

步骤B、压力釜内无水下设备9，筒体8上关闭盖体7，然后实施步骤B1至步骤B3：

步骤B1、通过注水口10向压力釜内注满水，压力釜内的气体经泄压阀6排出，待压力釜内注满水后关闭注水口10，设置泄压阀6的安全压力；

步骤B2、排油液压泵4向油囊5内注入液压油，使压力釜内压力升高，通过压力传感器1测得压力釜内的压力P，通过位移传感器测得油箱2内的液压油高度变化并换算得到注入液压油常压体积ΔV；

步骤B3、在压力釜内压力升高过程中，存在平衡方程为

(V_釜-V₀)(1-α_水(t)P)+ΔV₂(P)P＝ΔV(1-α_Δ(t)P)+ΔV₁(P)P (式1.3)

记E(P)＝ΔV₁(P)-ΔV₂(P)，式1.3可改写为

E(P)＝(V_釜-V₀)(1-α_水(t)P)-ΔV(1-α_Δ(t)P) (式1.4)

由式1.2和式1.4，得到α_样(t)；

其中，

V₀为水下设备常压下体积；

α_样(t)为水下设备的可压缩系数；

P为压力釜内的压力；

V_釜为压力釜常压下的容积；

α_水(t)为水的可压缩系数；

ΔV₂(P)为压力釜内固有设施在压力P下的压缩量；

ΔV为注入液压油常压体积；

α_Δ(t)为液压油可压缩系数；

ΔV₁(P)为压力釜容积在压力P下增量。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种水下设备可压缩系数测量装置，包括压力釜、排油液压泵、回油液压泵和油箱，其特征在于：

压力釜内设置有由柔性材料制成的油囊，排油液压泵的进油端经液压管路连接油箱，排油液压泵的出油端经液压管路连接油囊，回油液压泵的进油端经液压管路连接油囊，回油液压泵的出油端经液压管路连接油箱，油箱内设置有位移传感器；

压力釜上设置有压力传感器，压力传感器的检测部与压力釜内连通；

压力釜上设置有注水口，注水口经注水管路与压力釜内连通；

压力釜上设置有排水口，排水口经排水管路与压力釜内连通；

压力釜上设置有泄压阀，泄压阀经排气管路与压力釜内的顶部连通；

压力釜内的底部设置有用于可拆卸连接水下设备的装配部。

2.根据权利要求1所述的水下设备可压缩系数测量装置，其特征在于：所述压力釜包括筒体和盖体，筒体的顶部开口，开口处可拆卸装配盖体，所述排气管路的末端位于盖体的下表面。

3.根据权利要求2所述的水下设备可压缩系数测量装置，其特征在于：所述盖体的下表面开设有凹槽，所述排气管路的末端位于凹槽的最深处。

4.根据权利要求3所述的水下设备可压缩系数测量装置，其特征在于：所述凹槽设置为锥形槽，所述排气管路的末端位于锥形槽的中央位置。

5.根据权利要求1所述的水下设备可压缩系数测量装置，其特征在于：所述装配部设置为支撑座，支撑座的底部固定连接压力釜内的底部，支撑座的顶部设置有可螺栓连接水下设备的螺栓。

6.根据权利要求1所述的水下设备可压缩系数测量装置，其特征在于：所述油囊由氟橡胶材料制成。

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