CN215475618U - 一种水下设备用浮力调节装置及水下设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种水下设备用浮力调节装置及水下设备。本实用新型包括油囊、气囊、密封环和连接件；气囊套接于油囊的外部；密封环设置于油囊和气囊之间，密封环上设有导气管；连接件用于将油囊和气囊连接到水下设备上，包括连接头、连接柱和紧固件，连接头设置于油囊的内部，连接头的内部设有导油管；连接柱贯穿设置于水下设备上，连接柱的一端与连接头连接，连接柱的内部设有与导气管相连通的气路以及与导油管相连通的油路；紧固件位于水下设备的内部与连接柱的另一端可拆卸式连接。本实用新型将油囊和气囊组合使用，气囊包裹油囊，对油囊形成有效保护，并通过连接件和密封环安装在水下设备上，结构简单，连接方便，简化了装配流程，能耗低。

Description

一种水下设备用浮力调节装置及水下设备

技术领域

本实用新型涉及浮力调节仪器的技术领域，特别是指一种水下设备用浮力调节装置及水下设备。

背景技术

自动剖面浮标和水下滑翔机等水下设备都是进行海洋观测的重要工具，能够长期、稳定、不间断地对海洋中海水的温度、压力、pH值和盐度等信息进行采集，所采集的数据对海洋科学研究、海洋资源开发和利用以及海洋气候灾害预测等具有重要意义。自动剖面浮标和水下滑翔机具有隐秘性好、体积小、重量轻、移动速度慢和制造成本低的特点，可以用来进行大范围和高分辨率的连续海洋观测，已经成为获取全球实时海洋环境要素剖面资料的重要手段。

目前，自动剖面浮标和水下滑翔机的浮力调节装置通常为油囊和/或气囊。利用油囊进行浮力调节的装置，大都依靠液压泵或者丝杆带动活塞来实现，往复运动过程中需要大量能量，能耗较高，不利于水下设备续航能力的提升；由于海底情况复杂，如果水下设备在工作期间，油囊破损，将导致水下设备无法上浮回收，造成海洋观测失败；而且，在浮力调节过程中，待调节浮力的设备内部还需要有内油囊或者油缸存储油液，这就增加了待调节浮力的设备的体积和重量。利用气囊进行浮力调节的装置，可以显著减小所需油液以及相应存储油液设备的体积和重量，进而降低待调节浮力的设备的体积、重量和能耗，但是，气囊的浮力调节能力有限，无法满足水下设备的浮力调节需要。现有技术中油囊和气囊联用的浮力调节的装置，油囊和气囊是独立安装的，结构繁琐，装配复杂，使用不方便，严重影响自动剖面浮标和水下滑翔机等水下设备的浮力调节过程。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种水下设备用浮力调节装置及水下设备，旨在解决现有技术中油囊和/或气囊进行浮力调节的水下设备结构繁琐、能耗大、油囊易破损从而导致其浮力调节不方便的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本实用新型的一种水下设备用浮力调节装置，包括油囊、气囊、密封环和连接件；所述油囊设置于水下设备的外部；所述气囊套接于所述油囊的外部；所述密封环设置于所述油囊和所述气囊之间，所述密封环上设有导气管；所述连接件用于将所述油囊和所述气囊连接到水下设备上，所述连接件包括连接头、连接柱和紧固件；所述连接头设置于所述油囊的内部，与所述密封环配合，用于对所述油囊进行密封，所述连接头的内部设有导油管；所述连接柱套接于所述密封环的内部并贯穿设置在水下设备上，所述连接柱的一端与所述连接头连接，所述连接柱的内部设有与所述导气管相连通的气路以及与所述导油管相连通的油路；所述紧固件位于水下设备的内部并与所述连接柱的另一端可拆卸式连接，用于将所述连接柱固定于水下设备上。

作为一种优选的实施方案，所述连接柱的周向上设有与所述气路相连通的导气槽，所述导气管与所述导气槽相连通。

作为一种优选的实施方案，所述密封环的周向上设有与所述导气槽相连接的密封槽，所述密封槽罩扣在所述导气槽的外部。

作为一种优选的实施方案，所述连接柱上还设有卡接槽，所述卡接槽内设有用于增强所述连接柱与水下设备密封连接的密封圈。

作为一种优选的实施方案，所述连接柱上在远离所述连接头的一端设有外螺纹，所述紧固件为固定环，所述固定环的内部设有与所述外螺纹相适配的内螺纹。

作为一种优选的实施方案，所述连接头的周向上设有连接倒圆角。

作为一种优选的实施方案，所述连接头在与所述油囊接触的表面上设有加强凹槽。

作为一种优选的实施方案，所述密封环为硬质密封环，所述密封环在远离所述连接柱的周向上设有密封倒圆角。

作为一种优选的实施方案，所述密封环的上表面上设有第一密封凹槽，所述密封环的下表面上设有第二密封凹槽。

在另一个方面，本实用新型的一种水下设备，所述水下设备上设有根据上面任意一项所述的浮力调节装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将油囊和气囊有机联合在一起，通过改变气囊和油囊的体积来调节水下设备的浮力；气囊包裹油囊，气囊的外壁对油囊形成一层保护层，气囊在充气的状态下，还对油囊形成一层气体弹性缓冲层，油囊得到了有效保护和缓冲，提高了水下设备的存活率；油囊和气囊通过连接件和密封环固定在水下设备上，结构简单，连接方便，简化了装配流程，密封性能好，可达到水下2000m以上的水密要求，有效降低了水下设备的自身重量，整个浮力调节装置占用空间较小，降低了能耗，满足了自动剖面浮标和水下滑翔机等水下设备的浮力调节需求；在极端情况下，水下设备受困，气囊破裂，破损时气体外泄，喷射高压气流，可以对水下设备形成一个反作用力，助推水下设备脱离困境；此时，油囊的浮力可以保证水下设备正常上浮，从而保证水下设备的回收和存活率。

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，下面描述中的附图仅仅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为本实用新型所提供的水下设备用浮力调节装置一个实施例的平面结构示意图；

图2为图1中浮力调节装置的剖视结构示意图；

图3为图2中连接件与密封环的立体连接结构示意图；

图4为图3在另一个视角下的立体结构示意图；

图5为图2中连接件与密封环的剖视连接结构示意图；

图6为图5中A处的结构放大示意图；

图7为图3中连接件的立体结构示意图；

图8为图3中密封环的俯视立体结构示意图；

图9为图8中密封环的仰视立体结构示意图；

图中：10-水下设备；20-浮力调节装置；21-气囊；22-油囊；23-密封环；231-导气管；232-第一密封凹槽；233-密封槽；234-第二密封凹槽；24-连接头；241-导油管；242-加强凹槽；25-连接柱；251-卡接槽；252-导气槽；253-导气孔；254-油路；255-气路；26-紧固件；27-密封圈；28-间隙。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6、附图7、附图8和附图9，本实用新型所提供的是一种水下设备10用浮力调节装置20，这种水下设备10是需要自主调节浮力的设备，这种水下设备10可以是自动剖面浮标，也可以是滑翔机等，这种水下设备10上设有浮力调节装置20。这种水下设备10用浮力调节装置20包括油囊22、气囊21、密封环23和连接件；油囊22设置于水下设备10的外部，油囊22用于盛装油液；气囊21套接于油囊22的外部，气囊21用于盛装气体，气囊21包裹油囊22，气囊21的外壁对油囊22形成一层保护层，气囊21在充气的状态下，还对油囊22形成一层气体弹性缓冲层，使油囊22得到了有效保护；密封环23设置于油囊22和气囊21之间，密封环23上设有导气管231；连接件用于将油囊22和气囊21连接到水下设备10上，连接件包括连接头24、连接柱25和紧固件26；连接头24设置于油囊22的内部，与密封环23配合，用于对油囊22进行密封，连接头24的内部设有导油管241，连接头24从油囊22的内部对油囊22开口处的周向进行挤压，将油囊22的开口处挤压至密封环23上，使油囊22的开口处得到密封；密封环23在连接头24的作用下，从气囊21的内部对气囊21开口处的周向进行挤压，将气囊21的开口处挤压至水下设备10上，具体地，挤压至水下设备10的壳体上，使气囊21的开口处得到密封；连接柱25套接于密封环23的内部并贯穿设置在水下设备10上，连接柱25的一端与连接头24连接，连接柱25的内部设有与导气管231相连通的气路255以及与导油管241相连通的油路254，油路254的顶部通过油管连接有内油缸，从而实现油囊22内油液的运输，气路255通过电磁换向阀连接有气泵，从而实现气囊21内气体的运输；紧固件26位于水下设备10的内部并与连接柱25的另一端可拆卸式连接，用于将连接柱25固定于水下设备10上，从而实现浮力调整装置20的安装。本实用新型的这种浮力调整装置20结构简单，连接方便，简化了装配流程，密封性能好，可达到水下2000m以上的水密要求，有效降低了水下设备10的自身重量，整个浮力调节装置20占用空间较小，降低了能耗，满足了自动剖面浮标和水下滑翔机等水下设备10的浮力调节需求；在极端情况下，水下设备10受困，气囊21破裂，破损时气体外泄，喷射高压气流，可以对水下设备10形成一个反作用力，助推水下设备10脱离困境；此时，油囊22的浮力可以保证水下设备10正常上浮，从而保证水下设备10的回收和存活率。

参阅附图1、附图2、附图5和附图6，作为一种优选的实施方案，连接柱25的周向上设有与气路255相连通的导气槽252，导气管231与导气槽252相连通；密封环23正好套接在连接柱25的外部，密封环23的内径与连接柱25的外径相适配，导气槽252的设置降低了连接柱25与密封环23的装配公差要求，提高了装配的容错率，从而提高了导气效率。通常情况下，气路255是竖直设置的，连接柱25在水平方向上还设有导气孔253，气路255的底部通过导气孔253与导气槽252连通；导气槽252整体是环形，导气槽252的纵向截面为三角形，这种设置的导气槽252方便气路255内部的气体顺畅由导气孔253进入导气槽252。进一步地，密封环23的周向上设有与导气槽252相连接的密封槽233，密封槽233罩扣在导气槽252的外部；密封槽233的设置，起到了收集导气槽252内气体的作用，引导气体有序进入导气管231；密封槽233也是环形的，密封槽233的高度大于导气槽252的高度，使密封槽233罩扣在导气槽252的外部，实现了气体的完全收集，避免气体流走；导气管231为多数个，沿着密封环23的周向均匀排列，使气体沿着气囊21开口处的周向均匀进入气囊21的内部。首先，连接件的连接头24通过油囊22的开口处塞进油囊22的内部，由于油囊22是橡胶材料制作而成的，油囊22具有一定的弹性，连接件的连接头24可以很方便地塞进油囊22的内部，此时，油囊22的开口处覆盖在连接头24的上表面上；然后，将密封环23套接在连接柱25的外部，并通过气囊21的开口处塞进气囊21的内部，由于气囊21也是橡胶材料制作而成的，气囊21也具有一定的弹性，连接件的连接柱25可以很方便地塞进气囊21的内部，此时，密封环23的下表面与油囊22的开口处的外部抵接，连接头24与密封环23之间具有防止油囊22开口处的间隙28，同时，气囊21的开口处覆盖在密封环23的上表面上；最后，将连接柱25从水下设备10的外部贯穿到水下设备10的内部，此时，气囊21开口处的外部还抵接在水下设备10的壳体上，在紧固件26的紧固作用下，连接头24、密封环23和水下设备10的壳体依次挤压油囊22的开口处和气囊21的开口处，从而使油囊22和气囊21在安装的同时得到了很好地密封。

参阅附图1、附图2、附图3、附图4、附图5和附图7，在某些优选的实施例中，连接柱25上还设有卡接槽251，卡接槽251内设有用于增强连接柱25与水下设备10密封连接的密封圈27；密封圈27是橡胶材料制作而成，设置在卡接槽251内的密封圈27，实现了连接柱25与水下设备10的壳体之间的良好密封，同时，使用方便，不会出现密封圈27脱离以及密封圈27错位的现象。优选地，连接柱25上在远离连接头24的一端设有外螺纹，紧固件26为固定环，固定环的内部设有与外螺纹相适配的内螺纹，这种螺纹连接的固定环，实现了连接柱25与水下设备10的紧固，还带有自锁功能，同时，实现了对气囊21、油囊22、连接头24和密封环23的紧固和密封连接，连接方便，便于拆卸。

气囊21和油囊22均是橡胶材质制作而成，气囊21和油囊22的中心设置有圆孔即开口处，气囊21套在油囊22的外部，互不接触，相互独立，油囊22内部的空腔为油囊腔，气囊21和油囊22之间形成的空腔为气囊腔。参阅附图1、附图2、附图5和附图7，优选地，连接头24的周向上设有连接倒圆角，连接倒圆角的设置，防止连接头24划伤油囊22，提高了油囊22的使用寿命。进一步地，连接头24在与油囊22接触的表面上设有加强凹槽241，加强凹槽241的设置，增加了连接头24与油囊22之间的摩擦力，可以将油囊22挤压至加强凹槽241的内部，从而增加了连接头24与油囊22连接的牢固性，增强连接头24与油囊22之间连接的密封性。气路255在连接柱25的内部竖直向下延伸，与油路254呈平行设置，气路255与油路254的深度不相同，油路254和气路255互不交汇，油路254还一直延伸至连接头24的内部，并与连接头24内部的导油管241相连通，导油管241为水平设置，在连接头24的内部呈贯穿设置；导油管241也为多数个，沿着连接头24的周向均匀排列，使油液从油囊22的开口处均匀流入油囊22的内部。

密封环23为一个浮动件，密封环23具有导气和密封的双重作用，在密封环23的作用下实现了油囊22和气囊21的一体化密封。参阅附图1、附图2、附图5、附图8和附图9，优选地，密封环23为硬质密封环23，密封环23在远离连接柱25的周向上设有密封倒圆角；密封环23通常是由金属材料制作而成，密封环23的材质与连接件的材质相同；这种硬质密封环23可以很好地对油囊22和气囊21进行挤压，增强油囊22和气囊21的密封性能；密封倒圆角的设置，防止硬质密封环23划伤油囊22和气囊21，提高了油囊22和气囊21的使用寿命。进一步地，密封环23的上表面上设有第一密封凹槽232，密封环23的下表面上设有第二密封凹槽234；第一密封凹槽232增强了密封环23与气囊21的摩擦力，使气囊21部分挤压至第一密封凹槽232的内部，从而增加了密封环23与气囊21连接的牢固性，增强了密封环23与气囊21之间连接的密封性；第二密封凹槽234增强了密封环23与油囊22的摩擦力，使油囊22部分挤压至第二密封凹槽234的内部，从而增加了密封环23与油囊22连接的牢固性，增强了密封环23与油囊22之间连接的密封性。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型将油囊22和气囊21有机联合在一起，通过改变气囊21和油囊22的体积来调节水下设备10的浮力；气囊21包裹油囊22，气囊21的外壁对油囊22形成一层保护层，气囊21在充气的状态下，还对油囊22形成一层气体弹性缓冲层，油囊22得到了有效保护和缓冲，提高了水下设备10的存活率；油囊22和气囊21通过连接件和密封环23固定在水下设备10上，结构简单，连接方便，简化了装配流程，密封性能好，可达到水下2000m以上的水密要求，有效降低了水下设备10的自身重量，整个浮力调节装置20占用空间较小，降低了能耗，满足了自动剖面浮标和水下滑翔机等水下设备10的浮力调节需求；在极端情况下，水下设备10受困，气囊21破裂，破损时气体外泄，喷射高压气流，可以对水下设备10形成一个反作用力，助推水下设备10脱离困境；此时，油囊22的浮力可以保证水下设备10正常上浮，从而保证水下设备10的回收和存活率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水下设备用浮力调节装置，其特征在于，包括：

油囊，设置于水下设备的外部；

气囊，套接于所述油囊的外部；

密封环，设置于所述油囊和所述气囊之间，所述密封环上设有导气管；

连接件，用于将所述油囊和所述气囊连接到水下设备上，包括：

连接头，设置于所述油囊的内部，与所述密封环配合，用于对所述油囊进行密封，所述连接头的内部设有导油管；

连接柱，套接于所述密封环的内部并贯穿设置在水下设备上，所述连接柱的一端与所述连接头连接，所述连接柱的内部设有与所述导气管相连通的气路以及与所述导油管相连通的油路；

紧固件，位于水下设备的内部并与所述连接柱的另一端可拆卸式连接，用于将所述连接柱固定于水下设备上。

2.根据权利要求1所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述连接柱的周向上设有与所述气路相连通的导气槽，所述导气管与所述导气槽相连通。

3.根据权利要求2所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述密封环的周向上设有与所述导气槽相连接的密封槽，所述密封槽罩扣在所述导气槽的外部。

4.根据权利要求1所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述连接柱上还设有卡接槽，所述卡接槽内设有用于增强所述连接柱与水下设备密封连接的密封圈。

5.根据权利要求1所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述连接柱上在远离所述连接头的一端设有外螺纹，所述紧固件为固定环，所述固定环的内部设有与所述外螺纹相适配的内螺纹。

6.根据权利要求1所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述连接头的周向上设有连接倒圆角。

7.根据权利要求1所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述连接头在与所述油囊接触的表面上设有加强凹槽。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述密封环为硬质密封环，所述密封环在远离所述连接柱的周向上设有密封倒圆角。

9.根据权利要求8所述的水下设备用浮力调节装置，其特征在于：

所述密封环的上表面上设有第一密封凹槽，所述密封环的下表面上设有第二密封凹槽。

10.一种水下设备，其特征在于：

所述水下设备上设有根据权利要求1-9中任意一项所述的浮力调节装置。

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