CN102501955A - 深海水下滑翔机浮力驱动装置 - Google Patents

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刘方
王延辉
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Abstract

本发明公开了一种深海水下滑翔机浮力驱动装置，包括安装在耐压壳体内的油箱、高压柱塞泵、齿轮泵、常闭电磁阀；油箱包括与耐压壳体固接的外壳，外壳内装有波纹管式皮囊，波纹管式皮囊的一端与外壳的底端密封固接，另一端与移动端盖密封固接，移动端盖滑动连接在外壳内，外壳上安装有底端光电传感器和顶端光电传感器；油箱出油口与齿轮泵进油口相连，齿轮泵出油口和高压柱塞泵进油口相连，高压柱塞泵出油口与外油囊进油口相连；齿轮泵出油口经向其导通的单向阀与油箱进油口相连；外油囊出油口经常闭电磁阀与油箱进油口相连。本发明能够实现水下滑翔机向深海发展，满足深海长时序、大纵深的作业需求。

Description

深海水下滑翔机浮力驱动装置
技术领域
本发明涉及一种驱动装置，特别是涉及一种深海水下滑翔机浮力驱动装置。
背景技术
目前用于海洋参数监测、海洋生物与生态学观测、气候与气象服务的水下自航行器(AUV)大多采用螺旋桨推进方式，受能源制约严重，航程很短，一般在几公里到几百公里，最大不超过1000公里，作业时间有限，通常为几小时到几十小时。水下滑翔机作为20世纪末出现的一种新型水下装备，巧妙地将物体的重力和浮力转化为前进驱动力，只提供很少的能量即可实现长时序和大纵深作业。浅海水下滑翔机浮力装置大部分采用步进电机带动液压缸的活塞做往复运动，从而使油液吸出或排出油囊，受步进电机功率及液压缸密封等条件限制，其工作深度一般不超过200m，很难向深海(超过1000m)发展。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够满足深海长时序、大纵深作业需求的深海水下滑翔机浮力驱动装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种深海水下滑翔机浮力驱动装置，包括耐压壳体和安装在所述耐压壳体外部的外油囊，该装置还包括安装在耐压壳体内的油箱、高压柱塞泵、齿轮泵、常闭电磁阀；
所述油箱包括与所述耐压壳体固接的外壳，所述外壳内装有波纹管式皮囊，所述波纹管式皮囊的一端与所述外壳的底端密封固接，另一端与移动端盖密封固接，所述移动端盖滑动连接在所述外壳内，所述外壳上安装有底端光电传感器和顶端光电传感器；
所述油箱出油口与所述齿轮泵进油口相连，所述齿轮泵出油口和所述高压柱塞泵进油口相连，所述高压柱塞泵出油口与所述外油囊进油口相连；所述齿轮泵出油口经向其导通的单向阀与所述油箱进油口相连；所述外油囊出油口经常闭电磁阀与所述油箱进油口相连。
所述外壳中部安装有中段光电传感器。
所述耐压壳体和所述外油囊之间设有端面密封结构。
所述外壳是由铝合金制成的。
本发明具有的优点和积极效果是：采用高压柱塞泵每转排量固定，配以油箱上的光电传感器可以实现浮力的精确控制；高压柱塞泵自吸油效果差，辅以齿轮泵实现柱塞泵进油升压，可以有效消除气穴和气蚀现象，保证高压柱塞泵有效工作；耐压壳体内抽成负压，回油打开电磁阀通路即可，操作简单，结构紧凑；单向阀反向用实现溢流功能，防止初级增压泵的出油流量大于高压柱塞泵的最大进油流量，有效保护高压柱塞泵，结构紧凑；本发明能够整体集成在Φ180mm×300mm的空间内，最大工作深度可达2000m，可精确控制浮力变化，使得水下滑翔机按照预定轨迹精确航行，实现水下滑翔机向深海发展，满足深海长时序、大纵深的作业需求，可以广泛用于海洋参数远程监测、海洋生物学与生态观测、气候与气象服务的深海水下滑翔机。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的液压原理图。
图中：1、外油囊，2、6、单向阀，3、9、泵驱动电机，4、高压柱塞泵，5、过滤器，7、油箱，8、齿轮泵，10、常闭电磁阀，11、外壳，12、底端光电传感器，13、波纹管式皮囊，14、中段光电传感器，15、移动端盖，16、顶端光电传感器，17、耐压壳体，18、O形圈。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1～图2，一种深海水下滑翔机浮力驱动装置包括安装在耐压壳体17里的油箱7、高压柱塞泵4、齿轮泵8、泵驱动电机3、9、过滤器5、小型常闭电磁阀10、小型单向阀2、6以及安装在耐压壳体17外部的外油囊1，液压原理如图1所示。油箱7包括外壳11、内部波纹管式皮囊13、底端光电传感器12、中段光电传感器14、顶端光电传感器16和移动端盖15。波纹管式皮囊13的一端与外壳11的底端密封固接，另一端与移动端盖15密封固接，移动端盖15滑动连接在外壳11内，能够左右移动，实现进油和排油。上述外壳11为铝合金制成。
外油囊1在耐压壳体17外部，外表面与海水直接接触，其与耐压壳体17通过O形圈18端面密封连接。
外油囊1进油口与高压柱塞泵4出油口相连，高压柱塞泵4进油口和齿轮泵8出油口相连，齿轮泵8进油口和油箱7出油口相连，齿轮泵8出油口经小型单向阀6与油箱7进油口相连做溢流回路，辅以泵驱动电机3、9和过滤器5，共同构成排油回路。外油囊1出油口经小型常闭电磁阀10与油箱7进油口相连，构成进油回路。
当水下滑翔机准备下潜时，小型常闭电磁阀10打开，在内外压差的作用下，液压油从外油囊1流到油箱7。油箱7中油液不断增多，推动波纹管式皮囊13向顶部扩张，当顶端光电传感器16检测到移动端盖15位置时，皮囊13到达预定位置，关闭小型常闭电磁阀10。此时，重力大于浮力，水下滑翔机以固定速度沿锯齿状轨迹下潜。
当水下滑翔机准备上浮时，泵驱动电机3、9分别带动高压柱塞泵4和齿轮泵8工作，液压油经过滤器5和小型单向阀2流入外油囊1。泵驱动电机码盘测出高压柱塞泵4的转动圈数，传给主控***，再乘以高压柱塞泵4每转的固定排量，即可得出排油体积。油箱中油液体积不断减小，使得波纹管式皮囊收缩，当底端光电传感器12检测到移动端盖15位置时，泵驱动电机3、9停止工作。此时，重力小于浮力，水下滑翔机以固定速度沿锯齿状体积上浮。
工作过程中，水下滑翔机可开启泵驱动电机3、9或小型常闭电磁阀10，调节浮力大小，从而调整滑翔机的运动姿态和运动速度，按照预定轨迹航行。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种深海水下滑翔机浮力驱动装置，包括耐压壳体和安装在所述耐压壳体外部的外油囊，其特征在于，该装置还包括安装在耐压壳体内的油箱、高压柱塞泵、齿轮泵、常闭电磁阀；
所述油箱包括与所述耐压壳体固接的外壳，所述外壳内装有波纹管式皮囊，所述波纹管式皮囊的一端与所述外壳的底端密封固接，另一端与移动端盖密封固接，所述移动端盖滑动连接在所述外壳内，所述外壳上安装有底端光电传感器和顶端光电传感器；
所述油箱出油口与所述齿轮泵进油口相连，所述齿轮泵出油口和所述高压柱塞泵进油口相连，所述高压柱塞泵出油口与所述外油囊进油口相连；所述齿轮泵出油口经向其导通的单向阀与所述油箱进油口相连；所述外油囊出油口经常闭电磁阀与所述油箱进油口相连。
2.根据权利要求1所述的深海水下滑翔机浮力驱动装置，其特征在于，所述外壳中部安装有中段光电传感器。
3.根据权利要求1所述的深海水下滑翔机浮力驱动装置，其特征在于，所述耐压壳体和所述外油囊之间设有端面密封结构。
4.根据权利要求1所述的深海水下滑翔机浮力驱动装置，其特征在于，所述外壳是由铝合金制成的。
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