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