一种新型深海潜水器浮力调节装置的制作方法

本实用新型涉及深海探测装备领域，更具体的说，是涉及一种新型深海潜水器浮力调节装置。

背景技术：

深海潜水器是海洋环境自动观测平台，是现代海洋环境立体监测系统的重要组成部分。将潜水器投放到海洋中，在海水中做剖面运动，在上浮过程中采集海水数据；潜水器采用浮力调节装置作为驱动装置，通过改变自身体积改变所受浮力大小，实现下潜和上浮；浮力调节装置是潜水器稳定运行的关键部件；深海潜水器采用压载舱一般为球形，内部空间有限，搭载电池数量少，如何减少能量消耗是我们面临的一个重要问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种新型深海潜水器浮力调节装置，能够降低深海潜水器的能量消耗和降低成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型深海潜水器浮力调节装置，由装置本体构成，所述装置本体包括直流电机、柱塞泵、单向阀、蓄能器组、二位二通电磁阀、外油囊，所述外油囊设置于真空压载舱外部，其余部件均设置于真空压载舱内部；

所述直流电机与柱塞泵通过联轴器连接，所述柱塞泵的出油口与单向阀入口连接，所述单向阀出口分别与二位二通电磁阀和蓄能器组相连，所述柱塞泵的进油口分别与外油囊和二位二通电磁阀相连。

所述蓄能器组由低压蓄能器和高压蓄能器并联构成，充当内油缸。

所述直流电机和二位二通电磁阀均由电池包供电，所述电池包设置于真空压载舱内部。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

在下潜阶段，柱塞泵进油口和出油口之间压差低，降低电力消耗，降低了柱塞泵的耐压要求；二位二通电磁阀的进油端口和出油端口之间的压差低，耐压性能要求降低；可以提高二位二通电磁阀和柱塞泵可靠性和密封性，节约设计成本；上浮阶段回油压差小，可以有效的控制回油速度。

相较于常规浮力调节装置，本装置在下潜过程柱塞泵排油，上浮过程柱塞泵不工作；柱塞泵和二位二通电磁阀的压差小，可以提高二位二通电磁阀和柱塞泵可靠性和密封性，降低二位二通电磁阀和柱塞泵的耐压要求，降低设计成本；排油过程中，电机消耗能量少；回油过程中，回油压差小，回油速度易控制；悬停深度易控制。

附图说明

图1为本实用新型深海潜水器浮力调节装置的原理图。

图2为本实用新型深海潜水器浮力调节装置的三维布置图。

附图标记：1直流电机；2柱塞泵；3单向阀；4低压蓄能器；

5高压蓄能器；6二位二通电磁阀；7外油囊；8电池包；9真空压载舱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种新型深海潜水器浮力调节装置，包括直流电机1、柱塞泵2、单向阀3、蓄能器组、二位二通电磁阀6、外油囊7，所述外油囊7设置于真空压载舱9外部，其余部件均设置于真空压载舱9内部，所述蓄能器组由低压蓄能器4和高压蓄能器5并联构成，充当内油缸。所述直流电机1与柱塞泵2通过联轴器连接，所述柱塞泵2的出油口与单向阀3入口相连，所述单向阀3出口分别与二位二通电磁阀6和蓄能器组相连，所述柱塞泵2的进油口分别与外油囊7和二位二通电磁阀6相连。上述各部件之间彼此连接均采用高压管路。所述直流电机1和二位二通电磁阀6均由电池包8供电，所述电池包8设置于真空压载舱9内部。

其中，直流电机1、柱塞泵2、单向阀3、二位二通电磁阀6、低压蓄能器4、高压蓄能器5、外油囊7及高压管路作为排油系统；二位二通电磁阀6、外油囊7、高压管路、低压蓄能器4、高压蓄能器5也可作为回油系统。

本实用新型深海潜水器浮力调节装置，可应用于4000米剖面浮标，通过改变外油囊7的体积使浮标实现下潜和上浮。柱塞泵2的进油口与出油口压差小，降低了柱塞泵2的耐压性，节约能耗，柱塞泵2为轴向柱塞泵。

下潜过程为排油过程：剖面浮标在海水表面处于配平状态，此时，直流电机1断电，二位二通电磁阀6处于断电，处于关闭位置；要使浮标下潜，直流电机1上电，带动柱塞泵2旋转，柱塞泵2将液压油从外油囊7吸入到柱塞泵2，再流经单向阀3进入蓄能器组(内油缸)，开始阶段，液压油排入到低压蓄能器4中，外油囊油量减少，剖面浮标浮力减小，浮标下潜，下潜到对应深度后继续排油，当低压蓄能器4储存满时，使液压油进入高压蓄能器5，直至外油囊油量达到设定油量，剖面浮标达到指定深度，停止排油，直流电机1断电，达到下潜深度时，处于悬浮状态；此过程中二位二通电磁阀6始终处于关闭状态，外油囊7油量减小，剖面浮标体积减小，浮力减小，剖面浮标下潜。在整个下潜的过程中使用阶段排油的方法，例如先排10ml，等剖面浮标下潜到对应深度后，再排10ml，循环上述过程，直至剖面浮标下潜到指定深度。

上浮过程为回油过程：剖面浮标在水下4000米处悬停，此时二位二通电磁阀6处于关闭状态；要使浮标上浮，需增加浮力，即增加剖面浮标的体积，直流电机1断电，二位二通球阀6上电，处于开通状态，剖面浮标处于最大深度位置，高压蓄能器5中的压力大于海水环境压力，在压差的作用下，高压蓄能器5中的液压油流经二位二通电磁阀6的p口、a口进入外油囊7中，外油囊7体积变大，剖面浮标浮力增加，开始上浮，上浮的过程中所受海水环境压力逐渐减小，同时蓄能器组的压力也逐渐减小，当高压蓄能器5中的液压油全部排入到外油囊7中之后，当剖面浮标上浮至对应深度时，低压蓄能器4中的液压油开始流经二位二通电磁阀6的p口、a口进入到外油囊，直至外油囊7油量到达设定值时，二位二通电磁阀6断电，处于关闭状态，外油囊7体积停止胀大，剖面浮标继续上浮至水面。

尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

技术特征：

1.一种新型深海潜水器浮力调节装置，由装置本体构成，其特征在于，所述装置本体包括直流电机(1)、柱塞泵(2)、单向阀(3)、蓄能器组、二位二通电磁阀(6)、外油囊(7)，所述外油囊(7)设置于真空压载舱(9)外部，其余部件均设置于真空压载舱(9)内部；

所述直流电机(1)与柱塞泵(2)通过联轴器连接，所述柱塞泵(2)的出油口与单向阀(3)入口连接，所述单向阀(3)出口分别与二位二通电磁阀(6)和蓄能器组相连，所述柱塞泵(2)的进油口分别与外油囊(7)和二位二通电磁阀(6)相连。

2.根据权利要求1所述的新型深海潜水器浮力调节装置，其特征在于，所述蓄能器组由低压蓄能器(4)和高压蓄能器(5)并联构成，充当内油缸。

3.根据权利要求1所述的新型深海潜水器浮力调节装置，其特征在于，所述直流电机(1)和二位二通电磁阀(6)均由电池包(8)供电，所述电池包(8)设置于真空压载舱(9)内部。

技术总结
本实用新型公开了一种新型深海潜水器浮力调节装置，包括直流电机、柱塞泵、单向阀、蓄能器组、二位二通电磁阀、外油囊，所述外油囊设置于真空压载舱外部，其余部件均设置于真空压载舱内部；直流电机与柱塞泵通过联轴器连接，所述柱塞泵的出油口与单向阀入口连接，所述单向阀出口分别与二位二通电磁阀和蓄能器组相连，所述柱塞泵的进油口分别与外油囊和二位二通电磁阀相连。本实用新型用于深海潜水器，是潜水器实现下潜和上浮的驱动装置，能够降低深海潜水器的能量消耗和降低成本。

技术研发人员：李醒飞;赵艳龙;杨少波;李洪宇;郑崇伟;徐佳毅;刘明聪
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2020.10.21
技术公布日：2021.08.20