一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法技术方案

本发明专利技术属于液压技术领域，并具体公开了一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法，该浮力调节系统包括内部油箱、外部油囊以及设于内部油箱和外部油囊之间的充油油路和排油油路，充油油路包括通过油路管道依次连接的第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀和液压增压器；排油油路包括通过油路管道连接的第二开关阀和第二液压泵，第二开关阀与液压增压器相连，第二液压泵与内部油箱相连，用于将外部油囊内的油依次经所述液压增压器、第二开关阀及第二液压泵排出至内部油箱中。本发明专利技术解决了现有浮力调节装置无法在全海深条件下工作，质量、体积和功耗偏大、工作范围较低的问题，实现了在体积增加较小情况下大幅度增加输出液压油压力的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法
本专利技术属于液压
，更具体地，涉及一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法。
技术介绍
水下滑翔机是一种新型水下自主观测设备，具有低噪声、低功耗、长航期、远航程、高隐蔽性等特点，国外水下滑翔机技术对我国进行封锁，且产品对我国严格禁运。我国滑翔机技术研究刚刚起步，大力发展深海滑翔机技术将有效缩短与国外先进水平之间的差距，填补国内空白，打破国外技术封锁，对提升我国深远海海洋环境监测能力具有重大意义。浮力调节装置是水下滑翔机的核心部件之一，然而，目前国内外大多数浮力调节装置工作范围较小，无法覆盖全海深(水下0～11000m)，若想提高工作范围，就必须选用更大体积的元器件，其增加了装置的体积和功耗。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法，其将高压液压泵与液压增压器结合用于浮力调节系统中，解决现有浮力调节装置无法在全海深(水下0～11000m)条件下工作，质量、体积和功耗偏大、工作范围较低的技术问题，实现了在体积增加较小的情况下大幅度增加输出液压油的压力，使其能覆盖全海深压力范围0～110MPa。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其包括内部油箱、外部油囊以及设于内部油箱和外部油囊之间的充油油路和排油油路，其中：所述充油油路包括通过油路管道依次连接的第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀和液压增压器，该第一液压泵与所述内部油箱相连，用于将内部油箱内的油依次经所述单向阀、三位四通电磁换向阀和液压增压器供给至外部油囊中；所述内部油箱和三位四通电磁换向阀之间还设置有第一开关阀；所述排油油路包括通过油路管道连接的第二开关阀和第二液压泵，该第二开关阀与所述液压增压器相连，该第二液压泵与所述内部油箱相连，用于将外部油囊内的油依次经所述液压增压器、第二开关阀及第二液压泵排出至内部油箱中。作为进一步优选的，所述液压增压器包括内置第一单向阀、液控单向阀、增压缸、液控换向阀和内置第二单向阀，其中，所述内置第一单向阀入口和出口分别与液压增压器的小端活塞进出油口B1和外部油囊连通，所述液控单向阀的入口和出口分别与三位四通电磁换向阀的B口与外部油囊连通，所述液压增压器的活塞杆处进出油口D与所述三位四通电磁换向阀的A口连通，所述液压增压器的活塞杆处进出油口C、大端活塞进出油口A1分别与液控换向阀的工作回油口B0、工作进油口A0连通，所述液压增压器的小端活塞进出油口B1与内置第二单向阀的出口连通，所述内置第二单向阀的入口与液控换向阀的主进油口P0以及三位四通电磁换向阀的B口连通。作为进一步优选的，所述第一液压泵还连接有直流电机。作为进一步优选的，所述液压增压器的活塞杆处进出油口D与三位四通电磁换向阀A口连通油路中还设置有压力开关，用于控制液控单向阀的反向开启。作为进一步优选的，所述内部油箱内设置有活塞，该活塞连接有磁致伸缩位移传感器。作为进一步优选的，所述内部油箱和外部油囊同轴设置，两者之间设置有安装板。作为进一步优选的，所述第一液压泵和第二液压泵安装在安装板面向内部油箱一侧上，所述液压增压器和三位四通电磁换向阀安装在安装板面向外部油囊一侧上，安装板面向内部油箱的一侧上还设置有集成阀块，该集成阀块用于安装第一开关阀、单向阀和第二开关阀。作为进一步优选的，所述安装板与所述内部油箱之间还设置有支撑瓦片。按照本专利技术的另一方面，提供了一种全海深水下滑翔机的浮力调节方法，其包括如下步骤：S1外部油囊的充油过程S11开启第一开关阀、直流电机，直流电机带动第一液压泵运动将油液从内部油箱中经第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的T口、第一单向阀回油至内部油箱；S12当直流电机达到额定转速后，关闭第一开关阀，油液从内部油箱经第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的B口、液压增压器进入外部油囊；S13向外部油囊充油过程中，采集内部油箱活塞的位移值以计算出外部油囊中油液的体积，当外部油囊中油液的体积达到预设体积后充油结束，关闭三位四通电磁换向阀和直流电机；S2外部油囊的排油过程S21开启第一开关阀、直流电机，直流电机带动第一液压泵运动将油液从内部油箱中经第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的T口、第一单向阀回油至内部油箱；S22当直流电机达到额定转速后，关闭第一开关阀，油液从内部油箱经第一液压泵、单向阀、三位四通电磁换向阀的P口、三位四通电磁换向阀的A口进入液压增压器中，当三位四通电磁换向阀A口与液压增压器之间油路的压力达到预设压力后，使液压增压器中的液控单向阀反向开启；S23关闭直流电机、三位四通电磁换向阀，开启第二开关阀、第二液压泵，油液从外部油囊经液控单向阀、第二单向阀、第二液压泵进入外部油箱；S24向内部油箱排油过程中，采集内部油箱活塞的位移值以计算出外部油囊中油液的体积，当外部油囊中油液的体积达到预设体积后排油结束，关闭第二液压泵和第二开关阀。作为进一步优选的，步骤S12中油液在液压增压器中的流向具体为：当外部油囊所处的环境水压小于第一液压泵的最大工作压力时，从三位四通电磁换向阀B口排出的油液经液控单向阀进入外部油囊中；当外部油囊所处的环境水压大于第一液压泵的最大工作压力时，采用如下步骤进行油液控制：1)从三位四通电磁换向阀B口排出的油液经内置第二单向阀，从液压增压器的小端活塞进出油口B1进入增压缸小端活塞上部分，当油液充满小端活塞上部分时，液控换向阀切换至上位，使三位四通电磁换向阀B口排出的油液从液控换向阀的主进油口P0进、工作进油口A0出，经增压缸的大端活塞进出油口A1进入增压缸大端活塞的下部分，以此使大端活塞向上移动，进而使得小端活塞上部分的油液经内置第一单向阀流入外部油囊中，当小端活塞到达顶部极限位置后，液控换向阀切换回下位；2)重复步骤1)，使得三位四通电磁换向阀B口的油液不断进入外部油囊中；作为进一步优选的，步骤S22中油液在液压增压器中的流向具体为：三位四通电磁换向阀A口排出的油液经增压缸的活塞杆处进出油口D进入大端活塞的上部，大端活塞下部的油液依次经液控换向阀的工作进油口A0、工作回油口B0、增压缸的活塞杆处进出油口C返回至大端活塞的上部，当大端活塞下移至底部后，活塞杆处进出油口D所在的油路压力开始上升，当压力增大至预设压力后，压力开关开启使得液控单向阀反向开启。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.本专利技术采用液压泵与液压增压器组合方式，以通过充排油改变油囊排水体积，实现了在体积增加较小的情况下大幅度增加输出液压油的压力，使其能覆盖全海深压力范围0～110MPa。2.本专利技术采用模块化设计，除内部油箱和外部油囊需根据要求体积研制外，其他各个部分元件都为小型化和轻量化，且都集成安装在安装板上，充分利用内部空间结构，压缩占用体积，从而降低了整个装置的质量与体积；3.本专利技术液压元件的连接采用集成阀块的形式，结构紧凑，在一定程度上节省了空间，进一步缩小了装置的体积，同时减少了液压油管的使用，从而提高了连接的可靠性。4.本专利技术采用第二液压泵和第一液压泵两种型号液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，包括内部油箱(2)、外部油囊(14)以及设于内部油箱(2)和外部油囊(14)之间的充油油路和排油油路，其中：所述充油油路包括通过油路管道依次连接的第一液压泵(18)、单向阀(7)、三位四通电磁换向阀(15)和液压增压器(11)，该第一液压泵(18)与所述内部油箱(2)相连，用于将内部油箱(2)内的油依次经所述单向阀(7)、三位四通电磁换向阀(15)和液压增压器(11)供给至外部油囊(14)中；所述内部油箱(2)和三位四通电磁换向阀(15)之间还设置有第一开关阀(6)；所述排油油路包括通过油路管道连接的第二开关阀(8)和第二液压泵(19)，该第二开关阀(8)与所述液压增压器(11)相连，该第二液压泵(19)与所述内部油箱(2)相连，用于将外部油囊(14)内的油依次经所述液压增压器(11)、第二开关阀(8)及第二液压泵(19)排出至内部油箱(2)中。

【技术特征摘要】
1.一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，包括内部油箱(2)、外部油囊(14)以及设于内部油箱(2)和外部油囊(14)之间的充油油路和排油油路，其中：所述充油油路包括通过油路管道依次连接的第一液压泵(18)、单向阀(7)、三位四通电磁换向阀(15)和液压增压器(11)，该第一液压泵(18)与所述内部油箱(2)相连，用于将内部油箱(2)内的油依次经所述单向阀(7)、三位四通电磁换向阀(15)和液压增压器(11)供给至外部油囊(14)中；所述内部油箱(2)和三位四通电磁换向阀(15)之间还设置有第一开关阀(6)；所述排油油路包括通过油路管道连接的第二开关阀(8)和第二液压泵(19)，该第二开关阀(8)与所述液压增压器(11)相连，该第二液压泵(19)与所述内部油箱(2)相连，用于将外部油囊(14)内的油依次经所述液压增压器(11)、第二开关阀(8)及第二液压泵(19)排出至内部油箱(2)中。2.如权利要求1所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述液压增压器(11)包括内置第一单向阀(11-1)、液控单向阀(11-2)、增压缸(11-3)、液控换向阀(11-4)和内置第二单向阀(11-5)，其中，所述内置第一单向阀(11-1)入口和出口分别与液压增压器(11)的小端活塞进出油口B1和外部油囊(14)连通，所述液控单向阀(11-2)的入口和出口分别与三位四通电磁换向阀(15)的B口与外部油囊(14)连通，所述液压增压器(11)的活塞杆处进出油口D与所述三位四通电磁换向阀(15)的A口连通，所述液压增压器(11)的活塞杆处进出油口C、大端活塞进出油口A1分别与液控换向阀(11-4)的工作回油口B0、工作进油口A0连通，所述液压增压器(11)的小端活塞进出油口B1与内置第二单向阀(11-5)的出口连通，所述内置第二单向阀(11-5)的入口与液控换向阀(11-4)的主进油口P0以及三位四通电磁换向阀(15)的B口连通。3.如权利要求1所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述第一液压泵(18)还连接有直流电机(20)。4.如权利要求1所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述液压增压器(11)的活塞杆处进出油口D与三位四通电磁换向阀(15)A口连通油路中还设置有压力开关(12)，用于控制液控单向阀(11-2)的反向开启。5.如权利要求1所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述内部油箱(2)内设置有活塞(3)，该活塞(3)连接有磁致伸缩位移传感器(5)。6.如权利要求1-5任一项所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述内部油箱(2)和外部油囊(14)同轴设置，两者之间设置有安装板(10)。7.如权利要求6所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述第一液压泵(18)和第二液压泵(19)安装在安装板(10)面向内部油箱(2)一侧上，所述液压增压器(11)和三位四通电磁换向阀(15)安装在安装板(10)面向外部油囊(14)一侧上，安装板(10)面向内部油箱(2)的一侧上还设置有集成阀块(9)，该集成阀块(9)用于安装第一开关阀(6)、单向阀(7)和第二开关阀(8)。8.如权利要求6或7所述的全海深水下滑翔机的浮力调节系统，其特征在于，所述安装板(10)与所述内部油箱(2)之间还设置有支撑瓦片(21)。9.一种全海深水下滑翔机的浮力调节方法，其特征在于，包括如下步骤：S1外部油囊的充油过程S11开启第一开关阀(6)、直流电机(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨钢，李宝仁，傅晓云，杜经民，高隆隆，张建星，邹达明，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42