本实用新型专利技术属于航海技术领域，具体地说是一种水下航行器浮力调节装置。解决了目前水下航行器浮力调节结构较为复杂、浮力下潜转换不便的问题。本实用新型专利技术通过活塞的移动改变排水体积，当活塞向海水舱的一侧移动时，排出去的水体积变大，航行器自身重力减小，浮力相应变大，航行器上浮；当活塞向远离海水舱的一侧移动时，排出去的水体积变小，航行器自身重力增大，航行器下潜。传感器能测定活塞的位移，将信息发送至控制器，控制器计算排水体积的变化量，可计算出浮力变化。本浮力调节装置属独立结构，用环箍与水下航行器相连，除海水舱与海水接触外，整体属密封结构，安装拆卸操作简单。双向泵的进出油口可以快速切换，操作简单便捷。捷。捷。
【技术实现步骤摘要】
一种水下航行器浮力调节装置
[0001]本技术属于航海
，具体地说是涉及一种水下航行器浮力调节装置。
技术介绍
[0002]水下航行器是一种新型水下机器人，实质为水下无人机，用于人类对海洋坏境的勘测，可以在水下连续航行数月，收集海洋地形、海洋洋流、水温、盐度等相关数据，帮助人类对海洋环境的更进一步认识与勘测。因此，水下航行器作为海洋勘测的一种现代化技术手段，在海洋勘测领域具有重要作用。我国对于水下航行器的研究虽然起步晚，但近几年的发展也是非常迅速的，不断追求航程远、能耗小、自身质量轻、可靠性好等高性能。而水下航行器高性能的实现与其驱动装置紧密相关，水下航行器驱动装置的核心部件就是浮力调节装置，它的性能直接决定了水下航行器的性能，且对航速、航程和可靠性有着重要影响。
[0003]浮力调节装置的主要原理是通过改变排水的体积改变浮力，实现水下航行器的下潜或者上浮。目前改变排水体积的方式有两种，一是通过液压泵或者移动活塞来改变排水体积，二是通过相变材料的热胀冷缩改变排水体积。但是由于海洋环境的复杂性，不同海域温跃层深度的限制，第二种方法还不够成熟。
技术实现思路
[0004]本技术为解决目前水下航行器浮动调节结构较为复杂、操作繁琐以及浮动下潜转换不便的技术问题，提供一种水下航行器浮力调节装置。
[0005]本技术所述一种水下航行器浮力调节装置是采用如下技术方案实现的：包括控制舱以及与控制舱相连接的浮力调节舱；所述浮力调节舱内部由隔板分割为海水舱和浮力舱壳体；所述海水舱一端直接与海水接触并且安装过滤器板，海水舱的另一端安装隔板；所述浮力舱壳体两端分别连接隔板和控制舱；海水舱内活动设有活塞Ⅰ，活塞Ⅰ与隔板形成的密闭腔称为第一油腔；浮力舱壳体内活动设有活塞Ⅱ，活塞Ⅱ与隔板形成的密闭腔称为第二油腔；所述控制舱配设有控制装置，控制装置包括双向泵、驱动双向泵的电机、控制电机的控制器以及供电系统；双向泵的进、出油口通过内外管路分别与第一、第二油腔连通；还包括用于测量活塞Ⅰ和/或活塞Ⅱ位移并与控制器相连接的传感组件。
[0006]本技术浮力调节装置主要是通过活塞的移动改变排水体积，当活塞向靠近海水舱的一侧移动时，排水体积减小，航行器重力变小，重力小于浮力时航行器上浮；当活塞向远离海水舱的一侧移动时，排水体积增大，航行器重力变大，重力大于浮力时，航行器下潜。所述传感组件能够测定活塞的位移，进而将信息发送至控制器，控制器计算排水体积的变化量，可计算出浮力变化。此外，本浮力调节装置属于独立结构，用环箍与水下航行器相连，直接与海水接触，除海水舱与海水接触外，整体属于密封结构，安装拆卸操作简单。通过改变电机转速及转动方向，实现双向泵的进出油口的快速切换，整个系统操作简单便捷。
[0007]进一步的，所述传感组件包括安装在控制舱内的拉线传感器、位移变送器以及安装在活塞Ⅱ朝向控制舱一侧上的拉线接头；拉线接头与拉线传感器之间连接有拉线，拉线
传感器的信号输出端与位移变送器的信号输入端相连接，位移变送器的信号输出端与控制器的信号输入端相连接。
[0008]本技术的活塞Ⅱ通过拉线与位移传感器相连，可以实时精确监控活塞的移动距离，从而计算排水体积的变化量，可计算出浮力变化，进而可以方便根据工作需要调节浮动状态。
[0009]进一步的，控制舱包括安装在浮力舱壳体一侧的控制舱壳体以及位于浮力舱壳体内的第一安装板；控制舱壳体上装有贯穿控制舱壳体内外并与控制器、电机、拉线传感器、位移变送器相连接的水密连接电缆。
[0010]本技术所述装置可以采用与水下航行器通过电缆相连接的方式实现装置内部的供电和信号传输，并完成控制。
[0011]进一步的，控制器配有无线通信装置，供电系统采用蓄电池为控制器、电机、拉线传感器、位移变送器供电。
[0012]本技术所述装置也可以通过无线通信的方式实现控制，并通过蓄电池对装置内的部件供电。
[0013]进一步的，电机采用伺服电机，双向泵采用双向齿轮泵，所述电机输出端与双向齿轮泵的输入端相连接；控制器采用PLC控制器。
[0014]本技术浮力调节装置液压控制系统采用PLC控制，可改变电机的转速以及转动方向，同时双向齿轮泵的进出油口可以互相切换，整体系统操作可控性好、操作简单便捷。
[0015]采用本技术所述的一种水下航行器浮力调节装置实现的浮力调节方法，方案如下：所述方法包括下潜调节方法和上浮调节方法；在航行器下潜时，控制器发出启动命令，电机转动并带动双向泵开始工作，第一油腔的液压油流经双向泵、内外管路最终流入第二油腔，此时，液压油从第一油腔流入第二油腔，在压强差的作用下，两个活塞开始向远离海水舱方向移动，海水舱的排水体积逐渐变大，航行器自身重力逐渐变大，当重力大于浮力时，航行器开始下潜，当航行器下潜至预设最大深度，此时舱体外部的压力最大，活塞Ⅱ移动到最大的位移；
[0016]在航行器上浮时，通过控制器给系统发出反转并启动的命令，电机接收到信号带动双向泵开始工作，此时的双向泵开始反转，之前的进油口变为出油口，出油口变为进油口，此时，液压油从第二油腔流入第一油腔，在压力差的作用下，活塞Ⅰ和活塞Ⅱ都匀速的向海水舱方向移动，海水舱的排水体积变小，重力减小，当重力小于浮力时，航行器开始上浮，直到航行器上浮至水面，上浮工作结束。
[0017]采用本技术具有如下的有益效果：
[0018]1．本技术所述的一种水下航行器浮力调节装置，采用双向齿轮泵，液压油的进出口可以互相切换，液压油也能够循坏使用，操作简单方便，节省能源。
[0019]2．本技术所述的一种水下航行器浮力调节装置，活塞Ⅰ和活塞Ⅱ同步匀速移动，实现水下航行器在上浮和下潜过程中的平稳运行，同时采用拉绳位移传感器精确测量活塞的移动位移，通过位移可以计算出排水体积，从而计算出浮力。
[0020]3．本技术所述的一种水下航行器浮力调节装置，采用PLC控制系统控制电机的转速及转向，可以方便快速的改变转速以及液压油的流动方向。
附图说明
[0021]图1本技术所述水下航行器浮力调节装置的三维效果图。
[0022]图2 为图1的右视结构示意图。
[0023]图3为图2的A
‑
A剖视图。
[0024]图4浮力调节舱的平面结构示意图。
[0025]图5控制舱的右视结构示意图。
[0026]图6为图5的俯视结构示意图。
[0027]图7控制装置的平面结构示意图。
[0028]图8为图7的右侧视图。
[0029]1‑
控制舱；2
‑
浮力调节舱；3
‑
外管路；4
‑
内管路；5
‑
密封垫；6
‑
滤网；7
‑
端盖板；8
‑
过滤器槽板；9
‑
过滤器压板；10
‑
拉线接头；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下航行器浮力调节装置，包括控制舱（1）以及与控制舱（1）相连接的浮力调节舱（2）；其特征在于：所述浮力调节舱（2）内部由隔板（16）分割为海水舱（15）和浮力舱壳体（17）；所述海水舱（15）一端直接与海水接触并且安装过滤器板，海水舱（15）的另一端安装隔板（16）；所述浮力舱壳体（17）两端分别连接隔板（16）和控制舱（1）；海水舱（15）内活动设有活塞Ⅰ（14），活塞Ⅰ（14）与隔板（16）形成的密闭腔称为第一油腔；浮力舱壳体内活动设有活塞Ⅱ（13），活塞Ⅱ（13）与隔板（16）形成的密闭腔称为第二油腔；所述控制舱（1）配设有控制装置，控制装置包括双向泵、驱动双向泵的电机（21）、控制电机（21）的控制器以及供电系统；双向泵的进、出油口通过内外管路分别与第一、第二油腔连通；还包括用于测量活塞Ⅰ和/或活塞Ⅱ位移并与控制器相连接的传感组件。2.如权利要求1所述的一种水下航行器浮力调节装置，其特征在于，所述传感组件包括安装在控制舱（1）内的拉线传感器（26）、位移变送器（29）以及安装在活塞Ⅱ（13）朝向控制舱（1）一侧上的拉线接头（10）；拉线接头（10）与拉线传感器（26）之间连接有拉线，拉线传感器（26）的信号输出端与位移变送器（29）的信号输入端相连接，位移变送器（29）的信号输出端与控制器的信号输入端相连接。3.如权利要求2所述的一种水下航行器浮力调节装置，其特征在于，控制舱（1）包括安装在浮力舱壳体（17）一侧的控制舱壳体（19）以及位于浮力舱壳体（17）内的第一安装板（24）；电机（21）、双向泵均安装在第一安装板（24）上；第一安装板（24）朝向控制舱壳体（19）的一侧还安装有用于固定位移变送器（29）的第二安装板（28）、用于安装控制器的第三安装板（30）以及用于安装拉线传感器（26）的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：任茹娜，谢灵波，牛宏磊，魏金源，宇文倩倩，
申请(专利权)人：西安平阳科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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