一种水下无人潜器浮力调节装置的制作方法

1.本实用新型涉及海洋探测装备技术领域，具体涉及一种水下无人潜器浮力调节装置。


背景技术：

2.水下滑翔机、argos剖面浮标等水下潜器是常见的海洋探测设备。浮力调节装置是这些水下潜器的主要动力部件，其通过调节液压油在外皮囊和内油箱之间置换，从而调节水下潜器的浮力，使其下潜和上浮，不需要外加其他动力装置，使其能耗低，续航时间长。
3.水下潜器在实际应用中，需要根据任务要求处于悬停状态，这有利于延长水下潜器续航时间，并有效降低自身噪声，提高有效探测范围。现有技术中，往往是根据多次下水的经验值确定水下潜器在目标深度的悬停浮力，从而计算出需要的回油量，水下潜器下潜时，通过浮力调节装置中的低压电磁阀实现回油，达到预设回油量时停止，实现水下潜器在目标深度悬停；然而，由于低压电磁阀为大口径电磁阀，单位时间内回油量大，精度不高，在实际应用中，水下潜器往往无法达到目标深度，可靠性较差。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种能够精准回油的水下无人潜器浮力调节装置。
5.本实用新型所采用的技术方案是：
6.一种水下无人潜器浮力调节装置，包括内油箱、外皮囊以及连接在内油箱与外皮囊之间的排油系统和回油系统；所述排油系统包括电机、液压泵和排油油路，所述液压泵与所述电机输出轴连接，所述液压泵的进油口与内油箱连接，所述液压泵的出油口通过排油油路与外皮囊连接；所述回油系统包括回油油路和低压电磁阀，所述低压电磁阀的进油口通过回油油路与外皮囊连接，所述低压电磁阀的出油口与内油箱连接；所述回油系统还包括高压电磁阀，该高压电磁阀与所述低压电磁阀并联在所述回油油路上。
7.进一步，还包括阀块体，所述阀块体上设有接头，所述排油油路和回油油路均设置在所述阀块体内，所述液压泵、高压电磁阀和低压电磁阀均安装在所述阀块体上、且分别与对应的排油油路和回油油路连接，所述排油油路和回油油路通过所述接头与所述内油箱连接。
8.进一步，还包括过滤器，该过滤器为插装式过滤器，该插装式过滤器插入所述阀块体内、且与所述阀块体螺纹连接，并位于所述液压泵与排油油路之间。
9.进一步，所述插装式过滤器包括过滤器阀体、滤筒、第一密封圈和第二密封圈，所述过滤器阀体内设有油液通道，所述滤筒固定安装在所述过滤器阀体上、且与所述油液通道连通，所述第一密封圈套设在所述过滤器阀体的一端，所述第二密封圈套设在所述过滤器阀体的另一端，所述过滤器阀体上、且位于所述第二密封圈与所述滤筒之间设有装配部，该装配部上设有外螺纹。
10.进一步，沿所述过滤器阀体周向、且位于所述过滤器阀体的一端设有第一沟槽，所述第一密封圈套设在所述第一沟槽内；沿所述过滤器阀体周向、且位于所述第一沟槽与所述装配部之间设有第二沟槽，所述油液通道沿所述过滤器阀体轴向设置，其入口位于所述第二沟槽、并与所述排油油路连接，出口位于过滤器阀体的一端，所述滤筒固定安装在所述第二沟槽内。
11.进一步，所述过滤器阀体的另一端内侧设有凹槽，所述第二密封圈套设在所述过滤器阀体的另一端、且在所述插装式过滤器装配在所述阀块体上后由所述阀块体的端面压入所述凹槽内。
12.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
14.图1为本技术实施例所提供的水下无人潜器浮力调节装置结构示意图；
15.图2为本技术实施例所提供的水下无人潜器浮力调节装置另一方向结构示意图；
16.图3为本技术实施例所提供的水下无人潜器浮力调节装置侧视图；
17.图4为图3的g-g剖视图；
18.图5为图3的h-h剖视图；
19.图6为本技术实施例所提供的过滤器的结构示意图；
20.图7为本技术实施例所提供的过滤器的剖视图。
21.其中，阀块体1、接头2、过滤器3、过滤器阀体31、装配部311、第一头草312、第二沟槽313、油液通道314、滤筒32、第一密封圈33、第二密封圈34、液压泵4、泵架5、电机6、联轴器7、高压电磁阀8、低压电磁阀9、堵头10、接口11、排油油路12、回油油路13。
具体实施方式
22.这里，要说明的是，本实用新型涉及的功能、方法等仅仅是现有技术的常规适应性应用。因此，本实用新型对于现有技术的改进，实质在于硬件之间的连接关系，而非针对功能、方法本身，也即本实用新型虽然涉及一点功能、方法，但并不包含对功能、方法本身提出的改进。本实用新型对于功能、方法的描述，是为了更好的说明本实用新型，以便更好的理解本实用新型。
23.下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
24.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。
25.参见图1～图7，本技术一种水下无人潜器浮力调节装置，包括内油箱、外皮囊以及
连接在内油箱与外皮囊之间的排油系统和回油系统；排油系统包括电机6、液压泵4和排油油路12，液压泵4与电机6输出轴连接，液压泵4的进油口与内油箱连接，液压泵4的出油口通过排油油路12与外皮囊连接；回油系统包括回油油路13和低压电磁阀9，低压电磁阀9的进油口通过回油油路13与外皮囊连接，低压电磁阀9的出油口与内油箱连接；回油系统还包括高压电磁阀8，该高压电磁阀8与低压电磁阀9并联在回油油路13上。
26.当水下无人潜器需要上浮时，电机6驱动液压泵4工作，将液压油从内油箱排入外皮囊中，水下无人潜器排水体积增大，浮力增大，进行上浮运动；当水下无人潜器需要下潜时，通过低压电磁阀9或高压电磁阀8上电工作，使液压油从外皮囊回流入内油箱中，水下无人潜器排水体积减小，浮力减小，进行下潜运动。
27.本技术通过增设高压电磁阀8，该高压电磁阀8与低压电磁阀9并联，在回油时，通过低压电磁阀9可实现快速回油，通过高压电磁阀8可实现精准回油，克服了仅依靠低压电磁阀9因回油量大而精度不高的弊端，可靠性得到大大提高。
28.内油箱和外皮囊的结构均为现有技术，内油箱可采用公开号为cn212766640u公开的波纹管油箱。使用时，内油箱安装在水下无人潜器的耐压舱内，外皮囊安装在浸水舱内；耐压舱内为略低于常压的负压环境，其压力低于浸水舱内压力，使得液压油可在无动力条件下由外皮囊自动回流入内油箱内，减少液压油回流时的能源消耗。
29.排油系统用于将内油箱内的液压油排入外皮囊中，电机6通过泵架5固定在液压泵4上，其输出轴通过联轴器7与液压泵4连接，电机6驱动液压泵4动作，将液压油由内油箱排入外皮囊中。
30.在排油油路12中还可以安装单向阀，使液压油在排油油路12中只能由内油箱流入外皮囊。
31.回油系统用于使外皮囊内的液压油回流入内油箱中，低压电磁阀9和高压电磁阀8并联在回油油路上，低压电磁阀9上电或高压电磁阀8上电工作，实现大油量快速回油或者小油量精准回油。
32.低压电磁阀9为大口径电磁阀，其工作压力为0-1mpa，高压电磁阀8为小口径电磁阀，其工作压力大于1mpa。
33.低压电磁阀9与高压电磁阀8的开启和关闭可由水下无人潜器控制单元控制，调节时，控制单元可根据水下无人潜器当前位置的海水压力情况，控制低压电磁阀9或者高压电磁阀8上电开启。水下无人潜器当前位置的海水压力可通过设置的压力传感器检测获得。
34.为了实时检测内油箱内的当前油量，还包括位移传感器，位移传感器安装在内油箱上以检测内油箱在排油或回油时的位移。该位移传感器可以与控制单元连接，将实时检测的位移值发送给控制单元，便于控制单元实时获取内油箱内的油量。
35.为了进一步保证装置的稳定性，位移传感器为两个，两个位移传感器均与控制单元连接。其中一个位移传感器为主位移传感器，另一个为备用传感器。当主位移传感器数据发生故障时，启用备用位移传感器继续工作，极大降低了因传感器问题造成水下无人潜器无法继续执行任务的风险。
36.本技术还包括阀块体1，阀块体1上设有接头2，排油油路12和回油油路13均设置在阀块体1内，液压泵4、高压电磁阀8和低压电磁阀9均安装在阀块体1上、且分别与对应的排油油路12和回油油路13连接，排油油路12和回油油路13通过接头2与内油箱连接。
37.低压电磁阀9、高压电磁阀8和液压泵4集成为一个阀块，结构简单，维护方便，便于安装和调试。
38.排油油路12和回油油路13为设置在阀块体1上的孔道，不需要额外设置排油或回油管路，排油油路12和回油油路13的尺寸及规格根据需要设置。在阀块体1上设有用于连接内油箱的接头2以及用于连接外皮囊的接口11，排油油路12和回油油路13的一端通过接头2与内油箱连接，另一端通过接口11与外皮囊连接。低压电磁阀9和高压电磁阀8安装在阀块体1上、且并联在回油油路13上，液压泵4安装在阀块体1上、且连接在排油油路12上。
39.阀块体1上仅设置用于连接内油箱的接头2以及用于连接外皮囊的接口11，其他孔道的工艺孔采用堵头10堵紧，防止泄漏，减少了管道的布置和连接，减少了泄漏点。
40.为了对进入液压泵4内的液压油进行过滤，还包括过滤器3，该过滤器3为插装式过滤器，该插装式过滤器插入阀块体1内、且与阀块体1螺纹连接，并位于液压泵4与排油油路12之间。
41.液压油经插装式过滤器过滤后再进入液压泵4，保证了液压泵4的安全。过滤器3采用插装式过滤器，其插入阀块体1内、且与阀块体1螺纹连接即可，装配简单方便，集成度高。
42.具体的，阀块体1上、且位于液压泵4与内油箱之间的排油油路12上具有装配孔，插装式过滤器插入、并螺纹安装在装配孔内。插装式过滤器包括过滤器阀体31、滤筒32、第一密封圈33和第二密封圈34，过滤器阀体31内设有油液通道314，滤筒32固定安装在过滤器阀体31上、且与油液通道314连通，第一密封圈33套设在过滤器阀体31的一端，第二密封圈34套设在过滤器阀体31的另一端，过滤器阀体31上、且位于第二密封圈34与滤筒32之间设有装配部311，该装配部311上设有外螺纹。插装式过滤器通过装配部311上的外螺纹安装在装配孔内，通过在过滤器阀体31上设置两个密封圈，密封性能好。
43.过滤器阀体31为柱状件，其内端的外径小于其外端的外径，整体采用铝合金材质，既保证了轻量化，又具有高压使用性能，最高工作压力可达35mpa。
44.油液通道314沿过滤器阀体31轴向设置，其入口位于过滤器阀体31的侧壁，出口位于过滤器阀体31的内端，滤筒32固定安装在过滤器阀体31上、且覆盖在油液通道314的入口，过滤器阀体31装配到阀块体1后，其内端的入口与排油油路12连通，液压油由过滤器阀体31的入口流入出口，经滤筒32过滤后流出，进入液压泵4。
45.具体的，沿过滤器阀体31周向、且位于过滤器阀体31的内端设有第一沟槽，第一密封圈33套设在第一沟槽内。沿过滤器阀体31周向、且位于第一沟槽与装配部311之间设有第二沟槽313，油液通道314沿过滤器阀体31轴向设置，其入口位于第二沟槽313、并与排油油路12连接，出口位于过滤器阀体31的内端，滤筒32固定安装在第二沟槽313内。
46.第一密封圈33为o型圈，o型圈安装在第一沟槽内，靠近过滤器阀体31的内端，形成过滤器3的第一道密封，使液压油只能经滤筒32过滤后由过滤器阀体31的入口进入油液通道314，并由过滤器阀体31的出口流出至液压泵4。
47.过滤器阀体31的外端内侧设有凹槽，第二密封圈34为ed圈，第二密封圈34套设在过滤器阀体31的外端、且位于凹槽内，并在插装式过滤器装配在阀块体1上后由阀块体1的端面压入凹槽内，形成端面密封结构，为过滤器3的第二道密封，防止液压油从装配孔与过滤器3之间的间隙泄漏。
48.采用上述结构，本技术浮力调节装置集成度高，装配简单方便。
49.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
50.本实用新型的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、系统、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、系统、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

技术特征：
1.一种水下无人潜器浮力调节装置，包括内油箱、外皮囊以及连接在内油箱与外皮囊之间的排油系统和回油系统；所述排油系统包括电机、液压泵和排油油路，所述液压泵与所述电机输出轴连接，所述液压泵的进油口与内油箱连接，所述液压泵的出油口通过排油油路与外皮囊连接；所述回油系统包括回油油路和低压电磁阀，所述低压电磁阀的进油口通过回油油路与外皮囊连接，所述低压电磁阀的出油口与内油箱连接；其特征在于，所述回油系统还包括高压电磁阀，该高压电磁阀与所述低压电磁阀并联在所述回油油路上。2.根据权利要求1所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，还包括阀块体，所述阀块体上设有接头，所述排油油路和回油油路均设置在所述阀块体内，所述液压泵、高压电磁阀和低压电磁阀均安装在所述阀块体上、且分别与对应的排油油路和回油油路连接，所述排油油路和回油油路通过所述接头与所述内油箱连接。3.根据权利要求2所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，还包括过滤器，该过滤器为插装式过滤器，该插装式过滤器插入所述阀块体内、且与所述阀块体螺纹连接，并位于所述液压泵与排油油路之间。4.根据权利要求3所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，所述插装式过滤器包括过滤器阀体、滤筒、第一密封圈和第二密封圈，所述过滤器阀体内设有油液通道，所述滤筒固定安装在所述过滤器阀体上、且与所述油液通道连通，所述第一密封圈套设在所述过滤器阀体的一端，所述第二密封圈套设在所述过滤器阀体的另一端，所述过滤器阀体上、且位于所述第二密封圈与所述滤筒之间设有装配部，该装配部上设有外螺纹。5.根据权利要求4所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，沿所述过滤器阀体周向、且位于所述过滤器阀体的一端设有第一沟槽，所述第一密封圈套设在所述第一沟槽内；沿所述过滤器阀体周向、且位于所述第一沟槽与所述装配部之间设有第二沟槽，所述油液通道沿所述过滤器阀体轴向设置，其入口位于所述第二沟槽、并与所述排油油路连接，出口位于过滤器阀体的一端，所述滤筒固定安装在所述第二沟槽内。6.根据权利要求4所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，所述过滤器阀体的另一端内侧设有凹槽，所述第二密封圈套设在所述过滤器阀体的另一端、且在所述插装式过滤器装配在所述阀块体上后由所述阀块体的端面压入所述凹槽内。7.根据权利要求1所述的水下无人潜器浮力调节装置，其特征在于，还包括位移传感器，位移传感器安装在内油箱上以检测内油箱在排油或回油时的位移。

技术总结
本实用新型公开了一种水下无人潜器浮力调节装置，包括内油箱、外皮囊以及连接在内油箱与外皮囊之间的排油系统和回油系统；排油系统包括电机液压泵和排油油路，液压泵与电机输出轴连接，液压泵的进油口与内油箱连接，液压泵的出油口通过排油油路与外皮囊连接；回油系统包括回油油路和低压电磁阀，低压电磁阀的进油口通过回油油路与外皮囊连接，低压电磁阀的出油口与内油箱连接；回油系统还包括高压电磁阀，该高压电磁阀与低压电磁阀并联在回油油路上；本申请在回油时，通过低压电磁阀可实现快速回油，通过高压电磁阀可实现精准回油，克服了仅依靠低压电磁阀因回油量大而精度不高的弊端，可靠性得到大大提高。可靠性得到大大提高。可靠性得到大大提高。


技术研发人员：王士昌 宋庆月 尹云龙 吴显辉 辛爱学 孙风凯
受保护的技术使用者：北京蔚海明祥科技有限公司
技术研发日：2023.01.05
技术公布日：2023/5/12