[发明专利]一种利用弹簧蓄能的节能型剩余浮力驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋工程系统与装备技术领域，尤其是用于水下滑翔器剩余浮力调节的一种利用弹簧蓄能的节能型剩余浮力驱动装置。

背景技术

剩余浮力驱动装置是水下滑翔器的关键技术和核心部件之一，通过浮力驱动系统调节水下滑翔器的自重或浮力，从而改变水下滑翔机的重力浮力之差，即剩余浮力的变化，从而实现水下滑翔器下的潜或上浮，使之可以利用合理的攻角，在下潜或上浮的过程中获得水平方向的推力。

水下滑翔器是通过调整重力浮力差（剩余浮力）来进行运动，运动过程通过剩余浮力的调整使滑翔器实现下潜和上浮的姿态转换并形成水平推力，如此往复循环形成锯齿形运动状态。

现有技术中的水下滑翔器剩余浮力驱动装置，当水下滑翔器在下潜向上浮转换时的瞬时工作，以及当水下滑翔器到达近水面时由上浮向下潜的姿态转换瞬间，其工作状态中的两种姿态转换都需要电机驱动，其能耗较大，成本高，工作效率低。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中能耗高，成本高等缺点，提供一种利用弹簧蓄能的节能型剩余浮力驱动装置，从而提高其工作效率，具有低能耗、体积小、重量轻、浮力可调的优点。

本发明所采用的技术方案如下：

一种利用弹簧蓄能的节能型剩余浮力驱动装置，包括隔舱壁盖，所述隔舱壁盖一端为非水密舱，位于非水密舱内安装有外油缸，所述隔舱壁盖的另一端为水密舱，位于水密舱内通过液压系统安装内油囊，所述内油囊的一端通过管路系统经过液压系统与外油缸连接。

其进一步技术方案在于：

所述外油缸的安装结构为：所述外油缸通过密封装置连接于隔舱壁盖一端的内螺纹套内，所述外油缸内安装活塞，所述活塞中部通过紧固件安装有导向套，所述导向套内安装弹簧，位于外油缸的端部安装缸盖，所述弹簧的一端与活塞端面抵接，所述弹簧的另一端与安装于缸盖内的调节螺母抵接，所述缸盖上安装有第二接近开关；

位于活塞与缸盖之间的外油缸内还安装有可调节容积的挡圈；

所述内油囊的安装结构为：所述内油囊为气囊式油箱，位于内油囊一端安装有连接管路系统的连接套，位于内油囊的外周安装有外壳，所述外壳的一端通过密封圈与连接套连接，并在连接套的外端通过双螺母锁紧；所述外壳的另一端为敞开式结构，所述外壳壳壁上开有均匀的通孔，并位于外壳壳壁上安装有第一接近开关；

所述液压系统的为：包括电机，所述电机的输出端连接油泵，所述油泵的进口处通过管路与内油囊连接，所述油泵的出口处连接单向阀，所述隔舱壁盖上开有进油孔，所述进油孔处通过管路连接单向阀；所述单向阀出口处通过电磁换向阀与内油囊连接；位于油泵的出口处与内油囊之间还连接有溢流阀，还包括控制电磁换向阀工作的压力传感器。

本发明的有益效果如下：

本发明具有高效率、低能耗，体积小、重量轻，浮力可调的特点。

本发明采用液压模块化设计，并通过弹簧蓄能复位功能，实现剩余浮力的调节，从而实现水下滑翔器的下潜或上浮。本发明适用于在各类无动力和有动力水下滑翔器上应用。

本发明所述的剩余浮力驱动电机工作状态仅限于水下滑翔器在下潜向上浮转换时瞬时工作，而当水下滑翔器到达近水面时由上浮向下潜的姿态转换瞬间其电机是不工作的，而是依靠弹簧的推力推动活塞来实现剩余浮力的调整。而现有技术中的剩余浮力驱动装置在两种姿态转换过程中电机都需要工作，所以本发明与现有技术中的剩余浮力驱动装置相比可节约能耗大于30%。

（1）高效率、低能耗

利用弹簧蓄能的节能型剩余浮力驱动装置最大的优点是高效率、低能耗。

对于水下滑翔器来讲，综合功耗是主要性能指标，本发明在下潜转换过程利用了弹簧复位来驱动，无需启功电机，节约了一半的能耗，而电机的工作时间很短，它只须在滑翔器转换上浮状态时工作，电机和电磁换向阀在上浮或下潜过程中都不在通电状态下不需供电，大大节约了耗能。

（2）体积小、重量轻

另外，由于水下滑翔器的空间有限，以及重心平衡调节的要求，使得其剩余浮力驱动装置必须具备体积小、重量轻的特点，本发明直接采用标准蓄能器气囊作为油箱，利用软质气囊可折叠变形的原理解决了油箱油液变化产生的容积变化，同时去除了蓄能器外壳，本发明所述内油囊的外壳一端为敞开式结构，并在其壳壁上开有均匀的通孔，大大减轻了装置的体积和重量，同时系统管路结构采用了模块化设计，结构紧凑。

（3） 剩余浮力容积的可调性

本发明在外油缸的缸盖与活塞之间安装挡圈，挡圈的位置可调，即可实现油缸容积的改变，从而方便实现在陆上进行剩余浮力容量的调节。

附图说明