[发明专利]一种海水泵控制变容积浮力调节系统及方法

说明书

本发明公开了一种海水泵控制变容积浮力调节系统，其特征在于：包括泵端过滤器、海水泵、电机、单向阀、溢流阀、异径液缸、常闭式电磁开关阀和缸端过滤器；异径液缸包括大径腔A、空腔B、小径腔C及空腔B处连接大径腔A和小径腔C的活塞；大径腔A与缸端过滤器连接，缸端过滤器与海洋环境接通；小径腔C分别连接单向阀、溢流阀和常闭式电磁开关阀，海水泵的入口与泵端过滤器连接，海水泵的出口与单向阀连接，泵端过滤器、溢流阀的出口、常闭式电磁开关阀都与海洋环境接通。本发明通过控制异径液缸的活塞运动，使其排水体积产生变化，从而实现浮力调节，具有系统结构简单、能耗低的独特优势。

技术领域

本发明属于潜水器领域，具体涉及一种海水泵控制变容积浮力调节系统及方法。

背景技术

潜水器在海洋中进行勘探、科考等作业时，会因取样、海水密度变化等因素造成浮力和重力的失衡。为确保潜水器正常作业所需的稳定状态，浮力调节系统通过改变潜水器自身的平均密度，完成对潜水器浮力的补偿。

目前大部分的潜水器为实现浮力补偿采用的浮力调节方法大致分为两种：一是在保证装置重量不变的情况下，通过改变浮力油囊的体积，装置的排水体积产生变化，达到装置平均密度发生改变的目的；例如，公告号为CN109334926B的发明专利公开了一种全海深水下滑翔机的浮力调节系统及方法，采用泵和液压增压器增加输出液压油压力，完成液压油从内部油箱向外部油囊的转移，实现浮力调节。二是在保证装置排水体积不变的前提下，通过吸入和排出海水，装置的重量得以改变，实现潜水器平均密度产生变化的目标。例如，公告号为CN208993904U的实用新型专利公开了一种基于双向海水泵的浮力调节系统，采用双向海水泵正反转调节可调压载舱内海水的体积，实现浮力调节。

然而，目前的浮力调节系统无论是通过改变潜水器的体积还是重量实现平均密度的调节，其液压系统都较为复杂，都需要一个能承受水深压力的耐压仓。而且在整个工作过程中，泵需要持续为系统供能。这些问题给系统的轻小型化和能耗的降低都带来了较大的难度。因此，简化和改进传统浮力调节方式成为浮力调节系统轻小型化必然趋势。

发明内容

针对目前浮力调节技术的缺陷和改进需求之一，本发明提供了一种海水泵控制变容积浮力调节系统及方法，充分利用了海深压力，采用海水泵和常闭式电磁开关阀的搭配控制，实现异径液缸排水体积的精确调节，完成了浮力调节的目标，解决了现有浮力调节系统轻小型化困难的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种海水泵控制变容积浮力调节系统，包括泵端过滤器、海水泵、电机、单向阀、溢流阀、异径液缸、常闭式电磁开关阀和缸端过滤器；

所述异径液缸包括大径腔A、空腔B、小径腔C及空腔B处连接大径腔A和小径腔C的活塞；

所述大径腔A与缸端过滤器连接，所述缸端过滤器与海洋环境接通；

所述小径腔C分别连接单向阀的出口、溢流阀的入口和常闭式电磁开关阀，所述海水泵的入口与泵端过滤器连接，所述海水泵的出口与单向阀的入口连接，所述单向阀的出口分别连接小径腔C、溢流阀的入口和常闭式电磁开关阀，所述泵端过滤器、溢流阀的出口、常闭式电磁开关阀都与海洋环境接通；海水泵连有电机。

优选地，所述异径液缸内的活塞使用格莱圈密封。

为实现上述目的，按照本发明的另一方面，还提供了一种如前所述的海水泵控制变容积浮力调节系统减小浮力的方法，包括如下步骤：

开启常闭式电磁开关阀，异径液缸的大径腔A和小径腔C皆与海洋环境连通，水深压力直接作用在活塞端面，活塞向小径腔C运动，系统开始工作；

异径液缸的活塞向小径腔C运动过程中，大径腔A经缸端过滤器从海洋环境中吸水，小径腔C通过开启的常闭式电磁开关阀向海洋环境排水，整个异径液缸的排水体积不断变小，异径液缸中空腔B内气体压力逐渐升高，浮力持续减小；