[发明专利]一种双向容积式浮力调节装置及其测试装置与测试方法

权利要求书

1.一种双向容积式浮力调节装置，包括主体固定筒、调节模块、控制模块，其特征在于，所述调节模块包括第一调节模块和第二调节模块，第一调节模块包括第一伸缩筒、第一封盖、第一波纹管和第一电动推杆，第二调节模块包括第二伸缩筒、第二封盖、第二波纹管和第二电动推杆；所述主体固定筒两端开口，所述第一伸缩筒设置于主体固定筒一端开口内，第一伸缩筒相对于主体固定筒滑动，第一伸缩筒外端安装第一封盖；所述第一波纹管包裹在第一伸缩筒与主体固定筒外，用于第一伸缩筒与主体固定筒之间的密封；所述第一电动推杆输出端与第一伸缩筒连接，第一电动推杆另一端与主体固定筒固定连接；第一调节模块和第二调节模块结构相同且对称设置于主体固定筒上；所述第二伸缩筒设置于主体固定筒另一端开口内，第二伸缩筒相对于主体固定筒滑动，第二伸缩筒外端安装第二封盖；所述第二波纹管包裹在第二伸缩筒与主体固定筒外，用于第二伸缩筒与主体固定筒之间的密封；所述第二电动推杆输出端与第二伸缩筒连接，第二电动推杆另一端与主体固定筒固定连接；

所述控制模块用于控制第一电动推杆和第二电动推杆，所述第一电动推杆和第二电动推杆相互独立工作。

2.根据权利要求1所述的双向容积式浮力调节装置，其特征在于，所述第一电动推杆的固定端与第二伸缩筒之间设有第二拉绳传感器；所述第二电动推杆的固定端与第一伸缩筒之间设有第一拉绳传感器。

3.根据权利要求1所述的双向容积式浮力调节装置，其特征在于，所述控制模块包括两个接近开关，所述两个接近开关分别为第一接近开关和第二接近开关，两个接近开关与主体固定筒固定连接，所述第一接近开关的感应面感应第一伸缩筒，所述第二接近开关的感应面感应第二伸缩筒。

4.根据权利要求1所述的双向容积式浮力调节装置，其特征在于，所述第一封盖和第二封盖均设置水密接插件，所述水密接插件用于浮力调节装置内部装置与外部的电连接和信号连接。

5.根据权利要求1所述的双向容积式浮力调节装置，其特征在于，所述第一电动推杆和第二电动推杆均包括霍尔传感器，所述霍尔传感器用于采集电动推杆电机的转速，并将采集的数据传输给控制模块。

6.一种适用于如权利要求1-5中任一项所述的浮力调节装置的测试装置，其特征在于，包括实验支架、容纳于实验支架内的浮力测试平台、力矩测试平台；所述实验支架与浮力测试平台两侧之间连接拉压传感器，所述浮力测试平台设置延伸方向平行于两个拉压传感器所在对称面的旋转轴，且旋转轴延伸方向与浮力测试平台底面平行，所述力矩测试平台通过旋转轴与浮力测试平台连接，且力矩测试平台以旋转轴为轴相对于浮力测试平台转动，所述力矩测试平台所在平面通过旋转轴延伸方向所在直线分为两侧，分别为测试平台第一侧和测试平台第二侧，所述测试平台第一侧与浮力测试平台之间连接拉压传感器；

对浮力调节装置进行测试时，所述浮力调节装置固定于力矩测试平台，浮力调节装置的第一调节模块位于测试平台第一侧，浮力调节装置第二调节模块位于测试平台第二侧，且所述第一调节模块和第二调节模块的对称轴线与旋转轴在同一竖直平面内。

7.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述实验支架设置竖直滑轨，滑轨上设置滑块，所述浮力测试平台与滑块固定连接。

8.根据权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述浮力测试平台和力矩测试平台设置浮力调节块。

9.一种使用如权利要求6-8中任一项所述测试装置的测试方法，其特征在于，包括陆上实验与水中实验，将浮力调节装置固定在测试装置上，调节浮力调节装置的调节模块，读取拉压传感器示数，通过拉压传感器示数得出浮力调节装置实际参数，将实际参数与浮力调节装置理论计算得出的数值对比；

所述陆上实验包括以下步骤：

（11）旋转调平支脚，使实验支架水平，然后将浮力调节装置固定在力矩测试平台上，此时根据第一拉压传感器和第二拉压传感器读数的变化值得出浮力调节装置的重量；

（12）实验一：第二伸缩筒保持初始位置，控制第一伸缩筒向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际整体力矩变化量；

（13）实验二：第一伸缩筒保持初始位置，控制第二伸缩筒向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际整体力矩变化量；

（14）实验三：控制第一伸缩筒和第二伸缩筒同时向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际整体力矩变化量；

（15）实验四：在第一伸缩筒和第二伸缩筒已经向外移动了相同距离情况下，控制第一伸缩筒和第二伸缩筒同时向同一方向移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际整体力矩变化量；

（16）将四组实验在理论计算与实验中设置相同情况和相同位移量时，对比实验得出的实际整体力矩变化量与理论计算得出的整体力矩变化量，验证浮力调节装置理论计算的可靠性；

所述水中实验包括以下步骤：

（21）将测试装置放入水中，当水面没过浮力调节装置后，在力矩测试平台上添加浮力调节块以消除平台两侧力矩差，使第三拉压传感器读数为零；同时在浮力测试平台上添加浮力调节块以抵消平台及装置的重力，使第一拉压传感器和第二拉压传感器的读数为零；

（22）实验一：第二伸缩筒保持初始位置，控制第一伸缩筒向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际浮力和浮力矩；

（23）实验二：第一伸缩筒保持初始位置，控制第二伸缩筒向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际浮力和浮力矩；

（24）实验三：控制第一伸缩筒和第二伸缩筒同时向外移动理论计算中设置的位移量，记录不同位移量下的第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器读数变化量，得出装置实际浮力和浮力矩；

（25）实验四：在第一伸缩筒和第二伸缩筒已经向外移动了相同距离情况下，控制第一伸缩筒和第二伸缩筒同时向同一方向移动，记录不同位移量下的第一拉压传感器、第二拉压传感器、第三拉压传感器读数变化量；

（26）前三组实验结束后，将实验在理论计算与实验中设置相同情况和相同位移量X时，对比实验得出的装置实际浮力和浮力矩与理论计算得出的浮力和浮力矩，验证浮力调节装置理论计算的可靠性；

（27）第四组实验如果第一拉压传感器和第二拉压传感器变化量不大，而第三拉压传感器读数明显变化，则验证了浮力调节装置浮力不变，而重心相较于初始状态发生偏移。