[發(fā)明專利]一種利用彈簧蓄能的節(jié)能型剩余浮力驅(qū)動裝置

有效

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• 申請日: 2013-07-11
• 公開（公告）號: CN103350749A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 朱建良;張華;張波;陳魯愚
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七○二研究所
• 主分類號: B63G8/22
• 分類號: B63G8/22
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發(fā)明涉及海洋工程系統(tǒng)與裝備技術領域，尤其是用于水下滑翔器剩余浮力調(diào)節(jié)的一種利用彈簧蓄能的節(jié)能型剩余浮力驅(qū)動裝置。

背景技術

剩余浮力驅(qū)動裝置是水下滑翔器的關鍵技術和核心部件之一，通過浮力驅(qū)動系統(tǒng)調(diào)節(jié)水下滑翔器的自重或浮力，從而改變水下滑翔機的重力浮力之差，即剩余浮力的變化，從而實現(xiàn)水下滑翔器下的潛或上浮，使之可以利用合理的攻角，在下潛或上浮的過程中獲得水平方向的推力。

水下滑翔器是通過調(diào)整重力浮力差（剩余浮力）來進行運動，運動過程通過剩余浮力的調(diào)整使滑翔器實現(xiàn)下潛和上浮的姿態(tài)轉(zhuǎn)換并形成水平推力，如此往復循環(huán)形成鋸齒形運動狀態(tài)。

現(xiàn)有技術中的水下滑翔器剩余浮力驅(qū)動裝置，當水下滑翔器在下潛向上浮轉(zhuǎn)換時的瞬時工作，以及當水下滑翔器到達近水面時由上浮向下潛的姿態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間，其工作狀態(tài)中的兩種姿態(tài)轉(zhuǎn)換都需要電機驅(qū)動，其能耗較大，成本高，工作效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術中能耗高，成本高等缺點，提供一種利用彈簧蓄能的節(jié)能型剩余浮力驅(qū)動裝置，從而提高其工作效率，具有低能耗、體積小、重量輕、浮力可調(diào)的優(yōu)點。

本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種利用彈簧蓄能的節(jié)能型剩余浮力驅(qū)動裝置，包括隔艙壁蓋，所述隔艙壁蓋一端為非水密艙，位于非水密艙內(nèi)安裝有外油缸，所述隔艙壁蓋的另一端為水密艙，位于水密艙內(nèi)通過液壓系統(tǒng)安裝內(nèi)油囊，所述內(nèi)油囊的一端通過管路系統(tǒng)經(jīng)過液壓系統(tǒng)與外油缸連接。

其進一步技術方案在于：

所述外油缸的安裝結(jié)構(gòu)為：所述外油缸通過密封裝置連接于隔艙壁蓋一端的內(nèi)螺紋套內(nèi)，所述外油缸內(nèi)安裝活塞，所述活塞中部通過緊固件安裝有導向套，所述導向套內(nèi)安裝彈簧，位于外油缸的端部安裝缸蓋，所述彈簧的一端與活塞端面抵接，所述彈簧的另一端與安裝于缸蓋內(nèi)的調(diào)節(jié)螺母抵接，所述缸蓋上安裝有第二接近開關；

位于活塞與缸蓋之間的外油缸內(nèi)還安裝有可調(diào)節(jié)容積的擋圈；

所述內(nèi)油囊的安裝結(jié)構(gòu)為：所述內(nèi)油囊為氣囊式油箱，位于內(nèi)油囊一端安裝有連接管路系統(tǒng)的連接套，位于內(nèi)油囊的外周安裝有外殼，所述外殼的一端通過密封圈與連接套連接，并在連接套的外端通過雙螺母鎖緊；所述外殼的另一端為敞開式結(jié)構(gòu)，所述外殼殼壁上開有均勻的通孔，并位于外殼殼壁上安裝有第一接近開關；

所述液壓系統(tǒng)的為：包括電機，所述電機的輸出端連接油泵，所述油泵的進口處通過管路與內(nèi)油囊連接，所述油泵的出口處連接單向閥，所述隔艙壁蓋上開有進油孔，所述進油孔處通過管路連接單向閥；所述單向閥出口處通過電磁換向閥與內(nèi)油囊連接；位于油泵的出口處與內(nèi)油囊之間還連接有溢流閥，還包括控制電磁換向閥工作的壓力傳感器。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明具有高效率、低能耗，體積小、重量輕，浮力可調(diào)的特點。

本發(fā)明采用液壓模塊化設計，并通過彈簧蓄能復位功能，實現(xiàn)剩余浮力的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)水下滑翔器的下潛或上浮。本發(fā)明適用于在各類無動力和有動力水下滑翔器上應用。

本發(fā)明所述的剩余浮力驅(qū)動電機工作狀態(tài)僅限于水下滑翔器在下潛向上浮轉(zhuǎn)換時瞬時工作，而當水下滑翔器到達近水面時由上浮向下潛的姿態(tài)轉(zhuǎn)換瞬間其電機是不工作的，而是依靠彈簧的推力推動活塞來實現(xiàn)剩余浮力的調(diào)整。而現(xiàn)有技術中的剩余浮力驅(qū)動裝置在兩種姿態(tài)轉(zhuǎn)換過程中電機都需要工作，所以本發(fā)明與現(xiàn)有技術中的剩余浮力驅(qū)動裝置相比可節(jié)約能耗大于30%。

（1）高效率、低能耗

利用彈簧蓄能的節(jié)能型剩余浮力驅(qū)動裝置最大的優(yōu)點是高效率、低能耗。

對于水下滑翔器來講，綜合功耗是主要性能指標，本發(fā)明在下潛轉(zhuǎn)換過程利用了彈簧復位來驅(qū)動，無需啟功電機，節(jié)約了一半的能耗，而電機的工作時間很短，它只須在滑翔器轉(zhuǎn)換上浮狀態(tài)時工作，電機和電磁換向閥在上浮或下潛過程中都不在通電狀態(tài)下不需供電，大大節(jié)約了耗能。

（2）體積小、重量輕

另外，由于水下滑翔器的空間有限，以及重心平衡調(diào)節(jié)的要求，使得其剩余浮力驅(qū)動裝置必須具備體積小、重量輕的特點，本發(fā)明直接采用標準蓄能器氣囊作為油箱，利用軟質(zhì)氣囊可折疊變形的原理解決了油箱油液變化產(chǎn)生的容積變化，同時去除了蓄能器外殼，本發(fā)明所述內(nèi)油囊的外殼一端為敞開式結(jié)構(gòu)，并在其殼壁上開有均勻的通孔，大大減輕了裝置的體積和重量，同時系統(tǒng)管路結(jié)構(gòu)采用了模塊化設計，結(jié)構(gòu)緊湊。

（3）?剩余浮力容積的可調(diào)性

本發(fā)明在外油缸的缸蓋與活塞之間安裝擋圈，擋圈的位置可調(diào)，即可實現(xiàn)油缸容積的改變，從而方便實現(xiàn)在陸上進行剩余浮力容量的調(diào)節(jié)。

附圖說明