[實用新型]一種溫度主動控制的相變浮力引擎

有效

• 申請號: 201720539747.3
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN206797675U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 宋偉;李鐵風;王滔;陳正;葉紹干;朱世強;冀大雄
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B63G8/24
• 分類號: B63G8/24;B63G8/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 忻明年

技術領域

本實用新型涉及一種浮力引擎，特別是主動控制石蠟溫度而改變浮力的浮力引擎。

背景技術

浮力引擎是水下潛器的重要子系統，其通過調節潛器的凈浮力，來改變潛器的作業水層或保持潛器在水中的作業姿態。常見的溫差相變浮力引擎是利用海洋溫躍層的溫差能，通過石蠟在固液兩相轉變時的熱脹冷縮來調節潛器浮力，具有成本低、振動噪音小、續航能力強等優點。然而，石蠟的導熱性能較差，上述浮力引擎的響應時間長達10min量級，浮力調節速度慢，不適用高機動性和靈活性的水下潛器。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種溫度主動控制的相變浮力引擎。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種溫度主動控制的相變浮力引擎，由浮力發生單元和溫度控制單元組成：

（1）浮力發生單元是由螺母、彈簧、活塞、活塞密封圈、殼體、上蓋密封圈、上蓋、石蠟和位移傳感器構成。

（2）溫度控制單元是由冷卻水管、電熱絲、電機、水泵、水箱、直流電源和開關構成。

上蓋通過螺紋與殼體的上端聯接在一起，兩者之間安裝有上蓋密封圈；活塞安裝在殼體的內孔內，兩者之間安裝有活塞密封圈；上蓋、活塞、殼體構成一個空腔，空腔內注滿石蠟，冷卻水管和電熱絲通過上蓋的通孔插入石蠟中；冷卻水管內的冷卻水，是由電機驅動的水泵從水箱中抽出，經冷卻水管將石蠟的熱量帶走，再回到水箱，實現石蠟溫度的降低；電熱絲與直流電源連接，由開關控制電熱絲的通斷電，以實現石蠟溫度的升高；螺母通過螺紋安裝在殼體的下端，與活塞構成一個空腔，空腔內充滿了水，水通過螺母上的小孔與外界環境相通；彈簧對活塞施加力作用，保證在石蠟體積縮小時活塞能夠回到原位；螺母上安裝有位移傳感器，來測量活塞的位移，以獲得浮力改變量，并作為冷卻水管流量和電熱絲加熱時間的反饋控制量。

本實用新型具有的有益效果是：

（1）冷卻水管和電熱絲的空間形狀，保證其與石蠟充分接觸，通過主動控制冷卻水的流量和電熱絲的加熱時間，提高石蠟相變浮力引擎的響應速度。

（2）該裝置的結構較為簡單，易于維護。

附圖說明

圖1是本實用新型的總體示意圖。

圖中：1、螺母，2、彈簧，3、活塞，4、活塞密封圈，5、殼體，6、上蓋密封圈，7、上蓋，8、冷卻水管，9、電熱絲，10、石蠟，11、位移傳感器，12、電機，13、水泵，14、水箱，15、直流電源，16、開關。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實施例由浮力發生單元和溫度控制單元組成：其中浮力發生單元是由螺母1、彈簧2、活塞3、活塞密封圈4、殼體5、上蓋密封圈6、上蓋7、石蠟10和位移傳感器11構成。溫度控制單元是由冷卻水管8、電熱絲9、電機12、水泵13、水箱14、直流電源15和開關16構成。

上蓋7通過螺紋與殼體5的上端聯接在一起，兩者之間安裝有上蓋密封圈6；活塞3安裝在殼體5的內孔內，兩者之間安裝有活塞密封圈4；上蓋7、活塞3、殼體5構成一個空腔，空腔內注滿石蠟10。冷卻水管8和電熱絲9通過上蓋7的通孔插入石蠟10中；冷卻水管8內的冷卻水，是由電機12驅動的水泵13從水箱14中抽出，經冷卻水管8將石蠟10的熱量帶走，再回到水箱14，實現石蠟10溫度的降低。電熱絲9與直流電源15連接，由開關16控制電熱絲8的通斷電，以實現石蠟10溫度的升高。螺母1通過螺紋安裝在殼體5的下端，與活塞3構成一個空腔，空腔內充滿了水，水通過螺母1上的小孔17與外界環境相通；彈簧2對活塞3施加力作用，保證在石蠟10體積縮小時活塞3能夠回到原位；螺母1上安裝有位移傳感器11，來測量活塞3的位移，以獲得浮力改變量，并作為冷卻水管8流量和電熱絲9加熱時間的反饋控制量。