[發明專利]一種全海深水下滑翔機的浮力調節系統及方法

有效

• 申請號: 201811210011.7
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109334926B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 楊鋼;李寶仁;傅曉云;杜經民;高隆隆;張建星;鄒達明
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B63G8/22
• 分類號: B63G8/22
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，包括內部油箱(2)、外部油囊(14)以及設于內部油箱(2)和外部油囊(14)之間的充油油路和排油油路，其中：

所述充油油路包括通過油路管道依次連接的第一液壓泵(18)、單向閥(7)、三位四通電磁換向閥(15)和液壓增壓器(11)，該第一液壓泵(18)與所述內部油箱(2)相連，用于將內部油箱(2)內的油依次經所述單向閥(7)、三位四通電磁換向閥(15)和液壓增壓器(11)供給至外部油囊(14)中；所述內部油箱(2)和三位四通電磁換向閥(15)之間還設置有第一開關閥(6)；

所述排油油路包括通過油路管道連接的第二開關閥(8)和第二液壓泵(19)，該第二開關閥(8)與所述液壓增壓器(11)相連，該第二液壓泵(19)與所述內部油箱(2)相連，用于將外部油囊(14)內的油依次經所述液壓增壓器(11)、第二開關閥(8)及第二液壓泵(19)排出至內部油箱(2)中；所述液壓增壓器(11)包括內置第一單向閥(11-1)、液控單向閥(11-2)、增壓缸(11-3)、液控換向閥(11-4)和內置第二單向閥(11-5)，其中，所述內置第一單向閥(11-1)入口和出口分別與液壓增壓器(11)的小端活塞進出油口B1和外部油囊(14)連通，所述液控單向閥(11-2)的入口和出口分別與三位四通電磁換向閥(15)的B口與外部油囊(14)連通，所述液壓增壓器(11)的活塞桿處進出油口D與所述三位四通電磁換向閥(15)的A口連通，所述液壓增壓器(11)的活塞桿處進出油口C、大端活塞進出油口A1分別與液控換向閥(11-4)的工作回油口B0、工作進油口A0連通，所述液壓增壓器(11)的小端活塞進出油口B1與內置第二單向閥(11-5)的出口連通，所述內置第二單向閥(11-5)的入口與液控換向閥(11-4)的主進油口P0以及三位四通電磁換向閥(15)的B口連通。

2.如權利要求1所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述第一液壓泵(18)還連接有直流電機(20)。

3.如權利要求1所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述液壓增壓器(11)的活塞桿處進出油口D與三位四通電磁換向閥(15)A口連通油路中還設置有壓力開關(12)，用于控制液控單向閥(11-2)的反向開啟。

4.如權利要求1所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述內部油箱(2)內設置有活塞(3)，該活塞(3)連接有磁致伸縮位移傳感器(5)。

5.如權利要求1-4任一項所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述內部油箱(2)和外部油囊(14)同軸設置，兩者之間設置有安裝板(10)。

6.如權利要求5所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述第一液壓泵(18)和第二液壓泵(19)安裝在安裝板(10)面向內部油箱(2)一側上，所述液壓增壓器(11)和三位四通電磁換向閥(15)安裝在安裝板(10)面向外部油囊(14)一側上，安裝板(10)面向內部油箱(2)的一側上還設置有集成閥塊(9)，該集成閥塊(9)用于安裝第一開關閥(6)、單向閥(7)和第二開關閥(8)。

7.如權利要求6所述的全海深水下滑翔機的浮力調節系統，其特征在于，所述安裝板(10)與所述內部油箱(2)之間還設置有支撐瓦片(21)。

8.一種全海深水下滑翔機的浮力調節方法，其采用如權利要求1-7任一項所述的浮力調節系統實現，其特征在于，包括如下步驟：

S1外部油囊的充油過程

S11開啟第一開關閥(6)、直流電機(20)，直流電機(20)帶動第一液壓泵(18)運動將油液從內部油箱(2)中經第一液壓泵(18)、單向閥(7)、三位四通電磁換向閥(15)的P口、三位四通電磁換向閥(15)的T口、第一單向閥(6)回油至內部油箱(2)；

S12當直流電機(20)達到額定轉速后，關閉第一開關閥(6)，油液從內部油箱(2)經第一液壓泵(18)、單向閥(7)、三位四通電磁換向閥的P口、三位四通電磁換向閥的B口、液壓增壓器(11)進入外部油囊(14)；油液在液壓增壓器(11)中的流向具體為：當外部油囊(14)所處的環境水壓小于第一液壓泵的最大工作壓力時，從三位四通電磁換向閥B口排出的油液經液控單向閥(11-2)進入外部油囊中；當外部油囊(14)所處的環境水壓大于第一液壓泵的最大工作壓力時，采用如下步驟進行油液控制：1)從三位四通電磁換向閥B口排出的油液經內置第二單向閥(11-5)，從液壓增壓器的小端活塞進出油口B1進入增壓缸小端活塞上部分，當油液充滿小端活塞上部分時，液控換向閥(11-4)切換至上位，使三位四通電磁換向閥B口排出的油液從液控換向閥(11-4)的主進油口P0進、工作進油口A0出，經增壓缸(11-3)的大端活塞進出油口A1進入增壓缸大端活塞的下部分，以此使大端活塞向上移動，進而使得小端活塞上部分的油液經內置第一單向閥(11-1)流入外部油囊(14)中，當小端活塞到達頂部極限位置后，液控換向閥切換回下位；2)重復步驟1)，使得三位四通電磁換向閥B口的油液不斷進入外部油囊(14)中；

S13向外部油囊充油過程中，采集內部油箱活塞的位移值以計算出外部油囊(14)中油液的體積，當外部油囊中油液的體積達到預設體積后充油結束，關閉三位四通電磁換向閥(15)和直流電機(20)；

S2外部油囊的排油過程

S21開啟第一開關閥(6)、直流電機(20)，直流電機(20)帶動第一液壓泵(18)運動將油液從內部油箱(2)中經第一液壓泵(18)、單向閥(7)、三位四通電磁換向閥(15)的P口、三位四通電磁換向閥(15)的T口、第一單向閥(6)回油至內部油箱(2)；

S22當直流電機(20)達到額定轉速后，關閉第一開關閥(6)，油液從內部油箱(2)經第一液壓泵(18)、單向閥(7)、三位四通電磁換向閥的P口、三位四通電磁換向閥的A口進入液壓增壓器(11)中，當三位四通電磁換向閥A口與液壓增壓器(11)之間油路的壓力達到預設壓力后，使液壓增壓器(11)中的液控單向閥(11-2)反向開啟；油液在液壓增壓器(11)中的流向具體為：三位四通電磁換向閥A口排出的油液經增壓缸的活塞桿處進出油口D進入大端活塞的上部，大端活塞下部的油液依次經液控換向閥(11-4)的工作進油口A0、工作回油口B0、增壓缸的活塞桿處進出油口C返回至大端活塞的上部，當大端活塞下移至底部后，活塞桿處進出油口D所在的油路壓力開始上升，當壓力增大至預設壓力后，壓力開關(12)開啟使得液控單向閥(11-2)反向開啟；

S23關閉直流電機(20)、三位四通電磁換向閥(15)，開啟第二開關閥(8)、第二液壓泵(19)，油液從外部油囊(14)經液控單向閥(11-2)、第二單向閥(8)、第二液壓泵(19)進入外部油箱(2)；

S24向內部油箱(2)排油過程中，采集內部油箱活塞的位移值以計算出外部油囊(14)中油液的體積，當外部油囊中油液的體積達到預設體積后排油結束，關閉第二液壓泵(19)和第二開關閥(8)。