[發明專利]一種模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置

有效

• 申請號: 201910386906.4
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110246407B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 王建軍;潘勇
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G09B25/00
• 分類號: G09B25/00;F15B11/08;F15B13/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬;曹葆青

本發明屬于海洋船舶領域，并公開了一種模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置。該裝置包括齒輪泵、變量馬達和定量泵，齒輪泵從油箱中吸入油并賦予壓力模擬高壓海水進入變量馬達；變量馬達利用入口和出口兩端的油壓差驅動定量泵，模擬海水壓力能作業設備利用海水壓力驅動負載；定量泵從油箱中吸入油，使得油在定量泵和油箱中循環，以此模擬負載；溢流閥調節齒輪泵與所變量馬達之間的壓力，模擬不同深度的海水壓力；比例壓力閥調節變量馬達出口端與油箱之間的壓力，用于模擬耐壓空腔內壓力的變化。通過本發明，真實模擬用海水壓力能驅動作業的設備，實現海水壓力能、模擬負載、耐壓空腔壓力與變量馬達轉速的控制，結構簡單，易于制造。

技術領域

本發明屬于海洋船舶領域，更具體地，涉及一種模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置。

背景技術

如今，瀕臨海洋的大多數國家正在加快開發海洋資源的步伐，越來越多的深海作業設備研發成功并投入使用。從供電方式上深海作業設備分臍帶式電纜供電和大容量電池供電兩種，一種是臍帶式電纜供電方式，一般通過電纜從水面的布放船上給深海作業設備供電，這種方式能保證作業設備充足的動力，且易從布放船上控制，但是造價高，設備復雜，對布放船只要求高，同時也有臍帶電纜纏繞的問題，另一種采用大容量電池為作業設備供電的方式，作業設備自帶蓄電池組，擺脫電纜的束縛，擴大了活動范圍，但是會存在以下問題：一是深海常用的銀鋅蓄電池在水下會析出一些可燃的氣體，比如氫氣等，當析氣量到一定程度時可能會發生爆炸；水下鋰電池組則發熱量很不好控制，特別是大功率鋰電池，當積聚的熱量大到一定程度導致電池溫度高時，會嚴重影響電池性能甚至發生爆炸；二是在深海高壓的工作環境下，電池組供電方式對海水滲漏的抵抗性很低，當電池組發生海水滲漏時，后果比較嚴重。

靜水壓力能作為海底高壓海水天然具備的一種清潔可再生能源，節能環保，在某些特定用途中，用于驅動海底作業設備時相比較傳統的供能手段具有一定的優勢，比如可以省去電機、液壓泵、大容量電池及變配電設備等裝置，大大簡化結構，提高可靠性及效率，大幅降低成本，所以近年來采用海水壓力能作為驅動能源的作業設備越來越受到關注。

ZL201610497832.8是利用海底壓力能的儲水發電系統，該發明專利涉及的系統利用的是深海海底海水壓力能驅動發電機組裝置進行發電，將一個大容積的耐壓容器沉入深海海底，利用深海環境與耐壓容器之間的水壓差，驅動海水液壓馬達轉動，并帶動同軸的直流發電機輸出電能，供深海勘探裝備使用。該專利涉及的系統驅動的負載是發電機組，系統要求馬達近乎恒定轉動，帶動發動機組輸出穩定的電能；ZL200910098770.3是利用靜水壓力驅動的沉積物取樣器，該發明專利涉及的系統驅動的負載是取樣器裝置，用于海底各類軟巖層鉆探取芯，如沉積物、土壤、凍土、冰等。驅動活塞運動帶動沖擊錘下落打擊取樣管，使取樣管插入沉積物一定深度取出樣本。該專利中涉及的負載大小隨著沉積物阻力的變化而變化，系統要求取樣管的運動速度保持穩定；ZL201710875167.6采用海水壓力能驅動的靜力觸探器，該發明專利涉及的系統驅動的負載是觸探頭的觸探桿，變量馬達帶動主動輪轉動，再帶動從動輪轉動，主動輪與從動輪相配合通過摩擦力帶動觸探桿上下移動；此專利涉及的系統用于海底土層的試驗，確定土層的某些基本物理特性，該專利中涉及的負載大小隨著土層阻力的變化而變化，系統要求觸探桿的運動速度保持穩定。

對于以上這些在深海環境利用海水壓力能作業的設備，在真正投入深海使用之前，很有必要設計一種實驗室模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置，對于模擬海水壓力能作業設備的運行過程的設計與研究。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置，通過對關鍵組件齒輪泵和定量泵的設定，其中通過齒輪泵賦予油箱中油壓力，使得變量馬達入口和出口端形成油壓力差，以此模擬海水壓力，另外通過定量泵使得油在定量泵與油箱中循環，以此模擬海水壓力能作業設備一端的負載，以此實現對海水壓力能設備的模擬。

為實現上述目的，按照本發明，提供了一種模擬海水壓力能作業設備的實驗裝置，該裝置包括齒輪泵、變量馬達和定量泵，其中：