[發(fā)明專利]一種利用海洋溫差能輔助供油的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110654995.3
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113306690A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王樹新;王延輝;楊紹瓊;牛文棟;馬偉;蘭世泉;謝旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B63G8/22
• 分類號: B63G8/22;H02N11/00;H02J7/32
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉子文

本發(fā)明公開一種利用海洋溫差能輔助供油的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于水下滑翔機，包括換熱器、蓄能器、蓄能單向閥、凝固單向閥、排油電磁閥、回油電磁閥、內(nèi)部皮囊、液壓缸、油箱、低壓過濾器、高壓柱塞泵、高壓單向閥、高壓電磁閥、外部皮囊；所述蓄能器、蓄能單向閥、凝固單向閥、排油電磁閥、回油電磁閥、內(nèi)部皮囊、液壓缸、油箱、低壓過濾器、高壓柱塞泵、高壓單向閥、高壓電磁閥位于水下滑翔機耐壓殼體內(nèi)部，所述換熱器和所述外部皮囊位于水下滑翔機耐壓殼體外部以承受海水壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及液壓系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說是一種可以運用于大深度水下滑翔機的利用海洋溫差能輔助供油的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

水下滑翔機是一種依靠浮力驅(qū)動自身完成剖面運動的無人水下潛航器，浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)使其核心部件之一，也是其能耗最大的部分。根據(jù)能量來源，目前主要有電池電能驅(qū)動水下滑翔機和海洋溫差能驅(qū)動水下滑翔機兩種。

電能水下滑翔機是目前商用水下滑翔機的主要類型，通過水下滑翔機自身搭載的電池來滿足滑翔機各部分的能耗需求。其工作原理如下：水下滑翔機在制造時預(yù)先通過氣泵將耐壓殼體內(nèi)部壓強調(diào)整到小于大氣壓，通常為0.7atm左右，這樣使得水下滑翔機在水面時可利用耐壓殼體內(nèi)外的壓力差將外皮囊的液壓油吸到內(nèi)油箱，實現(xiàn)負(fù)壓回油，從而使水下滑翔機浮力減小至預(yù)設(shè)值，實現(xiàn)下潛功能。當(dāng)水下滑翔機下潛到目標(biāo)深度時，電能浮力驅(qū)動系統(tǒng)依靠高壓柱塞泵將液壓油加壓，以克服海水壓力將液壓油輸送到外皮囊中。由于高壓柱塞泵吸油能力較差，因此，實際電能浮力驅(qū)動系統(tǒng)一般先利用吸油能力強的初級齒輪泵將液壓油從安裝在耐壓殼體內(nèi)部的油箱吸出增壓后輸送給高壓柱塞泵，再由高壓柱塞泵將液壓油輸送到安裝在耐壓殼體外部的外皮囊中，使水下滑翔機浮力增大至預(yù)設(shè)值，實現(xiàn)上浮功能；這種工作方式使得水下滑翔機工作范圍理論上可達到全海深。但由于搭載電池數(shù)量有限，電能水下滑翔機的續(xù)航能力等受到很大限制。利用海洋溫差能驅(qū)動使滑翔機擺脫了電池能量限制，溫差能水下滑翔機的溫差能浮力驅(qū)動系統(tǒng)通過利用海洋表層溫水與海洋深層冷水之間的溫度差使相變材料發(fā)生體積改變，提供壓力，完成浮力調(diào)節(jié)，驅(qū)動水下滑翔機運動，可以大大降低能量消耗。但由于相變材料產(chǎn)生的壓力有限，因此滿足溫差能水下滑翔機連續(xù)運行條件的海水深度比較小，一般在1000米以內(nèi)。因此，目前大深度水下滑翔機通常是依靠電能驅(qū)動，海洋溫差能并不能得到有效利用。最大程度地利用海洋溫差能來降低大深度水下滑翔機整體電量消耗，是提高續(xù)航能力、可靠性等性能的潛在技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決大深度海洋環(huán)境下，溫差能浮力驅(qū)動系統(tǒng)無法達到工作要求，海洋溫差能無法得到有效利用的問題。提出一種用于大深度水下滑翔機的利用海洋溫差能輔助供油的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用海洋溫差能給高壓柱塞泵供油，從而減少電能水下滑翔機的能量消耗，增大續(xù)航里程。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種利用海洋溫差能輔助供油的浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于水下滑翔機，包括換熱器、蓄能器、蓄能單向閥、凝固單向閥、排油電磁閥、回油電磁閥、內(nèi)部皮囊、液壓缸、油箱、低壓過濾器、高壓柱塞泵、高壓單向閥、高壓電磁閥、外部皮囊；所述蓄能器、蓄能單向閥、凝固單向閥、排油電磁閥、回油電磁閥、內(nèi)部皮囊、液壓缸、油箱、低壓過濾器、高壓柱塞泵、高壓單向閥、高壓電磁閥位于水下滑翔機耐壓殼體內(nèi)部，所述換熱器和所述外部皮囊位于水下滑翔機耐壓殼體外部以承受海水壓力；

所述換熱器為圓柱體外形，換熱器外層為金屬管殼，內(nèi)部填充相變材料與液壓油，換熱器內(nèi)設(shè)置有能夠沿?fù)Q熱器軸線方向移動的活塞；所述活塞將相變材料與液壓油分隔開；

所述換熱器通過油管依次與蓄能單向閥、蓄能器連接，構(gòu)成蓄能工作油路；

所述內(nèi)部皮囊通過油管依次與凝固單向閥、換熱器連接構(gòu)成凝固工作油路；

所述蓄能器通過油管依次與排油電磁閥、液壓缸、油箱、低壓過濾器、高壓柱塞泵、高壓單向閥、外部皮囊連接，構(gòu)成釋能排油工作油路；