一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置製造方法
2023-05-14 07:25:06
一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅動模塊、液壓驅動模塊、油氣囊和高壓銅管；空氣驅動模塊包括氣泵Ⅰ、單向閥Ⅰ、壓力傳感器Ⅰ和氣閥Ⅰ，液壓驅動模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動節流閥、單向閥Ⅱ、氣泵Ⅱ、壓力傳感器Ⅱ和氣閥Ⅱ，控制模塊通過導線分別與空氣驅動模塊中的氣泵Ⅰ、氣閥Ⅰ和壓力傳感器Ⅰ連接，控制模塊通過導線分別與液壓驅動模塊中的氣泵Ⅱ、壓力傳感器Ⅱ、氣閥Ⅱ、液位傳感器、柱塞缸和電動節流閥相連；控制模塊用於控制與其連接的各設備的動作；本實用新型在不改變浮標整體體積的前提下，大幅度增加浮標油量調節量，從而增加浮標浮力調節能力。
【專利說明】一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置。
【背景技術】
[0002]自持式剖面浮標是在重量不變的情況下，依靠改變浮力(浮標的體積)來控制浮標在水中的升降，並使用其攜帶的CTD (溫鹽深)傳感器在上升過程中採集海水的溫鹽深信息，在浮標到達海面後，通過衛星導航系統向用戶實時傳輸觀測數據和發送定位信息。自持式剖面浮標一般用於海洋環境水文要素調查，其體積小，重量輕，易於布放。由於受浮標體積的限制，浮標的浮力調節機構目前採用單柱塞泵式充油、抽油液壓裝置，該調節方式油量調節能力有限，一般不超過500mL，且浮標的使用壽命短。在不改變浮標體積的前提下提高浮標的的搭載能力，勢必需要增加浮標油量調節量，從而實現以自持式剖面浮標為平臺，搭載大重量傳感器設備在水下定深漂流運動，實現其它海洋探測功能。目前在國內還未見有解決此問題的技術方案。
【發明內容】
[0003]有鑑於此，本實用新型提供了一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，該裝置可以在不改變浮標整體體積的前提下，大幅度增加浮標油量調節量，從而增加浮標浮力調節能力，實現以浮標為水下搭載平臺，搭載大型海洋傳感器設備，完成不同的海洋探測功能。
[0004]一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅動模塊、液壓驅動模塊、油氣囊和高壓銅管；
[0005]所述空氣驅動模塊包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進氣口連接，單向閥I的出氣口分別與氣閥I的進氣口、壓力傳感器I和油氣囊的氣囊腔相連；
[0006]所述液壓驅動模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動節流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進油口與油箱的油口相連，油箱上設置有液位傳感器，油箱的氣口分別與單向閥II的出氣口、壓力傳感器II和氣閥II的進氣口相連，單向閥II的進氣口與氣泵II出氣口相連，單向閥組的出油口通過高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動節流閥的兩端分別連通單向閥組的進油口和出油口 ；
[0007]所述控制模塊通過導線分別與空氣驅動模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過導線分別與液壓驅動模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動節流閥相連；控制模塊用於控制與其連接的各設備的動作。
[0008]所述的柱塞缸採用電動式往復式柱塞缸。
[0009]有益效果:
[0010](I)本實用新型利用浮標內部密封空間，增大油箱體積，同時增大油囊體積，可以大幅度增加油量調節量，提高浮力調節能力，滿足大負載的要求；且通過氣泵抽氣，使油箱內部形成負壓，油囊在水下受水壓作用，利用油囊和油箱的壓力差，自動將油囊的油擠壓到油箱，可以大大降低功耗，延長浮標平臺的使用壽命；此外通過氣泵充氣，使油箱內部形成小的正壓力，在往復式柱塞缸抽油時，氣泵提供的正壓力幫助提供抽油時的推力，幫助提高抽油的效率，同樣降低柱塞缸抽油的功耗，延長浮標平臺的使用壽命。
[0011](2)本實用新型採用電動式往復柱塞槓能夠減小電動機的功耗，由於浮標是電池驅動且是拋棄式，功耗決定其使用壽命，此外採用往復式其調節餘量比較大，使得浮標的搭載能力比較強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置的原理圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖並舉實施例，對本實用新型進行詳細描述。
[0014]如附圖1所示，本實用新型提供了一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅動模塊、液壓驅動模塊、油氣囊和高壓銅管氣管。
[0015]空氣驅動模塊主要功能是當浮標浮出水面需要託高天線增強通訊效果時，控制模塊開啟氣泵，將浮標殼體內部的空氣充入氣囊，氣囊體積膨脹，浮標迅速上升，將浮標天線託高。當浮標進行下一剖面測試需要下沉時，控制模塊開啟氣閥，在氣囊外部水壓和殼體內負壓的作用下將氣囊內部的空氣壓回殼體，氣囊體積減小，浮標下沉；
[0016]它包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進氣口連接，單向閥I的出氣口與氣閥I的進氣口連接，壓力傳感器I也與氣閥I的進氣口連接，單向閥I的出氣口與油氣囊的氣囊腔相連，壓力傳感器I用於測量氣閥I的進氣口壓力(油氣囊的氣囊腔壓力)。
[0017]液壓驅動模塊主要功能是將液壓油壓入與海水接觸的油囊或依靠海水壓力將油囊的液壓油壓回油箱來改變浮標在海水中的體積，進而改變浮標在海水中的浮力，實現浮標在海水中的上浮、下沉；
[0018]它包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動節流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸採用電動式往復式柱塞缸，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進油口與油箱的油口相連，油箱上設置有液位傳感器，油箱的氣口與單向閥II的出氣口相連，單向閥II的進氣口與氣泵II出氣口相連，油箱的氣口還與壓力傳感器II和氣閥II的進氣口相連，單向閥組的出油口通過高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動節流閥的兩端分別連接單向閥組的進油口和出油口。
[0019]控制模塊通過導線與空氣驅動模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過導線與液壓驅動模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動節流閥相連。
[0020]工作原理:上述浮力調節裝置安裝在浮標的殼體內，當浮標開電後，系統開始復位，在控制模塊驅動下，柱塞缸往復運動，從油箱吸入液壓油，並充入油氣囊的油囊腔內，空氣驅動模塊也將殼體內的空氣充入油氣囊的氣囊腔裡。[0021]當浮標需要下沉時，控制模塊控制氣閥1、氣閥II和電動節流閥開啟，在外界水壓和殼體負壓的作用下，油氣囊的氣囊腔內的空氣經過氣閥I回到殼體內，油箱內的氣體經過氣閥II回到殼體內，油箱內形成負壓，油氣囊的油囊腔內的液壓油經過電動節流閥逐漸回到油箱內，浮標下沉。通過控制電動節流閥的開啟時間，可以改變浮標下沉的速度和油量(即浮標最終停止的深度)，油量滿足預定深度要求時，氣閥1、氣閥II和電動節流閥關閉。
[0022]當浮標需要上浮時，控制模塊控制氣泵II運作，氣泵II通過單向閥II給油箱充壓，在壓力傳感器II檢測到油箱的壓力滿足要求時氣泵II停止工作，同時控制模塊控制柱塞缸進行往復運動，通過單向閥組可以將油箱的液壓油充入油氣囊的油囊腔內，使浮標上浮。
[0023]當浮標上浮到水面，需要更大的浮力來託高殼體上的天線時，控制模塊將驅動氣泵I並經過單向閥I給油氣囊的氣囊腔充氣，在壓力傳感器I檢測到油氣囊的氣囊腔內的壓力滿足要求時氣泵I停止工作，託高天線。其中組成各部件作用如下:
[0024]氣泵1:在氣囊增大的過程中，將殼體裡的空氣抽出並進行加壓，經過單向閥I後充入氣囊，增大氣囊體積。
[0025]單向閥1:防止氣囊裡的空氣經過氣泵I洩露。
[0026]氣閥1:在氣囊減小的過程中，將氣囊與殼體內部相通，釋放氣囊裡的空氣。
[0027]壓力傳感器1:檢測氣囊裡的空氣壓力。
[0028]氣閥I1:在油囊減小的過程中，將油箱與殼體內部相通，減小油箱內的壓力，增大油囊與油箱的壓差，加快油囊減小的速度。
[0029]壓力傳感器I1:檢測油箱裡的空氣壓力。
[0030]單向閥I1:防止油箱裡的空氣經過氣泵II洩露。
[0031]氣泵I1:在油囊增大的過程中，給油箱內部增壓，增大油箱到電動往復式柱塞缸的壓差，保證電動往復式柱塞缸的吸油效率。
[0032]油箱:存貯液壓油。
[0033]電動往復式柱塞缸:在控制模塊的控制下往復運動，在單向閥組的協同下，從油箱中吸油，並充入油囊。
[0034]單向閥組:在電動往復式柱塞缸向上運動時，保證液壓油只能從油箱流入缸體，在電動往復式柱塞缸向下運動時，保證液壓油只能從缸體流入油囊。
[0035]電動節流閥:在油囊需要減小時，打開液壓油從油囊流入油箱的通路。
[0036]①油囊體積減小實施方式:控制模塊控制電動節流閥打開一定開口，使油囊與油箱通過管路相通，同時開啟氣閥II，使油箱與外界的相通，油箱成負壓狀態。在外界的水壓和油箱的負壓的共同作用下，油氣囊裡的液壓油將流到油箱，體積逐漸減小。通常，在水面時，油氣囊到油箱的壓差約Irn左右，將油箱與殼體相通，形成負壓後，該壓差可增大到2-3m,較大增加了體積改變的速度。
[0037]②氣囊體積減小實施方式:控制模塊控制氣閥I開啟，使油氣囊的氣囊腔直接與外部殼體相通，在外界的水壓和油箱的負壓的共同作用下，氣囊腔裡的空氣將快速的進入殼體，氣囊體積快速減小。
[0038]③油囊體積增大實施方式:控制模塊控制氣泵II開啟，給油箱保壓，同時控制電動往復式液壓缸往復運動，將油箱的液壓油充入油氣囊的油囊腔，使油囊逐漸變大。其中，電動往復式液壓缸向上運動時，液壓缸從油箱內吸油,液壓油從油箱進入缸體內，電動往復式液壓缸向下運動時，將缸體內的液壓油充入油囊內，因此，電動往復式液壓缸往復運動時，不斷的將油箱內的液壓油充入油囊內，油囊體積逐漸變大。電動往復式液壓缸抽油時，如果不用氣泵給油箱保壓，油箱為負壓，同時又有單向閥阻礙油箱的液壓油進入缸體，液壓缸的抽油效率會很低。給油箱保壓，極大的增強了油箱的吸油能力和系統的工作效率。
[0039]④氣囊體積增大實施方式:控制模塊控制氣泵I給氣囊充氣，氣泵I從殼體內部抽取空氣，進入氣囊內，氣囊迅速增大。
[0040]綜上所述，以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用於限定本實用新型的保護範圍。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，其特徵在於，該裝置包括控制模塊、空氣驅動模塊、液壓驅動模塊、油氣囊和高壓銅管； 所述空氣驅動模塊包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進氣口連接，單向閥I的出氣口分別與氣閥I的進氣口、壓力傳感器I和油氣囊的氣囊腔相連； 所述液壓驅動模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動節流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進油口與油箱的油口相連，油箱上設置有液位傳感器，油箱的氣口分別與單向閥II的出氣口、壓力傳感器II和氣閥II的進氣口相連，單向閥II的進氣口與氣泵II出氣口相連，單向閥組的出油口通過高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動節流閥的兩端分別連通單向閥組的進油口和出油Π ； 所述控制模塊通過導線分別與空氣驅動模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過導線分別與液壓驅動模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動節流閥相連；控制模塊用於控制與其連接的各設備的動作。
2.如權利要求1所述的自持式剖面浮標平臺往復式浮力調節裝置，其特徵在於，所述的柱塞缸採用電動式往復式柱塞缸。
【文檔編號】B63B22/22GK203511992SQ201320543398
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】楊小輝, 諶啟偉, 王德亮 申請人:中國船舶重工集團公司第七一〇研究所