一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置的製作方法

2023-05-09 11:57:52 1

本發明屬於航海技術領域，具體涉及一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置。

背景技術：

隨著人類對海洋領域的不斷發掘和深入研究，人們對各種水下航行器的技術研究需求也越來越迫切。而浮力調節裝置作為水下航行器設備中的重要組成部分，其性能指標至關重要，主要包括調節體積量、調節速度和精度、結構尺寸和最大工作深度等方面。目前，現有的水下航行器用浮力調節裝置大多採用油囊式結構，通過機械或液壓裝置在其內部直接填充和抽取工作介質實現整機在水下的浮力變化，在使用上存在調節體積較難測量和控制、調節精度不足等問題，急需得到進一步提高。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題：本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，解決現存浮力調節裝置調節量較難測量和控制、控制精度不足等問題。

本發明採用的方案：

一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，包括排水腔殼體、液壓缸殼體、油箱殼體和端蓋殼體，水腔殼體與液壓缸殼體連接，液壓缸殼體與油箱殼體連接，油箱殼體與端蓋殼體連接。

所述排水腔殼體右側出口端安裝有濾網架，濾網架上包含濾網安裝口結構，濾網組件固定安裝於濾網架上的濾網安裝口處；排水腔殼體內部安裝排水腔活塞，排水腔活塞可在排水腔殼體內部線性運動，排水腔活塞左側形成浮力體積腔，排水腔活塞右側形成排水腔。

所述液壓缸活塞安裝在液壓缸殼體內部，液壓缸活塞的長杆穿過排水腔殼體左側實體處中心孔並與排水腔活塞通過鎖緊螺母固定相連；液壓缸活塞導軌固定安裝在液壓缸殼體左側實體的中心，液壓缸活塞導軌插入液壓缸活塞內，液壓缸活塞可沿液壓缸活塞導軌在中心軸線方向線性運動，液壓缸活塞左側形成液壓缸左腔，液壓缸活塞右側形成液壓缸右腔，位移傳感器安裝在液壓缸活塞導軌左端內部中心位置。

所述油箱殼體內部沿軸心安裝有油箱活塞導軌，油箱活塞導軌右端與液壓缸殼體最左側實體外表面接觸，油箱活塞導軌右端與油箱殼體連接，油箱殼體與油箱活塞導軌之間設有油箱活塞，油箱活塞可沿油箱活塞導軌圓柱外側線性運動，油箱活塞左側形成增壓氣腔，油箱活塞右側形成油箱腔，在油箱殼體左側增壓氣腔端外表面安裝有充氣活門一，在油箱殼體右側油箱腔端外表面安裝有充油活門二；電機泵插入油箱活塞導軌內部，電機泵安裝在液壓缸殼體最左側實體表面上。

所述控制驅動器安裝在端蓋殼體內部，端蓋殼體左端外表面安裝有對外電連接器，控制驅動器內側端面上安裝對內電連接器，對外電連接器和對內電連接器通過連接電纜相連，對內電連接器與位移傳感器和電機泵上的連接電纜相連。

所述液壓缸殼體左側實體部分設計有閥門安裝孔，閥孔處安裝相應的閥門元件組。

所述閥門元件組包括單向閥一、單向閥二、安全閥一、安全閥二、平衡閥、液控單向閥和過濾器。

本發明的有益效果：

(1)本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，能夠滿足了水下航行器對浮力調節裝置體積定量調節的要求；

(2)本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，能夠實現對被控體積量的實時檢測和精確調節控制，控制精度高；

(3)本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，能夠實現一體化緊湊結構設計，便於使用安裝。

附圖說明

圖1為本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置結構圖；

圖2為本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置閥門元件示意圖；

圖3為本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置液壓原理圖。

圖中：1-排水腔殼體；2-液壓缸殼體；3-油箱殼體；4-端蓋殼體；5-濾網架；6-濾網組件；7-卡箍組件；8-液壓缸活塞；9-排水腔活塞； 10-鎖緊螺母；11-液壓缸活塞導軌；12-油箱活塞；13-油箱活塞導軌；14-電機泵；15-驅動控制器；16-對外電連接器；17-對內電連接器；18-充氣活門一；19-充油活門二；20-位移傳感器；21-閥門元件組；22-油箱；23-液壓缸；24-單向閥一；25-單向閥二；26-安全閥一；27-安全閥二；28-平衡閥；29-液控單向閥；30-過濾器；A-增壓氣腔；B-油箱腔；C-液壓缸左腔；D-液壓缸右腔；E-浮力體積腔；F-排水腔。

具體實施方式

下面根據具體實施例對本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置作進一步描述。

如圖1所示，本發明提供一種用於水下航行器的一體化機電液壓式浮力調節裝置，包括排水腔殼體1、液壓缸殼體2、油箱殼體3和端蓋殼體4，水腔殼體1與液壓缸殼體2通過卡箍組件7固定連接，液壓缸殼體2與油箱殼體3通過卡箍組件7固定連接，油箱殼體3與端蓋殼體4通過卡箍組件7固定連接；

排水腔殼體1右側出口端安裝有濾網架5，濾網架5上包含濾網安裝口結構，濾網組件6固定安裝於濾網架5上的濾網安裝口處；排水腔殼體1內部安裝排水腔活塞9，排水腔活塞9可在排水腔殼體1內部線性運動，排水腔活塞9左側形成浮力體積腔E，排水腔活塞9右側形成排水腔F；

液壓缸活塞8安裝在液壓缸殼體2內部，液壓缸活塞8的長杆穿過排水腔殼體1左側實體處中心孔並與排水腔活塞9通過鎖緊螺母10固定相連；液壓缸活塞導軌11固定安裝在液壓缸殼體2左側實體 的中心，液壓缸活塞導軌11插入液壓缸活塞8內，液壓缸活塞8可沿液壓缸活塞導軌11在中心軸線方向線性運動，液壓缸活塞8左側形成液壓缸左腔C，液壓缸活塞8右側形成液壓缸右腔D，位移傳感器20安裝在液壓缸活塞導軌11左端內部中心位置；

油箱殼體3內部沿軸心安裝有油箱活塞導軌13，油箱活塞導軌13右端與液壓缸殼體2最左側實體外表面接觸，油箱活塞導軌13右端與油箱殼體3通過螺釘固定連接，油箱殼體3與油箱活塞導軌13之間設有油箱活塞12，油箱活塞12可沿油箱活塞導軌13圓柱外側線性運動，油箱活塞12左側形成增壓氣腔A，油箱活塞12右側形成油箱腔B，在油箱殼體3左側增壓氣腔A端外表面安裝有充氣活門一18，在油箱殼體3右側油箱腔B端外表面安裝有充油活門二19；電機泵14插入油箱活塞導軌13內部，電機泵14安裝在液壓缸殼體2最左側實體表面上；

控制驅動器15通過螺釘固定安裝在端蓋殼體4內部，端蓋殼體4左端外表面安裝有對外電連接器16，控制驅動器15內側端面上安裝對內電連接器17，對外電連接器16和對內電連接器17通過連接電纜相連，對內電連接器17與位移傳感器20和電機泵14上的連接電纜相連。

如圖2所示，液壓缸殼體2左側實體部分設計有閥門安裝孔，閥孔處安裝相應的閥門元件組21；

如圖3所示，閥門元件組21包括單向閥一24、單向閥二25、安全閥一26、安全閥二27、平衡閥28、液控單向閥29、和過濾器30。

如圖3所示，本發明的工作原理為：

本發明浮力調節裝置通過對外電連接器16與水下航行器電氣相連，為浮力調節裝置提供電源和通訊連接，對外電連接器16連接到驅動控制器15上的對內電連接器17上；同時對內電連接器17與電機泵14和位移傳感器20電氣連接，實現實時檢測和精確閉環控制，通過充氣活門18為增壓氣腔A充氣，通過充油活門19為液壓系統充油，增壓氣腔A的氣體通過油箱活塞12為油箱22增壓。上電工作後，由驅動控制器15控制電動機14向液壓缸23的液壓缸左腔C或液壓缸右腔D供油，從而克服外界海水的壓力推動液壓缸活塞8沿著液壓缸活塞導軌11在中心軸線方向運動，液壓缸活塞8帶動排水腔活塞9運動從而將排水腔F的海水排出或灌入，最終實現對浮力體積腔E體積量的測量和調節控制。安裝在液壓缸殼體2左側實體閥塊上的閥門元件21保證了上述液壓原理的實現，如圖3所示，假定電機泵14向上部油路供油，此時，單向閥一24關死，平衡閥28正向開啟，電機泵14出口油液進入液壓缸左腔C，同時在出口壓力的控制下，液控單向閥29反向開啟，液壓缸右腔D油液與電機泵14進口連通，此外單向閥二25在電機泵14的進口抽吸作用下正向開啟，將油箱22內油箱腔B與電機泵14進口連通，實現液壓缸23運動時兩腔體積差導致的油液補充，液壓缸活塞8帶動排水腔活塞9將海水從排水腔F排出，浮力調節裝置完成增大浮力功能；同樣電機泵14向下部供油，單向閥二25關死，液控單向閥29正向開啟，電機泵14出口油液進入液壓缸右腔D，同時在出口壓力的控制下，平衡閥 28反向開啟，液壓缸左腔C油液與電機泵14進口連通，此外單向閥一24在電機泵14出口壓力的控制下反向開啟，將油箱22內油箱腔B與電機泵14進口連通，實現液壓缸23運動兩腔體積差導致的多餘油液流回，液壓缸活塞8帶動排水腔活塞9運動，海水向排水腔F灌入，浮力調節裝置完成減小浮力功能。安全閥一26和安全閥二27為液壓油路提供高壓保護。通過實時檢測位移傳感器20的數據反饋，保證了對液壓缸活塞8的位置檢測，實現驅動控制器15對浮力體積腔E被控量的精確閉環調節控制。

上面結合附圖和實施例對本發明進行了描述，顯然本發明的具體實現並不受上述方式的限制。只要採用了本發明的構思和技術方案進行的非實質性改進，或者未經改進，將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍內。