一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器技术方案

本发明专利技术公开了一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，该浮力自适应系统包括：水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态。本发明专利技术的全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，其结构简单、功耗低。功耗低。功耗低。

【技术实现步骤摘要】
一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器


[0001]本专利技术属于潜水设备领域，更具体地，涉及一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器。

技术介绍

[0002]潜水器是具有水下观察和进行水下作业的潜水设备，主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。
[0003]潜水器需要在海洋中的一定深度范围内调整其浮力，以悬停于不同的深度，完成海洋考察、海洋勘探等任务。除了主动控制其浮力以外，潜水器在海洋中会由于本身重量的变化或者释放其他装备后导致重量减小，也会由于海水的理化性质的变化而引起海水密度的变化，从而导致浮力变化。并且，随着潜水器深潜深度的变化，潜水器耐压结构发生弹性变形，也会导致浮力的变化，因此，需要通过浮力调节系统来调整潜水器的潜水深度。
[0004]现有的浮力调节系统的注、排水功能主要通过控制截止阀组实现，注水时，外界海水通过截止阀和海水泵注入压载水舱或仅通过截止阀实现自流注水；排水时，压载水舱海水通过截止阀和海水泵排至海洋环境，通过改变压载水舱中海水体积实现潜水器的浮力调节。
[0005]在调节过程中，对于截止阀组中多个截止阀的驱动控制，通常需对应配置多个驱动机构，结构较为复杂。特别是采用液压控制方式时，须配置液压动力单元和液压控制元件，液压动力单元和液压控制元件之间需要液压管路连通，管路复杂；液压动力单元功效和体积都较大，还存在液压油液泄露风险。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种全海深节能型海水液压浮力自适应系统及潜水器，其目的在于对潜水器的浮力调节系统进行优化，由此解决现有技术中浮力调节系统的控制阀控制结构复杂、功耗高的技术问题。
[0007]为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种浮力自适应系统，包括：
[0008]水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；
[0009]泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；
[0010]集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；
[0011]伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态。
[0012]优选地，所述集成阀组包括第一阀组单元和第二阀组单元；所述连通管道包括第一管道和第二管道；
[0013]所述第一管道和所述第二管道分别与所述水舱连通，所述第一阀组单元和所述泵
送结构设置于所述第一管道上，所述第二阀组单元和所述泵送结构设置于所述第二管道上；
[0014]所述伺服电机分别与所述第一阀组单元和所述第二阀组单元齿轮传动连接，用于控制所述第一阀组单元的启闭或所述第二阀组单元的启闭。
[0015]优选地，所述第一阀组单元和所述第二阀组单元中的任一阀组单元包括两个阀门组件；
[0016]所述泵送结构设置于任一所述阀组单元的两个所述阀门组件之间，所述伺服电机分别与任一所述阀组单元的任一所述阀门组件齿轮传动连接。
[0017]优选地，所述阀门组件还包括传动结构和控制阀；
[0018]所述传动结构包括从动轮和传动件；所述从动轮与所述传动件传动连接；所述伺服电机的传动轴上固定套接有主动轮，任一所述传动结构的所述从动轮与所述主动轮啮合，所述传动件与所述控制阀传动连接。
[0019]优选地，所述控制阀包括阀体、推杆、阀芯和弹性件；所述推杆、所述阀芯和所述弹性件均设置于所述阀体的中空内腔内；
[0020]所述传动件的传动方向、所述推杆的轴线方向和所述弹性件的伸缩方向一致；
[0021]所述推杆包括相对设置的第一端和第二端；所述推杆的第一端与所述传动件传动连接，所述推杆的第二端与所述弹性件抵接，所述推杆用于带动所述阀芯沿所述推杆的轴线方向直线运动。
[0022]优选地，所述传动件包括螺杆和螺母；所述螺杆包括相对设置的第一端和第二端；
[0023]所述从动轮固定套接于所述螺杆的第一端，所述螺杆的第二端与所述螺母螺纹配合，用于驱动所述螺母沿所述螺杆的轴线方向直线运动；所述螺母与所述控制阀传动连接，所述第一阀组单元的所述螺杆与所述第二阀组单元的所述螺杆的螺纹方向相反。
[0024]优选地，所述控制阀还包括用于与所述传动结构连接的套筒；所述螺母套接于所述套筒的中空通道内；
[0025]沿所述螺杆的径向，所述套筒的中空通道的截面形状为多边形，所述螺母的外周面的截面形状与所述中空通道的截面形状相同，螺母与所述套筒间隙配合。
[0026]优选地，所述传动结构还包括推力轴承和限位块；
[0027]所述推力轴承的内圈与所述螺杆固定连接，所述限位块固定套接于所述螺杆上，所述推力轴承、所述限位块和所述螺母沿所述螺杆的轴线方向排布，所述限位块与所述推力轴承抵接。
[0028]优选地，所述阀体的内壁具有呈环状的凸起部，所述凸起部的轴线方向与所述推杆的轴线方向一致；
[0029]所述推杆包括固定连接的固定块和杆部；所述固定块与螺母传动连接，所述固定块的直径大于所述凸起部的内环的直径，所述凸起部位于所述固定块与所述阀芯之间，所述杆部由所述凸起部的内环中穿过并延伸至所述控制阀的阀腔。
[0030]按照本专利技术的另一方面，提供了一种潜水器，包括上述浮力自适应系统。
[0031]总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，其在与水舱连通的连通管道上设置泵送结构和集成阀组，集成阀组与控制其启闭状态的伺服电机间采用齿轮传动方式连接，能够简化结构，其传动效率更高；并且，当集成阀组切换启闭状态后，伺服
电机即可关闭，在集成阀组保持开启或闭合的状态时，伺服电机无需做功，能够节省能耗。
[0032]集成阀组采用两个阀组单元的结构，分别用于控制向水舱内注水或将水舱内的水排出，能够避免泵送结构的正反转问题；并且，采用一个电机控制两个阀组单元中控制阀启闭状态，能够简化结构，提高控制效率。任一阀组单元采用两个阀门组件的结构，能够提高集成阀组的密封性能，避免集成阀组在高压下出现漏水现象而影响浮力自适应系统的性能。伺服电机传动轴上套接的主动轮与四个传动结构的从动轮分别啮合，实现控制四个控制阀启闭状态的目的，该结构简单，传动效率高。
[0033]控制阀的推杆的一端与传动结构的传动件传动连接，另一端与弹性件抵接，传动件和弹性件分别用于控制推杆沿相反的方向直线运动，以带动阀芯直线运动至控制阀开启或闭合的状态，该结构能够提高阀芯运动的稳定性。并且，传动结构采用螺杆与螺母配合的结构，螺杆转动以带动螺母直线运动，螺母运动至与推杆接触并推动推杆运动，或反向运动，并配合弹性件的作用，使螺母与推杆脱离或至少无相互作用力，该结构既能够地驱动推杆动作，又能够有利于简化主动轮与各传动结构的从动轮配合的结构。并且，螺母与套设在螺母外的套筒的截面形状均采用多边形的结构，能够形成自锁状态。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种浮力自适应系统，其特征在于，包括：水舱，所述水舱与连通管道的一端连通；泵送结构，所述泵送结构设置于所述连通管道上，用于水进入所述水舱或由所述水舱中排出时提供动力；集成阀组，所述集成阀组设置于所述连通管道上，用于控制水进入所述水舱或由所述水舱中排出；伺服电机，所述伺服电机与所述集成阀组齿轮传动连接，用于控制所述集成阀组的启闭状态。2.如权利要求1所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述集成阀组包括第一阀组单元和第二阀组单元；所述连通管道包括第一管道和第二管道；所述第一管道和所述第二管道分别与所述水舱连通，所述第一阀组单元和所述泵送结构设置于所述第一管道上，所述第二阀组单元和所述泵送结构设置于所述第二管道上；所述伺服电机分别与所述第一阀组单元和所述第二阀组单元齿轮传动连接，用于控制所述第一阀组单元的启闭或所述第二阀组单元的启闭。3.如权利要求2所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述第一阀组单元和所述第二阀组单元中的任一阀组单元包括两个阀门组件；所述泵送结构设置于任一所述阀组单元的两个所述阀门组件之间，所述伺服电机分别与任一所述阀组单元的任一所述阀门组件齿轮传动连接。4.如权利要求3所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述阀门组件还包括传动结构和控制阀；所述传动结构包括从动轮和传动件；所述从动轮与所述传动件传动连接；所述伺服电机的传动轴上固定套接有主动轮，任一所述传动结构的所述从动轮与所述主动轮啮合，所述传动件与所述控制阀传动连接。5.如权利要求4所述的浮力自适应系统，其特征在于，所述控制阀包括阀体、推杆、阀芯和弹性件；所述推杆、所述阀芯和所述弹性件均设置于所述阀体的中空内腔内；所述传动件的传动方向、所述推杆的轴线方向和所述弹性件的伸缩方向一致；所述推...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德发，马云祥，刘银水，王振耀，程谦，闵昊，余倩，余冰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：