一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置及其方法

摘要

本发明公开了一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置及其方法，包括内油箱、初级增压泵、过滤器、高压柱塞泵、单向阀、外皮囊、电磁阀、溢流阀、蓄能器，外皮囊、单向阀、高压柱塞泵、初级增压泵、内油箱串联连接，溢流阀连接在初级增压泵上，高压柱塞泵入油口处安装有过滤器，蓄能器外部壳体材料为碳纤维，该长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，通过外皮囊体积变化，为长距离水下滑翔机提供充足的动力，通过溢流阀连接在初级增压泵上，过滤器连接在高压柱塞泵上，减小装置体积和量，又减少流道损失，通过蓄能器壳体设置为碳纤维，高压柱塞泵进出阀采用钢球硬密封，降低了装置的质量和体积，从而有更好的动力。

说明书

技术领域

本发明属于水下滑翔机领域，具体涉及一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置及其方法。

背景技术

长距离水下滑翔机是指对长期在水中和水面变换行进的滑翔机，其变浮力驱动装置为对滑翔机从水面往返水中自由切换提供动力的装置，现有的变浮力驱动装置对长距离水下滑翔机提供动力的过程中，装置质量大，且提供的动力不足，影响滑翔机在水中进行浮沉作业时的效率。

因此针对这一问题，迫切需要开发一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，以满足实际使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置及其方法，以解决现有的装置质量大，且提供的动力不足的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，包括：内油箱、初级增压泵、过滤器、高压柱塞泵、单向阀、外皮囊、电磁阀、溢流阀、蓄能器、第一输油管道、第二输油管道、第三输油管道 ,其特征在于：所述变浮力驱动装置在外皮囊和内油箱间输送油量不小于 1.5L，变浮力驱动装置总质量不大于7.5千克，外皮囊与蓄能器通过第一输油管道连接，外皮囊与内油箱通过第二输油管道连接，第二输油管道上还连接有电磁阀，外皮囊、单向阀、高压柱塞泵、初级增压泵、内油箱通过第三输油管道连接，连接方式为串联连接。

优选地，所述初级增压泵为齿轮泵，溢流阀连接在初级增压泵上，连接方式为活动连接。

优选地，所述高压柱塞泵入油口处安装有过滤器, 过滤器外表面有中空小孔,小孔内有螺纹, 高压柱塞泵有与过滤器螺纹配套的螺丝。

优选地，所述蓄能器外部壳体材料为单位体积质量低、强度高的碳纤维。

优选地，所述高压柱塞泵包括进出阀密封体，进出阀密封体形状为球形，材料为为可抗海水高盐度腐蚀的不锈钢小球。

本发明另提供一种利用上述长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，其特征在于，其方法如下：

步骤1、水面回油阶段；

滑翔机处于水面时，电磁阀开启，液压油由于外部大气压力流回内油箱，此时外皮囊体积减小，滑翔机浮力减小，到达指定油量后，电磁阀7关闭，开始下潜；

步骤2、下潜阶段；

下潜过程中，由于深度增加，压力逐渐增大，当外界海水压力大于蓄能器预充压力时，外皮囊的一部分液压油将被缓慢压入蓄能器（9），使滑翔机体积继续减小，补偿由于海水密度增加导致的净浮力损失；

步骤3、水下排油阶段；

滑翔机到达预定深度后，开始排油，排油过程中，初级增压泵先开启，从油箱吸油，为高压柱塞泵入口增压，压力通过溢流阀控制，一段时间后，高压柱塞泵开启，抵抗外部环境压力将液压油排出至外皮囊，此时外皮囊体积逐渐增加，达到指定排油量后，停止排油，滑翔机开始上浮；

步骤4、上浮阶段；

上浮过程中，外界海水压力逐渐减小，蓄能器内压力逐渐释放，液压油由蓄能器逐渐进入外皮囊，使滑翔机体积继续增加，补偿浮力损失，直至到达水面，蓄能器内液压油全部进入外皮囊；准备再次回油，进入下一个循环。

本发明的技术效果和优点：该长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，通过外皮囊体积变化，为长距离水下滑翔机提供充足的动力，通过溢流阀连接在初级增压泵上，过滤器连接在高压柱塞泵上，减小装置体积和量，又减少流道损失，通过蓄能器壳体设置为碳纤维，高压柱塞泵进出阀采用钢球硬密封，降低了装置的质量和体积，从而有更好的动力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中各标号：内油箱1、初级增压泵2、过滤器3、高压柱塞泵4、单向阀5、外皮囊6、电磁阀7、溢流阀8、蓄能器9、第一输油管道11、第二输油管道12、第三输油管道13。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图中所示的一种长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，包括：内油箱1、初级增压泵2、过滤器3、高压柱塞泵4、单向阀5、外皮囊6、电磁阀7、溢流阀8、蓄能器9、第一输油管道11、第二输油管道12、第三输油管道13 ,其特征在于：所述变浮力驱动装置在外皮囊6和内油箱1间输送油量不小于 1.5L，变浮力驱动装置总质量不大于7.5千克，外皮囊6与蓄能器9通过第一输油管道11连接，外皮囊6与内油箱1通过第二输油管道12连接，第二输油管道12上还连接有电磁阀7，外皮囊6、单向阀5、高压柱塞泵4、初级增压泵2、内油箱1通过第三输油管道13连接，连接方式为串联连接。

进一步地，所述初级增压泵2为齿轮泵，溢流阀8连接在初级增压泵2上，连接方式为活动连接，所述高压柱塞泵4入油口处安装有过滤器3, 过滤器3外表面有中空小孔,小孔内有螺纹, 高压柱塞泵4有与过滤器3螺纹配套的螺丝，所述蓄能器9外部壳体材料为单位体积质量低、强度高的碳纤维，所述高压柱塞泵4包括进出阀密封体，进出阀密封体形状为球形，材料为可抗海水高盐度腐蚀的不锈钢小球。

进一步地，所述外皮囊容积为1.68L，内油箱样机内部容积为1.95L，移动距离为75mm，滑柱式导向机构，实际输出油量为1.86L；初级增压泵额定工作压力为不小于0.5MPa，额定工作流量为145ml/min，额定转速为4500rpm，进油口压力为绝压70kPa；初级增压泵电机额定电压为24VDC，额定功率为8W，额定转速为4500 rpm；高压柱塞泵额定工作压力为15MPa，额定工作流量为100ml/min，额定转速为4500rpm；高压柱塞泵电机额定电压为24VDC，额定功率为30W，额定转速为≥3000r/min；单向阀公称流量为100mL/min，低开启压力为，高开启压力为；电磁阀额定电压为24VDC，额定压力12MPa；溢流阀额定压力为1MPa，额定流量为145mL/min；蓄能器额定压力为12MPa，公称容积为500mL。

工作原理：

1、水面回油阶段

滑翔机处于水面时，电磁阀7开启，液压油由于外部大气压力流回内油箱1，此时外皮囊6体积减小，滑翔机浮力减小，到达指定油量后，电磁阀7关闭，开始下潜。

2、下潜阶段

下潜过程中，由于深度增加，压力逐渐增大，当外界海水压力大于蓄能器9预充压力时，外皮囊6的一部分液压油将被缓慢压入蓄能器9，使滑翔机体积继续减小，补偿由于海水密度增加导致的净浮力损失。

3、水下排油阶段

滑翔机到达预定深度后，开始排油，排油过程中，初级增压泵2先开启，从油箱吸油，为高压柱塞泵4入口增压，压力通过溢流阀8控制，一段时间后，高压柱塞泵4开启，抵抗外部环境压力将液压油排出至外皮囊6，此时外皮囊6体积逐渐增加，达到指定排油量后，停止排油，滑翔机开始上浮。

4、上浮阶段

上浮过程中，外界海水压力逐渐减小，蓄能器9内压力逐渐释放，液压油由蓄能器9逐渐进入外皮囊6，使滑翔机体积继续增加，补偿浮力损失，直至到达水面，蓄能器9内液压油全部进入外皮囊6。准备再次回油，进入下一个循环。

该长距离水下滑翔机变浮力驱动装置，通过外皮囊体积变化，为长距离水下滑翔机提供充足的动力，通过溢流阀连接在初级增压泵上，过滤器连接在高压柱塞泵上，减小装置体积和量，又减少流道损失，通过蓄能器壳体设置为碳纤维，高压柱塞泵进出阀采用钢球硬密封，降低了装置的质量和体积，从而有更好的动力。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。