專利名稱：氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種實現(xiàn)潛艇姿態(tài)調(diào)整的液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代消費觀念的提升，沿海度假已成為一種生活新時尚。目前，水下觀光是繼水上觀光、空中觀光之后的另一旅游“熱點”，美國、日本、俄羅斯等國均推出了此類游覽項目。我國現(xiàn)有觀光潛艇多為載客20人以上中型和大型全潛式觀光潛艇以及載客2-6人半潛式小型觀光潛艇，全潛式微型觀光潛艇在我國民用觀光潛艇研發(fā)方面還處于空白階段。液壓技術(shù)具有很多優(yōu)點，如工作平穩(wěn)、控制方便、重量尺寸較小、可靠性高等，因而廣泛應(yīng)用在各類機械。作為氣動微型觀光潛艇的液壓系統(tǒng)，除了要滿足潛艇操舵、潛浮和縱傾調(diào)節(jié)的需求，還要能夠適應(yīng)微型潛艇狹小的空間，同時在滿足觀光目的的前提下盡可能的降低制造成本。目前，并沒有發(fā)現(xiàn)其它適用于微型觀光潛艇的液壓系統(tǒng)設(shè)計，因而，為適應(yīng)市場需要，給出適合民用的微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)必然具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供對水平舵和方向舵操縱、對潛浮系統(tǒng)中閥門的集中控制及對潛艇縱傾調(diào)節(jié)的氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)，其特征是包括液壓源和并聯(lián)的操舵液壓回路、閥門傳動液壓回路和縱傾調(diào)節(jié)液壓回路，液壓源包括主油泵機組、備用油泵機組、兩個單向閥、蓄能器、單向節(jié)流閥、緩沖器，并聯(lián)的主油泵機組和備用油泵機組通過單向節(jié)流閥連接蓄能器，主油泵機組和備用油泵機組的排出管上分別安裝第一單向閥和第二單向閥， 緩沖器與并聯(lián)的兩個單向閥相連；操舵液壓回路包括水平舵液壓缸、方向舵液壓缸、兩個電磁換向閥、兩個比例方向閥、兩個電磁式二位二通換向閥，第一電磁換向閥和第一比例方向閥并聯(lián)后與水平舵液壓缸相連，第一電磁式二位二通換向閥與水平舵液壓缸相連，第二電磁換向閥和第二比例方向閥并聯(lián)后與方向舵液壓缸相連，第二電磁式二位二通換向閥與方向舵液壓缸相連，由第一電磁換向閥、第一比例方向閥、水平舵液壓缸組成的機構(gòu)和由第二電磁換向閥、第二比例方向閥、方向舵液壓缸組成的機構(gòu)并聯(lián)在一起，兩個電磁閥均連接油箱；閥門傳動液壓回路包括四個電磁換向閥、兩個通海閥液壓缸、兩個通氣閥液壓缸、兩個節(jié)流閥，第一通海閥液壓缸和第二通海閥液壓缸的進油路連接在一起，第一電磁換向閥和第一通海閥液壓缸相連，第二電磁換向閥和第二通海閥液壓缸相連，第一通氣閥液壓缸和第二通氣閥液壓缸的進油路連接在一起，第三電磁換向閥和第一通氣閥液壓缸相連，第四電磁換向閥和第二通氣閥液壓缸相連，連接在一起的兩個通海閥液壓缸的進油路與連接在一起的兩個通氣閥液壓缸的進油路相連；縱傾調(diào)節(jié)液壓回路包括電磁換向閥、比例流量閥、 液壓鎖、船艏銀罐、船艉銀罐，電磁換向閥一端連接比例流量閥、一端連接液壓鎖，液壓鎖與船艏銀罐、船艉銀罐均相連，船艏銀罐和船艉銀罐相連；液壓源和并聯(lián)的操舵液壓回路、閥門傳動液壓回路和縱傾調(diào)節(jié)液壓回路通過操舵液壓回路中的由兩個電磁換向閥和兩個比例方向閥并聯(lián)在一起后的管路、液壓源中的緩沖器的管路、閥門傳動液壓回路中兩個通海閥液壓缸的進油路與連接在一起的兩個通氣閥液壓缸的進油路相連后的管路、縱傾調(diào)節(jié)液壓回路中比例流量閥的管路連接在一起。本發(fā)明的優(yōu)勢在于1.采用液壓系統(tǒng)實現(xiàn)氣動微型觀光潛艇的操縱控制，具有工作平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)尺寸緊湊、易于實現(xiàn)無級變速的特點。2.液壓源采用了兩套油泵機組和一套蓄能器應(yīng)急能源，系統(tǒng)可靠性高。3.采用電磁換向閥和比例方向閥并聯(lián)，實現(xiàn)了隨動操舵和手動操舵的任意切換， 結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。4.采用電磁換向閥實現(xiàn)通海閥和通氣閥的集中控制，易于實現(xiàn)。5.通過采用電磁換向閥和比例流量閥(或伺服閥)在潛艇艇艏和艇艉之間泵送水銀，可節(jié)省潛艇空間，并實現(xiàn)自動控制。


圖1為本發(fā)明的原理與布置圖；圖2為本發(fā)明的液壓源示意圖；圖3為本發(fā)明的操舵液壓回路示意圖；圖4為本發(fā)明的的閥門傳動液壓回路示意圖；圖5為本發(fā)明的縱傾調(diào)節(jié)液壓回路示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述結(jié)合圖1 5，氣動微型觀光潛艇的液壓系統(tǒng)如圖1所示。由液壓源A和三個并聯(lián)的功能回路B、C、D構(gòu)成，液壓源A為功能回路B、C、D提供壓力油，三個并聯(lián)的功能回路B、 C、D相對獨立。液壓源A，如圖2所示。采用由直流電機驅(qū)動的一套主油泵機組9和一套備用油泵機組36，主油泵機組9經(jīng)濾油器8通油箱7，備用油泵機組36經(jīng)濾油器37通油箱7，主油泵和備用油泵經(jīng)過單向閥接主油路，在主油泵和備用油泵的出口上，還接有卸荷閥，卸荷閥由蓄能器14控制。蓄能器14作為應(yīng)急能源，經(jīng)單向節(jié)流閥12通到主油路，同時蓄能器14的出口接溢流閥。在液壓源A主油路的最后接緩沖器。操舵液壓回路B，如圖3所示。采用電磁換向閥4和比例方向閥3并聯(lián)控制水平舵液壓缸1，電磁換向閥39和比例方向閥41并聯(lián)操縱方向舵液壓缸43，其中電磁換向閥4、39 也可采用手動換向閥，比例方向閥3、41也可采用伺服換向閥。水平舵液壓回路和方向舵液壓回路可分別經(jīng)電磁式二位二通換向閥2、42實現(xiàn)回路短路。電磁換向閥4經(jīng)節(jié)流閥5通油箱，電磁換向閥39經(jīng)節(jié)流閥38通油箱，比例方向閥3、41進油路分別接有精濾油器6、40。閥門傳動液壓回路C，如圖4所示。電磁換向閥19、22分別控制通海閥液壓缸17、 20，液壓鎖18、21用于保持通海閥液壓缸的壓力，使通海閥密閉，電磁換向閥四、33控制通氣閥液壓缸觀、30(關(guān)閉時由彈簧作用力實現(xiàn)通氣閥密閉)，通海閥液壓回路的進油路接節(jié)流閥16，通氣閥液壓回路的進油路接節(jié)流閥32?？v傾調(diào)節(jié)液壓回路D，如圖5所示。采用電磁換向閥M和比例流量閥沈，利用比例控制將油在艏艉水銀罐25、44間泵送(也可采用伺服閥代替電磁換向閥M和比例流量閥26)，縱傾調(diào)節(jié)液壓回路D的進油路上還接有精濾油器27和液壓鎖23，液壓鎖23用于保持水銀罐的壓力，維持縱傾姿態(tài)。本發(fā)明微型觀光潛艇總體液壓系統(tǒng)原理與布置，如圖1所示。主要分成四個功能區(qū)液壓源A，操舵液壓回路B，閥門傳動液壓回路C，縱傾調(diào)節(jié)液壓回路D。液壓源A布置在靠近艇艉部分，和壓縮空氣罐布置在一起；操舵液壓回路B置于艇艉，根據(jù)操舵液壓缸位置就近布置；閥門傳動液壓回路C根據(jù)閥門位置布置在水倉和駕駛室間夾層；縱傾調(diào)節(jié)液壓回路中將艏艉水銀罐25、44分別布置在艇艏和艇艉，其它液壓元件置于艇艏；所有閥件控制電路均集中到駕駛室控制臺中。本發(fā)明氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)液壓源A，如圖2所示。采用了一套主油泵機組9和一套備用油泵機組36，兩油泵組均由直流電機驅(qū)動，并可定期輪換使用。蓄能器14 作為應(yīng)急能源，主要應(yīng)用于舵機，在油泵停止工作和潛艇處在最大航速下，其容量能多次實現(xiàn)方向舵和水平舵從一舷最大舵角轉(zhuǎn)至另一舷最大舵角。兩臺泵排出管上裝有單向閥11 和35，以免工作泵排液倒灌備用泵而影響液壓工作，而且卸荷閥10、34開啟后油泵卸載運行時，蓄能器14保持在特定壓力下。液壓不工作時，油泵向蓄能器14充液，貯存能量。單向節(jié)流閥12既能使蓄能器14通暢地充液蓄能，又可通過改變節(jié)流閥12的開度調(diào)整放液速度。緩沖器15用于吸收液壓沖擊和齒輪泵的壓力脈動。本發(fā)明氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)操舵液壓回路B，如圖3所示。采用電磁換向閥 (也可選用手動換向閥)4、39和比例方向閥(也可選用伺服換向閥)3、41并聯(lián)實現(xiàn)手動操舵和隨動操舵(電磁換向閥4和比例方向閥3并聯(lián)操縱水平舵，電磁換向閥39和比例方向閥41并聯(lián)操縱方向舵)，且兩種操舵方式可任意切換。如對水平舵而言，將電磁換向閥4置于中位時比例方向閥3工作，此時，實現(xiàn)隨動操舵；將比例方向閥3關(guān)閉電磁換向閥4工作， 此時，實現(xiàn)手動操舵。電磁換向閥4、39通過按鈕實現(xiàn)閥芯移動，從而控制液壓缸推舵方向和時間；比例方向閥3、41控制隨動操舵則是通過手拉動拉桿或轉(zhuǎn)動舵柄輸入一個舵角，舵角轉(zhuǎn)化為電壓信號控制比例方向閥3、41的閥口開度和方向，從而控制液壓缸推舵的速度和方向，同時舵角信號通過角位移傳感器反饋給控制器，通過和原信號比較產(chǎn)生偏差信號， 系統(tǒng)朝消除偏差的方向運行來實現(xiàn)自動控制，直到達到要求舵角為止。電磁式二位二通換向閥2、42處于斷開狀態(tài)時，操舵液壓回路短路，可由其它機械操舵裝置實現(xiàn)操舵。本發(fā)明氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)閥門傳動液壓回路C，如圖4所示。采用電磁換向閥19、22、四、33可實現(xiàn)對通海閥和通氣閥的集中控制，其中電磁換向閥19、22控制通海閥啟閉(關(guān)閉時由液壓鎖18、21保持液壓缸壓力，使通海閥密閉)，電磁換向閥29、33控制通氣閥啟閉(關(guān)閉時由彈簧作用力實現(xiàn)通氣閥密閉)，通過通海閥和通氣閥的開啟和關(guān)閉， 可實現(xiàn)潛艇下潛和上浮。通海閥和通氣閥都打開時，海水涌入壓載水倉，潛艇逐漸下潛，下潛后通氣閥關(guān)閉，通海閥可關(guān)閉也可不關(guān)閉。若潛艇已在水下，打開通海閥和通氣閥，通入壓縮空氣吹除水倉中的海水，則潛艇逐漸上升。對電磁換向閥19、22、四、33的控制可通過手動操作，也可通過伺服控制系統(tǒng)實現(xiàn)。
本發(fā)明氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)縱傾調(diào)節(jié)液壓回路D，如圖5所示。采用電磁換向閥M和比例流量閥沈，利用比例控制將油在艏艉水銀罐25、44間泵送，調(diào)節(jié)潛艇艏艉重量分配以達到縱傾調(diào)節(jié)目的。其中，電磁換向閥M改變液壓油泵送方向，液壓鎖23防止電磁換向閥M處于中位時油液回流?？v傾自動調(diào)節(jié)可通過伺服控制實現(xiàn)，即給定縱傾角度， 以電壓信號傳給控制器，控制器通過改變電磁換向閥M閥芯位置控制泵送水銀方向和時間，同時縱傾角信號通過縱傾傳感器反饋給控制器，通過和原信號比較產(chǎn)生偏差信號，系統(tǒng)朝消除偏差方向運行來實現(xiàn)自動控制，直到達到要求縱傾角為止。本發(fā)明特點1、采用比例方向閥和電磁換向閥并聯(lián)控制液壓缸實現(xiàn)對方向舵和水平舵的隨動操縱和手動操縱，且兩種功能可任意切換；2、采用電磁換向閥控制液壓缸實現(xiàn)對潛浮系統(tǒng)中通海閥和通氣閥的集中操縱；3、采用液壓油通過管路在潛艇艇艏和艇艉之間泵送水銀的方式實現(xiàn)潛艇縱傾調(diào)節(jié)，泵送液壓油方向和速度由電磁換向閥和比例流量閥分別控制；4、將三個功能回路并聯(lián)在一個液壓系統(tǒng)中，以減少液壓元器件個數(shù)、縮小液壓系統(tǒng)所占空間。
權(quán)利要求
1.氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)，其特征是包括液壓源和并聯(lián)的操舵液壓回路、閥門傳動液壓回路和縱傾調(diào)節(jié)液壓回路，液壓源包括主油泵機組、備用油泵機組、兩個單向閥、 蓄能器、單向節(jié)流閥、緩沖器，并聯(lián)的主油泵機組和備用油泵機組通過單向節(jié)流閥連接蓄能器，主油泵機組和備用油泵機組的排出管上分別安裝第一單向閥和第二單向閥，緩沖器與并聯(lián)的兩個單向閥相連；操舵液壓回路包括水平舵液壓缸、方向舵液壓缸、兩個電磁換向閥、兩個比例方向閥、兩個電磁式二位二通換向閥，第一電磁換向閥和第一比例方向閥并聯(lián)后與水平舵液壓缸相連，第一電磁式二位二通換向閥與水平舵液壓缸相連，第二電磁換向閥和第二比例方向閥并聯(lián)后與方向舵液壓缸相連，第二電磁式二位二通換向閥與方向舵液壓缸相連，由第一電磁換向閥、第一比例方向閥、水平舵液壓缸組成的機構(gòu)和由第二電磁換向閥、第二比例方向閥、方向舵液壓缸組成的機構(gòu)并聯(lián)在一起，兩個電磁閥均連接油箱；閥門傳動液壓回路包括四個電磁換向閥、兩個通海閥液壓缸、兩個通氣閥液壓缸、兩個節(jié)流閥，第一通海閥液壓缸和第二通海閥液壓缸的進油路連接在一起，第一電磁換向閥和第一通海閥液壓缸相連，第二電磁換向閥和第二通海閥液壓缸相連，第一通氣閥液壓缸和第二通氣閥液壓缸的進油路連接在一起，第三電磁換向閥和第一通氣閥液壓缸相連，第四電磁換向閥和第二通氣閥液壓缸相連，連接在一起的兩個通海閥液壓缸的進油路與連接在一起的兩個通氣閥液壓缸的進油路相連；縱傾調(diào)節(jié)液壓回路包括電磁換向閥、比例流量閥、液壓鎖、船艏銀罐、船艉銀罐，電磁換向閥一端連接比例流量閥、一端連接液壓鎖，液壓鎖與船艏銀罐、船艉銀罐均相連，船艏銀罐和船艉銀罐相連；液壓源和并聯(lián)的操舵液壓回路、閥門傳動液壓回路和縱傾調(diào)節(jié)液壓回路通過操舵液壓回路中的由兩個電磁換向閥和兩個比例方向閥并聯(lián)在一起后的管路、液壓源中的緩沖器的管路、閥門傳動液壓回路中兩個通海閥液壓缸的進油路與連接在一起的兩個通氣閥液壓缸的進油路相連后的管路、縱傾調(diào)節(jié)液壓回路中比例流量閥的管路連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供氣動微型觀光潛艇液壓系統(tǒng)，包括液壓源和并聯(lián)的操舵液壓回路、閥門傳動液壓回路和縱傾調(diào)節(jié)液壓回路，液壓源包括主油泵機組、備用油泵機組、兩個單向閥、蓄能器、單向節(jié)流閥、緩沖器，操舵液壓回路包括水平舵液壓缸、方向舵液壓缸、兩個電磁換向閥、兩個比例方向閥、兩個電磁式二位二通換向閥，閥門傳動液壓回路包括四個電磁換向閥、兩個通海閥液壓缸、兩個通氣閥液壓缸、兩個節(jié)流閥，縱傾調(diào)節(jié)液壓回路包括電磁換向閥、比例流量閥、液壓鎖、船艏銀罐、船艉銀罐。本發(fā)明工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，易于實現(xiàn)無級變速，系統(tǒng)可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便，可節(jié)省潛艇空間，并實現(xiàn)自動控制。
文檔編號B63G8/14GK102285437SQ201110127238
公開日2011年12月21日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者崔紀軍, 崔薇薇, 張旭, 曹陽, 李利維, 段延峰, 董洪川, 趙海蓉, 鄭毅, 陳濤 申請人:哈爾濱工程大學(xué)