專利名稱：一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置。
背景技術：
隨著內(nèi)陸礦產(chǎn)的不斷開發(fā)，其儲存量越來越少，為確保戰(zhàn)爭儲備需求，世界各國逐步向海洋發(fā)展。為了使探測設備下沉到需要監(jiān)測的海洋深度層，通常有二種方法，一種是通過錨系將設備固定在監(jiān)測海域某一深度上進行監(jiān)測，但監(jiān)測范圍有限；另一種方法是通過設備自身的沉浮運動來實現(xiàn)。對第二種方法，任何海洋監(jiān)測設備在水中實現(xiàn)沉浮運動通常有三種途徑，一是改變設備的體積而重量保持不變；二是改變設備的重量而體積不變 ’三是增加或減少對設備施加的外力。目前海洋監(jiān)測設備通常采用第一種方式，即改變設備浮力調(diào)節(jié)裝置的體積來實現(xiàn)設備在水下的沉浮。所述浮力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)形式主要有以下二種，一是采用油氣囊整體式結(jié)構(gòu)，將油囊和氣囊做成一個整體，分上下兩個容腔，上容腔為 油室，下容腔為氣室。采用這種結(jié)構(gòu)對橡膠自身材料特性、橡膠的粘接性能、硫化技術等要求很高，在水下高壓、氣囊反復充放氣及長時間工作后容易引起橡膠粘接處開裂、油室與氣室聯(lián)通等問題，從而導致設備無法正常工作；二是采用單油囊結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)形式簡單，但是在滿足設備高壓沉浮驅(qū)動能力的要求下，與其相連的高壓驅(qū)動裝置注油及抽油速度慢，設備體積變化慢，當設備要在水面通信時，將通信模塊托出水面耗費的時間長、功耗大，對設備的安全也沒有保障。為此，有必要研制一種雙油囊結(jié)構(gòu)即高壓油囊與低壓油囊相結(jié)合的浮力調(diào)節(jié)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，該裝置采用雙油囊結(jié)構(gòu)形式，解決了油氣囊整體結(jié)構(gòu)形式在高壓、氣囊反復充放氣及長時間工作后容易引起橡膠粘接處開裂、油室與氣室聯(lián)通等問題；同時通過低壓油囊在水面的快速充油，大大節(jié)省了功耗，提高了海洋環(huán)境監(jiān)測設備的安全性能。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，所述裝置包括殼體連接件、管路連接件、油囊支撐件、低壓油囊、低壓油囊密封板、高壓油囊連接件、高壓油囊密封板、高壓油囊、密封圈，外圍設備包括儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)和高壓驅(qū)動系統(tǒng)；其中，管路連接件上端面設有第一接頭和第二接頭，在第一接頭和第二接頭內(nèi)分別開有貫穿管路連接件的通孔；管路連接件下端面與油囊支撐件上端面固定連接；管路連接件上端面與殼體連接件固定連接，第一接頭和第二接頭伸入殼體連接件內(nèi)；油囊支撐件為長方體結(jié)構(gòu)，在油囊支撐件的四個側(cè)面上對稱開有四個半圓形凹槽，低壓油囊固定在半圓形凹槽內(nèi)，低壓油囊的邊緣通過低壓油囊密封板與油囊支撐件固定密封；高壓油囊連接件固定在油囊支撐件底部，通過高壓油囊密封板將高壓油囊與高壓油囊連接件固定連接，實現(xiàn)高壓油囊與高壓油囊連接件和高壓油囊密封板配合面上的密封；在油囊支撐件內(nèi)部開有高壓油路和低壓油路；所述高壓油路在豎直方向上貫穿油囊支撐件，上端與第一接頭內(nèi)的通孔對應，下端貫通高壓油囊連接件和高壓油囊密封板并與高壓油囊相通；
所述低壓油路包括在油囊支撐件內(nèi)部開有的豎直通道，以及在水平方向上相互貫通的井字形通道；所述豎直通道上端與第二接頭內(nèi)的通孔對應，下端延伸至高壓油路和半圓形凹槽之間；所述井字形通道分別與豎直通道和四個低壓油囊相通；井字形通道與低壓油囊的聯(lián)通端為管路出口；在油囊支撐件與殼體連接件的結(jié)合面上，殼體連接件和管路連接件的結(jié)合面上，高壓油囊連接件和油囊支撐件的結(jié)合面上，以及油囊支撐件與高壓油路、低壓油路的結(jié)合面上均設有密封圈；儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)、高壓驅(qū)動系統(tǒng)均位于裝置外部，高壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第一接頭連接，為高壓油囊供油；低壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第二接頭連接，為低壓油囊供油；優(yōu)選將井字形通道的管路出口堵住，在每個管路出口旁均布設有3個斜孔，所述斜孔將低壓油路和低壓油囊聯(lián)通，從而使低壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓油通過斜孔注入到低壓油囊內(nèi)，這樣設計的目的是當?shù)蛪河湍沂艿捷^大外部壓力時，由于與低壓油囊聯(lián)通的管路出口直徑變小，降低了低壓油囊的受力，從而確保低壓油囊在較高的壓力下不損壞；優(yōu)選斜孔與相鄰單根井字形通道之間的夾角為1(Γ15° ；優(yōu)選3個斜孔的截面積之和等于單根井字形通道的截面積；在殼體連接件上部搭載海洋環(huán)境監(jiān)測設備，實現(xiàn)通信需要。有益效果I.本發(fā)明提供了一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，所述裝置采用了高壓油囊與低壓油囊相結(jié)合進行供油，可以通過高壓油囊實現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測設備在水下的沉浮運動，通過高壓油囊和低壓油囊的共同作用實現(xiàn)設備在水面的沉浮運動。其中高壓油囊和低壓油囊各自獨立，結(jié)構(gòu)簡單，無需粘接及硫化，解決了油氣囊整體結(jié)構(gòu)形式在高壓、氣囊反復充放氣及長時間工作后容易引起橡膠粘接處開裂、油室與氣室聯(lián)通等問題，設備工作可靠性得到了保證。2.所述裝置將高壓驅(qū)動系統(tǒng)設計的液壓缸直徑較小，抽油速度慢；低壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓缸直徑較大，在微型直流電機驅(qū)動下，其抽油或注油速度快、油量變化大，能實現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測設備在水面的快速沉浮功能，大大節(jié)省了功耗，且節(jié)省了設備在水面停留的時間，提高了設備的安全性。3.所述裝置在油囊支撐件的橫截面上設有網(wǎng)格狀的井字形通道，末端與四個低壓油囊聯(lián)通；并將管路出口堵住，在每個管路出口旁均布設置斜孔將低壓油路和低壓油囊聯(lián)通，使低壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓油通過斜孔注入到低壓油囊內(nèi)，這樣設計的目的是當?shù)蛪河湍沂艿捷^大外部壓力時，由于與低壓油囊聯(lián)通的管路出口直徑變小，降低了低壓油囊的受力，從而確保低壓油囊在高壓下不損壞。


圖I是本發(fā)明所述的海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置的剖視圖；圖2是本發(fā)明所述的油囊支撐件的剖視圖；圖3是圖2的A-A向視圖；圖4是圖2的B-B向視圖；圖5是本發(fā)明所述的管路連接件的剖視圖；圖6是本發(fā)明所述的低壓油囊的剖視圖；
圖7是本發(fā)明所述的高壓油囊的剖視圖；其中，I-殼體連接件、2-管路連接件、3-油囊支撐件、4-低壓油囊、5-低壓油囊密封板、6-高壓油囊連接件、7-高壓油囊密封板、8-高壓油囊、9-標準O形圈、10-密封墊、11-管路出口、12-斜孔、13-第二接頭、14-第一接頭。
具體實施例方式下面通過實施例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例圖I為本發(fā)明所述的一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，所述裝置包括殼體連接件I、管路連接件2、油囊支撐件3、低壓油囊4、低壓油囊密封板5、高壓油囊連接件
6、高壓油囊密封板7、高壓油囊8、密封圈9、密封墊10，其中所述密封圈為標準O形圈；外圍設備包括儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)和高壓驅(qū)動系統(tǒng)；其中，管路連接件2上端面設有第一接頭14和第二接頭13，在第一接頭14和第二接頭13內(nèi)分別開有貫穿管路連接件2的通孔；管路連接件2下端面與油囊支撐件3上端面固定連接；管路連接件2上端面與殼體連接件I固定連接，第一接頭14和第二接頭13伸入殼體連接件I內(nèi)；為減輕裝置總體重量，油囊支撐件3采用非金屬加工制造，所述油囊支撐件3為長方體結(jié)構(gòu)，在油囊支撐件3的四個側(cè)面上對稱開有四個半圓形凹槽，低壓油囊4固定在半圓形凹槽內(nèi)，低壓油囊4的邊緣通過低壓油囊密封板5與油囊支撐件3固定密封；高壓油囊連接件6固定在油囊支撐件3底部，通過高壓油囊密封板7將高壓油囊8與高壓油囊連接件6固定連接，實現(xiàn)高壓油囊8與高壓油囊連接件6和高壓油囊密封板7配合面上的密封；圖6、7是低壓油囊4和高壓油囊8的結(jié)構(gòu)示意圖，其中低壓油囊4和高壓油囊8的開口密封處的凸出部分，是按照標準O形密封圈的功能設計的，是靜密封結(jié)合面的典型結(jié)構(gòu)，并通過螺釘壓緊的方式實現(xiàn)低壓油囊4和高壓油囊8在水下的密封。在油囊支撐件3內(nèi)部開有高壓油路和低壓油路；所述高壓油路在豎直方向上貫穿油囊支撐件3，上端與第一接頭14內(nèi)的通孔對應，下端貫通高壓油囊連接件6和高壓油囊密封板7并與高壓油囊8相通；所述低壓油路包括在油囊支撐件3內(nèi)部開有的豎直通道，以及圖4所示的在水平方向上相互貫通的井字形通道；所述豎直通道上端與第二接頭13內(nèi)的通孔對應，下端延伸至高壓油路和半圓形凹槽之間；所述井字形通道分別與豎直通道和四個低壓油囊4相通；井字形通道與低壓油囊4的聯(lián)通端為管路出口 11 ;將井字形通道的管路出口 11堵住，在每個管路出口 11旁均布設有3個斜孔12，所述斜孔12將低壓油路和低壓油囊4聯(lián)通，從而使低壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓油通過斜孔12注入到低壓油囊4內(nèi)，這樣設計的目的是當?shù)蛪河湍?受到較大外部壓力時，由于與低壓油囊4聯(lián)通的管路出口 11直徑變小，降低了低壓油囊4的受力，從而確保低壓油囊4在較高的壓力下不損壞；斜孔12與相鄰單根井字形通道之間的夾角為1(Γ15° ；3個斜孔12的截面積之和=單根井字形通道的截面積；在油囊支撐件3與殼體連接件I的結(jié)合面上，殼體連接件I和管路連接件2的結(jié)合面上，高壓油囊連接件6和油囊支撐件3的結(jié)合面上，以及油囊支撐件3與高壓油路、低壓油路的結(jié)合面上均設有密封圈9 ；儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)、高壓驅(qū)動系統(tǒng)均位于裝置外部，圖5是管路連接件2的結(jié)構(gòu)示意圖，高壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第一接頭14連接，為高壓油囊8供油；低壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第二接頭13連接，為低壓油囊4供油；在殼體連接件I上搭載通信設備，這樣就使雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置與 整個設備聯(lián)接成為一體。該裝置是這樣實現(xiàn)的如圖I所示，為防止在高壓、油氣囊反復充放以及長時間工作后引起的橡膠粘接處開裂、油室與氣室聯(lián)通等問題的現(xiàn)象，本發(fā)明的裝置采用雙油囊結(jié)構(gòu)形式，即高壓油囊8和低壓油囊4各自獨立，結(jié)構(gòu)簡單，無需粘接及硫化，其中低壓油囊4與低壓驅(qū)動系統(tǒng)共同實現(xiàn)設備水面沉浮功能，高壓油囊8與高壓驅(qū)動系統(tǒng)共同實現(xiàn)設備水下沉浮功能；為使設備在水面能有足夠的浮力將通信模塊托出水面，設計有4個低壓油囊4，且通過油囊支撐件3使4個低壓油囊4相互聯(lián)通，如圖4(Β-Β)剖面所示，同時為確保低壓油囊4在水下一定深度下的密封，其結(jié)構(gòu)設計如圖6所示，低壓油囊4的開口外圓環(huán)設計成標準O形圈形狀，并通過模具壓鑄成型為一整體，安裝時將低壓油囊4的外圓環(huán)凸出部分安放在油囊支撐件3對應的凹槽內(nèi)，然后通過低壓油囊密封板5將低壓油囊4固定在油囊支撐件3上，實現(xiàn)密封。低壓油囊4在高壓下的狀態(tài)如圖I所示，完全與油囊支撐件3的凹面貼合，此時低壓油囊4受外壓力(水下一定深度壓力)與內(nèi)壓力(油囊支撐件3管路內(nèi)油壓)造成的壓差，在長時間在內(nèi)外壓差的作用下，油囊支撐件3管路出口處的低壓油囊4存在壓破的可能，導致海水進入到裝置內(nèi)部，使裝置損壞。為防止上述現(xiàn)象發(fā)生，本發(fā)明采取以下方法一是在油囊支撐件3的每個管路出口 11旁均布設計了 3個直徑為Φ O. 5mm的斜孔12，其與油囊支撐件3的內(nèi)部管路連通，從而低壓驅(qū)動系統(tǒng)的液壓油可通過斜孔12注入到低壓油囊4內(nèi)，這樣設計的目的是為了當?shù)蛪河湍?內(nèi)外壓差一定時，管路出口直徑變小，其受力將大大減少，從而可確保低壓油囊4在高壓下不損壞；二是將油囊支撐件3的每個管路出口 11堵住，方法如下首先在管路出口 11處加工螺紋，然后再用與油囊支撐件3相同材料的專用螺釘安裝好，最后再通過機加工將油囊支撐件3加工到圖紙要求，確保低壓油囊4與油囊支撐件3在高壓狀態(tài)下能完全貼合。為確保高壓油囊8在高壓環(huán)境下密封性能良好，將高壓油囊8設計成碗口性，碗口處的圓環(huán)同樣采用標準O形圈外形設計，通過高壓油囊連接件6、高壓油囊密封板7將三者連接成一整體，然后再通過螺釘與油囊支撐件3固定，使高壓油囊8通過油囊支撐件3與高壓驅(qū)動系統(tǒng)聯(lián)通。設計時為確保油囊支撐件3內(nèi)的兩路油路不串通，設計了兩道標準O形圈9將高壓油路與低壓油路隔開。油囊支撐件3與殼體連接件I間同樣采用標準O形圈進行密封。為防止采用單油囊整體結(jié)構(gòu)形式導致裝置注油或抽油速度慢，體積變化慢，引起設備在水面耗費的時間長、功耗大，安全存在隱患等問題，采用的
具體實施例方式采用獨立的低壓油囊4來實現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測設備在水面的快速沉浮功能，為確保設備的通信模塊能正常通信，需要將裝置上的通信模塊托出水面一定高度，此時啟動低壓驅(qū)動系統(tǒng)(包括液壓缸)將液壓油注入到4個低壓油囊4內(nèi)，使裝置的浮力增大，將通信模塊托出水面進行海洋監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸工作及與陸上工作站間的信息交互；當設備的數(shù)據(jù)傳輸完成需要進行海洋監(jiān)測時，則此時通過低壓驅(qū)動系統(tǒng)將4個低壓油囊4內(nèi)的油抽完，使裝置浮力減小，設備自動下沉到水面以下。當需要繼續(xù)下沉時，通過高壓驅(qū)動系統(tǒng)將高壓油囊8內(nèi)的油抽完，實現(xiàn)裝置和通信模塊的進一步下沉。將高壓驅(qū)動系統(tǒng)設計的液壓缸直徑較小，抽油速度慢；低壓驅(qū)動系統(tǒng)在水面工作，其受到的外界壓力小，所以設計的液壓缸直徑較大，在微型直流電機驅(qū)動下，其抽油或注油速度快、油量變化大，能實現(xiàn)設備通信模塊在水面的快速沉浮功能，大大節(jié)省了功耗，且節(jié)省了設備在水面停留的時間，提高了設備的安全性。所述海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置的工作原理是裝置布放入水前，通過低壓驅(qū)動系統(tǒng)向4個低壓油囊4內(nèi)注滿液壓油，同時通過高壓驅(qū)動系統(tǒng)向高壓油囊8內(nèi)注滿液壓油，此時裝置在水下受到正浮力，裝置將通信模塊托出水面一定高度，實現(xiàn)通信模 塊與地面工作站之間的信息交互；完成信息傳輸后，低壓驅(qū)動系統(tǒng)將4個低壓油囊4內(nèi)的液壓油抽回液壓缸，使裝置浮力減少，實現(xiàn)裝置水面下沉功能。然后啟動高壓驅(qū)動系統(tǒng)，抽回高壓油囊8內(nèi)的液壓油，使裝置下沉到設定的工作深度。裝置上浮過程與下沉過程相反。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述裝置包括殼體連接件(I)、管路連接件(2)、油囊支撐件(3)、低壓油囊(4)、低壓油囊密封板(5)、高壓油囊連接件(6)、高壓油囊密封板(7)、高壓油囊(8)、密封圈(9)，外圍設備包括儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)和高壓驅(qū)動系統(tǒng)； 其中，管路連接件(2)上端面設有第一接頭(14)和第二接頭(13)，在第一接頭(14)和第二接頭(13)內(nèi)分別開有貫穿管路連接件(2)的通孔；管路連接件(2)下端面與油囊支撐件(3)上端面固定連接；管路連接件(2)上端面與殼體連接件(I)固定連接，第一接頭(14)和第二接頭(13)伸入殼體連接件( I)內(nèi)； 油囊支撐件(3)為長方體結(jié)構(gòu)，在油囊支撐件(3)的四個側(cè)面上對稱開有四個半圓形凹槽，低壓油囊(4)固定在半圓形凹槽內(nèi)，低壓油囊(4)的邊緣通過低壓油囊密封板(5)與油囊支撐件(3)固定密封； 高壓油囊連接件(6)固定在油囊支撐件(3)底部，通過高壓油囊密封板(7)將高壓油囊(8)與高壓油囊連接件(6)固定連接，實現(xiàn)高壓油囊(8)與高壓油囊連接件(6)和高壓油囊密封板(7)配合面上的密封； 在油囊支撐件(3)內(nèi)部開有高壓油路和低壓油路；所述高壓油路在豎直方向上貫穿油囊支撐件(3)，上端與第一接頭(14)內(nèi)的通孔對應，下端貫通高壓油囊連接件(6)和高壓油囊密封板(7)并與高壓油囊(8)相通； 所述低壓油路包括在油囊支撐件(3)內(nèi)部開有的豎直通道，以及在水平方向上相互貫通的井字形通道；所述豎直通道上端與第二接頭(13)內(nèi)的通孔對應，下端延伸至高壓油路和半圓形凹槽之間；所述井字形通道分別與豎直通道和四個低壓油囊(4)相通；井字形通道與低壓油囊(4)的聯(lián)通端為管路出口(11); 在油囊支撐件(3 )與殼體連接件(I)的結(jié)合面上，殼體連接件(I)和管路連接件(2 )的結(jié)合面上，高壓油囊連接件(6)和油囊支撐件(3)的結(jié)合面上，以及油囊支撐件(3)與高壓油路、低壓油路的結(jié)合面上均設有密封圈(9)； 儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)、高壓驅(qū)動系統(tǒng)均位于裝置外部，高壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第一接頭(14)連接，為高壓油囊(8)供油；低壓驅(qū)動系統(tǒng)通過輸油管路，一端與儲油箱連接，另一端與第二接頭(13)連接，為低壓油囊(4)供油。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于將井字形通道的管路出口( 11)堵住，在每個管路出口( 11旁均布設有3個斜孔(12)，所述斜孔(12)將低壓油路和低壓油囊(4)聯(lián)通。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于3個斜孔(12)的截面積之和等于單根井字形通道的截面積。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于斜孔(12)與相鄰單根井字形通道之間的夾角為1(Γ15°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種海洋環(huán)境監(jiān)測設備雙油囊浮力調(diào)節(jié)裝置。所述裝置包括殼體連接件、管路連接件、油囊支撐件、低壓油囊、低壓油囊密封板、高壓油囊連接件、高壓油囊密封板、高壓油囊、密封圈，以及外圍設備儲油箱、低壓驅(qū)動系統(tǒng)、高壓驅(qū)動系統(tǒng)；可以通過高壓油囊實現(xiàn)海洋環(huán)境監(jiān)測設備在水下的沉浮運動，通過高壓油囊和低壓油囊的共同作用實現(xiàn)設備在水面的沉浮運動。其中高壓油囊和低壓油囊各自獨立，結(jié)構(gòu)簡單，無需粘接及硫化，解決了油氣囊整體結(jié)構(gòu)形式在高壓、氣囊反復充放氣及長時間工作后容易引起橡膠粘接處開裂、油室與氣室聯(lián)通等問題，設備工作可靠性得到了保證。
文檔編號B63C11/52GK102941915SQ20121050750
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者苗建明, 曾軍財, 高頻, 牟偉, 張承科, 壽麗莉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一○研究所