本發(fā)明涉及領(lǐng)潛水器域，尤其涉及一種用于調(diào)節(jié)全海深潛水器浮力的液壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

潛水器是進(jìn)行高效勘探、科學(xué)考察、開(kāi)發(fā)作業(yè)、軍事偵測(cè)及作戰(zhàn)平臺(tái)的重要裝備。潛水器取樣后由于重量的增加或釋放其他裝備后重量的減少，或是由于水介質(zhì)的特性(壓力、溫度)而引起的海水密度的變化；隨著下潛深度的增加，潛水器耐壓結(jié)構(gòu)發(fā)生彈性變形而引起排水體積的變化，這些因素均導(dǎo)致重力和浮力的平衡經(jīng)常被打破。因此，為確保潛水器在一定深度具有相對(duì)穩(wěn)定的作業(yè)姿態(tài)，需要對(duì)其進(jìn)行浮力調(diào)節(jié)。

目前潛水器浮力調(diào)節(jié)方法有油泵式、活塞式、錨鏈?zhǔn)?、汽油式、高壓空氣式、海水泵式，前述五種均各有限制，使用不便，而對(duì)于海水泵式，由于浮力調(diào)節(jié)的特殊工況，海水泵需要研制，且目前最大應(yīng)用深度為我國(guó)“蛟龍”號(hào)的7062米。海水泵除軸向柱塞式外，也有使用海水增壓缸。但海水泵組成的典型浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在部分問(wèn)題，其一是大深度時(shí)在海水泵加載瞬間驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流過(guò)高，這導(dǎo)致整個(gè)浮力調(diào)節(jié)系可靠性較低，其二是系統(tǒng)在水下的容積效率較低，并且目前未有能應(yīng)用于超過(guò)7062米深度的潛水器浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有問(wèn)題，進(jìn)行了研究改進(jìn)，提供一種用于調(diào)節(jié)全海深潛水器浮力的液壓系統(tǒng)，其能夠克服使用不便、可靠性低、容積效率低等問(wèn)題，并且工作深度可達(dá)到全海深。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種用于調(diào)節(jié)全海深潛水器浮力的液壓系統(tǒng)，包括液壓動(dòng)力源、海水液壓動(dòng)力源、壓載水艙及壓載水艙控制閥組，由所述液壓動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)海水液壓動(dòng)力源工作、并通過(guò)壓載水艙控制閥組的切換控制壓載水艙內(nèi)部的注水或排水，以實(shí)現(xiàn)全海深潛水器浮力的調(diào)節(jié)；

其進(jìn)一步技術(shù)方案在于：

所述液壓動(dòng)力源包括密閉油箱、壓力補(bǔ)償器、溢流閥、液壓油泵、電機(jī)、出口過(guò)濾器、第一四通電磁換向閥及第二四通電磁換向閥；所述液壓油泵的傳動(dòng)端連接電機(jī)，所述液壓油泵的入口端連接密閉油箱，所述液壓油泵的出口端通過(guò)出口過(guò)濾器分別與第一四通電磁換向閥的Ⅱ口、第二四通電磁換向閥的Ⅱ口、比例換向閥的Ⅱ口及溢流閥的入口連接；所述密閉油箱還與壓力補(bǔ)償器連接；所述第一四通電磁換向閥的Ⅳ口、第二四通電磁換向閥的Ⅳ口、比例換向閥Ⅳ口以及溢流閥的出口均連接密閉油箱；

所述海水液壓動(dòng)力源包括第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、增壓缸、安全閥及控制模塊組成，所述控制模塊由互為連接的深度傳感器、控制器及比例換向閥組成，所述增壓缸的Ⅰ口與比例換向閥的Ⅰ口連接，所述增壓缸的Ⅱ口與比例換向閥的Ⅲ口連接，所述增壓缸Ⅲ口分別與第一單向閥、第二單向閥并連，所述增壓缸的Ⅳ口分別與第三單向閥、第四單向閥并連；所述安全閥的入口分別連接第二單向閥及第四單向閥；所述第二單向閥及第四單向閥還通過(guò)順序閥連接第三液控二位二通換向閥及第二液控二位二通換向閥；

所述壓載水艙控制閥組包括帶液阻的第一液控二位二通換向閥、第二液控二位二通換向閥、第三液控二位二通換向閥、第四液控二位二通換向閥，順序閥、第一入口過(guò)濾器、第二入口過(guò)濾器及手動(dòng)截止閥；所述第一液控二位二通換向閥的第一液控口、第二液控二位二通換向閥的第一液控口分別與第一四通電磁換向閥的Ⅰ口連接，所述第一液控二位二通換向閥的第二液控口、第二液控二位二通換向閥的第二液控口分別與第一四通電磁換向閥的Ⅲ口連接；所述第三液控二位二通換向閥的第一液控口、第四液控二位二通換向閥的第一液控口分別與第二四通電磁換向閥的Ⅰ口連接，所述第三液控二位二通換向閥的第二液控口、第四液控二位二通換向閥的第二液控口分別與第二四通電磁換向閥的Ⅲ口連接；所述第一入口過(guò)濾器分別與第二液控二位二通換向閥、第四液控二位二通換向閥連接，所述第二入口過(guò)濾器的一端分別與安全閥的彈簧腔、安全閥的出口及順序閥的彈簧腔連接，所述第二入口過(guò)濾器的另一端通過(guò)手動(dòng)截止閥連接壓載水艙，所述壓載水艙還與第一液控二位二通換向閥、第三液控二位二通換向閥連接；

所述壓載水艙為用于承受全海深海水壓力的耐壓容器，于所述壓載水艙的內(nèi)部設(shè)置有液位計(jì)。

所述第一液控二位二通換向閥、第二液控二位二通換向閥、第三液控二位二通換向閥及第四液控二位二通換向閥的第一液控口、第二液控口均采用礦物液壓油為工作介質(zhì)，所述第一液控二位二通換向閥、第二液控二位二通換向閥、第三液控二位二通換向閥及第四液控二位二通換向閥的主流道工作介質(zhì)為海水。

于所述增壓缸的兩端缸蓋上分別安裝活塞接近開(kāi)關(guān)，所述活塞接近開(kāi)關(guān)用于傳遞開(kāi)關(guān)信號(hào)至控制器。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，在本發(fā)明中增壓缸采用油壓驅(qū)動(dòng)，輸出為水介質(zhì)，與傳統(tǒng)軸向柱塞式海水泵相比其加工成本低，在同等體積下流量更大、壽命長(zhǎng)、可靠性好、容積效率高。本發(fā)明潛水器浮力調(diào)節(jié)工況對(duì)泵流量脈動(dòng)要求極低，其比軸向柱塞泵更加契合潛水器浮力調(diào)節(jié)工況，通過(guò)調(diào)整增壓缸的增壓比，增壓缸出口壓力可滿足全海深的使用要求。在本發(fā)明中順序閥彈簧腔通過(guò)入口過(guò)濾器接通海水環(huán)境，而其他浮力調(diào)節(jié)系統(tǒng)的順序閥彈簧腔均接海水泵入口，這增加了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，各液控?fù)Q向閥均帶有液阻，改善了換向性能，在本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)增壓缸的油路由比例換向閥控制，在大深度排水時(shí)，由控制器調(diào)節(jié)比例換向閥的閥口開(kāi)度來(lái)控制增壓缸活塞的啟動(dòng)速度，使順序閥入口平穩(wěn)建壓，可減小甚至消除順序閥開(kāi)啟過(guò)程中的入口的壓力尖峰，從而降低電機(jī)電流峰值，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。另外本發(fā)明所有液控?fù)Q向閥孔口帶有液阻，其可調(diào)節(jié)換向閥的換向速度，降低沖擊，提高換向閥可靠性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中液壓系統(tǒng)的原理圖。

圖2為本發(fā)明的控制示意圖。

其中：1、壓載水艙；2、液位計(jì)；3、手動(dòng)截止閥；4、第二入口過(guò)濾器；5、順序閥；6、安全閥；7、第一液控二位二通換向閥；8、第三液控二位二通換向閥；9、第二液控二位二通換向閥；10、第四液控二位二通換向閥；11、第二單向閥；12、第四單向閥；13、第一單向閥；14、第三單向閥；15、增壓缸；16、第一四通電磁換向閥；17、第一入口過(guò)濾器；18、第二四通電磁換向閥；19、比例換向閥；20、出口過(guò)濾器；21、電機(jī)；22、液壓油泵；23、溢流閥；24、壓力補(bǔ)償器；25、密閉油箱；26、深度傳感器；27、控制器。

具體實(shí)施方式

下面說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如圖1所示，一種用于調(diào)節(jié)全海深潛水器浮力的液壓系統(tǒng)包括液壓動(dòng)力源、海水液壓動(dòng)力源、壓載水艙1及壓載水艙控制閥組，由液壓動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)海水液壓動(dòng)力源工作、并通過(guò)壓載水艙控制閥組的切換控制壓載水艙1內(nèi)部的注水或排水，以實(shí)現(xiàn)全海深潛水器浮力的調(diào)節(jié)。

如圖1所示，上述液壓動(dòng)力源包括密閉油箱25、壓力補(bǔ)償器24、溢流閥23、液壓油泵22、電機(jī)21、出口過(guò)濾器20、第一四通電磁換向閥16及第二四通電磁換向閥18；液壓油泵22的傳動(dòng)端連接電機(jī)21，液壓油泵22的入口端連接密閉油箱25，液壓油泵22的出口端通過(guò)出口過(guò)濾器20分別與第一四通電磁換向閥16的Ⅱ口、第二四通電磁換向閥18的Ⅱ口、比例換向閥19的Ⅱ口及溢流閥23的入口連接；密閉油箱25還與壓力補(bǔ)償器24連接；第一四通電磁換向閥16的Ⅳ口、第二四通電磁換向閥18的Ⅳ口、比例換向閥19的Ⅳ口以及溢流閥23的出口均連接密閉油箱25。

如圖1所示，上述海水液壓動(dòng)力源包括第一單向閥11、第二單向閥12、第三單向閥13、第四單向閥14、增壓缸15、安全閥6及控制模塊組成，控制模塊由互為連接的深度傳感器26、控制器27及比例換向閥19組成，增壓缸15的Ⅰ口與比例換向閥19的Ⅰ口連接，增壓缸15的Ⅱ口與比例換向閥19的Ⅲ口連接，增壓缸15Ⅲ口分別與第一單向閥11、第二單向閥13并連，增壓缸15的Ⅳ口分別與第三單向閥14、第四單向閥12并連；安全閥6的入口分別連接第二單向閥11及第四單向閥12，上述第二單向閥11及第四單向閥12還通過(guò)順序閥5連接第三液控二位二通換向閥8及第二液控二位二通換向閥9。

如圖1所示，上述壓載水艙控制閥組包括多個(gè)帶液阻的第一液控二位二通換向閥7、第二液控二位二通換向閥9、第三液控二位二通換向閥8、第四液控二位二通換向閥10，順序閥5、第一入口過(guò)濾器17、第二入口過(guò)濾器4及手動(dòng)截止閥3；第一液控二位二通換向閥7的第一液控口、第二液控二位二通換向閥9的第一液控口分別與第一四通電磁換向閥16的Ⅰ口連接，第一液控二位二通換向閥7的第二液控口、第二液控二位二通換向閥9的第二液控口分別與第一四通電磁換向閥16的Ⅲ口連接；第三液控二位二通換向閥8的第一液控口、第四液控二位二通換向閥10的第一液控口分別與第二四通電磁換向閥18的Ⅰ口連接，第三液控二位二通換向閥8的第二液控口、第四液控二位二通換向閥10的第二液控口分別與第二四通電磁換向閥18的Ⅲ口連接；第一入口過(guò)濾器17分別與第二液控二位二通換向閥9、第四液控二位二通換向閥10連接，第二入口過(guò)濾器4的一端分路分別與安全閥6的彈簧腔、安全閥6的出口及順序閥5的彈簧腔連接，第二入口過(guò)濾器4的另一端分路通過(guò)手動(dòng)截止閥3連接壓載水艙1，壓載水艙1還與第一液控二位二通換向閥7、第三液控二位二通換向閥8連接。上述壓載水艙1為用于承受全海深海水壓力的耐壓容器，于壓載水艙1的內(nèi)部設(shè)置有液位計(jì)2。

上述第一液控二位二通換向閥7、第二液控二位二通換向閥9、第三液控二位二通換向閥8及第四液控二位二通換向閥10的第一液控口、第二液控口均采用礦物液壓油為工作介質(zhì)，第一液控二位二通換向閥7、第二液控二位二通換向閥9、第三液控二位二通換向閥8及第四液控二位二通換向閥10的主流道工作介質(zhì)為海水。于上述增壓缸15的兩端缸蓋上分別安裝活塞接近開(kāi)關(guān)，活塞接近開(kāi)關(guān)用于傳遞開(kāi)關(guān)信號(hào)至控制器27。

本發(fā)明的具體工作過(guò)程如下：

當(dāng)潛水器需要增加浮力時(shí)，需要將壓載水艙1中的海水排出至外界環(huán)境，此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)21，在電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)下，液壓油泵22向外輸出流量，第一四通電磁換向閥16的右位工作、第二液控二位二通換向閥9及第一液控二位二通換向閥7的右位工作，控制器27根據(jù)深度傳感器26傳回的深度信息以及增壓缸15傳回的活塞接近開(kāi)關(guān)信號(hào)來(lái)控制比例換向閥19的閥口按規(guī)律開(kāi)啟，從而使順序閥5的入口建立平穩(wěn)，當(dāng)控制器27監(jiān)測(cè)到增壓缸15的活塞處于行程末端時(shí)，其控制比例換向閥19換向，此時(shí)只要比例換向閥19處于任一工作位，系統(tǒng)內(nèi)部的海水將會(huì)排出到海洋環(huán)境，以比例換向閥19左位工作為例，海水從壓載水艙1內(nèi)流出，經(jīng)過(guò)第一液控二位二通換向閥7、第三單向閥14后進(jìn)入增壓缸15小活塞右側(cè)容腔，增壓缸15小活塞左側(cè)容腔海水依次經(jīng)第二單向閥11、順序閥5、第二液控二位二通換向閥9后通過(guò)第一入口過(guò)濾器17排入海洋環(huán)境。

當(dāng)潛水器需要減小浮力時(shí)，需將外界環(huán)境中的海水注入至壓載水艙1內(nèi)，此時(shí)啟動(dòng)電機(jī)21，在電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)下液壓油泵22向外輸出流量，第二四通電磁換向閥18右位工作、第三液控二位二通換向閥8右位工作、第四液控二位二通換向閥10右位工作，控制器27不斷監(jiān)測(cè)增壓缸15中活塞接近開(kāi)關(guān)所發(fā)出的接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，同時(shí)控制比例換向閥19的閥芯開(kāi)啟及換向，此時(shí)，只要比例換向閥19處于左右任一工作位，系統(tǒng)都將控制外界海水注入壓載水艙1內(nèi)，以比例換向閥19左位工作為例，海水通過(guò)第一入口過(guò)濾器17、第四液控二位二通換向閥10、第三單向閥14進(jìn)入增壓缸15的小活塞右側(cè)容腔，增壓缸15小活塞左側(cè)容腔海水經(jīng)過(guò)第二單向閥11、順序閥5、第三液控二位二通換向閥8進(jìn)入壓載水艙1內(nèi)。

在上述注水或排水過(guò)程中，順序閥5起到平衡增壓缸15出口壓力的作用，順序閥5的彈簧腔通過(guò)第二入口過(guò)濾器4連接外接海水，使增壓缸15出口壓力始終與外界環(huán)境壓力之差等于其彈簧調(diào)定壓力，保證了注水過(guò)程中不出現(xiàn)系統(tǒng)失控現(xiàn)象。本發(fā)明中普通齒輪泵、柱塞泵的出口壓力等級(jí)均能在全海深工況下驅(qū)動(dòng)增壓缸15活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。在本發(fā)明的描述中，上述術(shù)語(yǔ)“左側(cè)”、“右側(cè)”指示的位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見(jiàn)權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。