一种中浅深度潜水器用浮力调节装置及方法

技术领域

本发明涉及潜水器技术领域，尤其是一种中浅深度潜水器用浮力调节装置及方法。

背景技术

潜水器取样后由于重量的增加，或释放其他装备后重量的减少，或是由于水介质的特性，例如水下压力、温度的改变而引起的海水密度的变化；随着下潜深度的增加，潜水器耐压结构发生弹性变形而引起排水体积的变化，这些因素均导致重力和浮力的平衡被打破。因此，为确保潜水器在一定深度具有相对稳定的作业姿态，需要对其进行浮力调节。

目前，潜水器浮力调节方法有油泵式、活塞式、锚链式、汽油式、高压空气式、海水泵式，这些现有调节方法中，存在各种限制，例如油泵式存在体积大、只应用于小浮力调节能力要求的小型无人潜水器；海水泵式浮力调节方法其海水泵的柱塞双向承受与工作压力相匹配的力，而目前市售海水泵的柱塞受力工况为：柱塞受压行程时承受和工作压力相匹配的力，柱塞回程时只承受较小的回程力，因此市售海水泵柱塞回程一般采用弹簧回程，某些采用强制回程的也只是设计了结构强度较弱的回程机构，且滑靴和柱塞头部的包裹设计都是按照较小回程力工况进行的设计，因此海水泵式浮力调节方法的海水泵的研制难度、研发成本都很高，且由于是研制件，可靠性也无法得到有效保证；在中浅深度的工况下，现有的浮力调节方法难以同时达到结构紧凑、成本较低和高可靠性的要求。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的中浅深度潜水器用浮力调节装置及方法，通过设置注水支路、排水支路和泵源，水程不经过泵源，而是通过调速阀控制注水，从而达到整个系统阀件数量缩减、体积减小、成本降低、可靠性提高的目的。

本发明所采用的技术方案如下：

一种中浅深度潜水器用浮力调节装置，包括耐压水舱，所述耐压水舱底部安装有泵源，耐压水舱外设有与泵源连通的排水支路、注水支路，

所述耐压水舱内壁安装有液位计，

所述泵源包括电机、被电机带动的海水泵，所述海水泵的进水口接有进水过滤器，海水泵的出口接有安全阀，管路伸出安全阀的一端敞口设置；泵源浸没在耐压水舱液面下，

所述排水支路包括与海水泵的出水口相连通的单向阀，所述单向阀的出水方向连通有排水开关阀，排水开关阀的出水方向连接有通海过滤器，通海过滤器与外界海水连通，

所述注水支路包括与耐压水舱底部连通的注水过滤器，所述注水过滤器的进水一端连通有节流孔，节流孔的进水一端连通有调速阀，调速阀的进水一端连通有注水开关阀，注水开关阀的进水一端与通海过滤器连通，所述注水开关阀与排水开关阀连通。

所述排水开关阀和注水开关阀为常闭型二位二通阀，阀芯为球阀结构或锥阀结构。

节流孔的结构为：进口压力为调速阀的进口压力的1/3-1/2。

节流孔302需要特殊设计，以保证其进口压力，本实施例中的节流孔302需设计为进口压力为调速阀303的进口压力的1/3-1/2。

所述电机密封封装，所述海水泵采用轴向柱塞泵。

所述耐压水舱内的液面上方空气气压为大气压力。

一种中浅深度潜水器用浮力调节装置的调节方法，包括如下步骤：

排水过程：接通排水开关阀，电机驱动海水泵，海水泵运转，抽取耐压水舱内的海水，耐压水舱内的海水依次流经进水过滤器、海水泵、单向阀、排水开关阀后，被通海过滤器过滤释放到外界海水环境中；

注水过程：接通注水开关阀，外界海水依次经过通海过滤器、注水开关阀、调速阀、节流孔和注水过滤器后，输入耐压水舱。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，采用了技术成熟的市售海水泵，降低了整个系统的经济成本。海水泵在整个系统中是可靠性最低的一环，整个系统的可靠性取决于海水泵，而市售海水泵经过长期市场检验，是技术成熟的产品，因此本发明的可靠性有保障。

本发明中，海水泵和电机封装于耐压水舱内部，注水支路和排水支路由于管路分支少、所连接的阀件数量少，所以两条支路的构成阀件均能够采用插装阀块形式，进一步减小了系统体积。

附图说明

图1为本发明的原理图。

其中：1、耐压水舱；2、排水支路；3、注水支路；4、液位计；5、电机；6、海水泵；7、进水过滤器；8、安全阀；9、通海过滤器；

201、单向阀；202、排水开关阀；

301、注水过滤器；302、节流孔；303、调速阀；304、注水开关阀。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本实施例的中浅深度潜水器用浮力调节装置，包括耐压水舱1，耐压水舱1底部安装有泵源，耐压水舱1外设有与泵源连通的排水支路2、注水支路3，

耐压水舱1内壁安装有液位计4，

泵源包括电机5、被电机5带动的海水泵6，海水泵6的进水口接有进水过滤器7，海水泵6的出口接有安全阀8，管路伸出安全阀8的一端敞口设置；泵源浸没在耐压水舱1液面下，

排水支路2包括与海水泵6的出水口相连通的单向阀201，单向阀201的出水方向连通有排水开关阀202，排水开关阀202的出水方向连接有通海过滤器9，通海过滤器9与外界海水连通，

注水支路3包括与耐压水舱1底部连通的注水过滤器301，注水过滤器301的进水一端连通有节流孔302，节流孔302的进水一端连通有调速阀303，调速阀303的进水一端连通有注水开关阀304，注水开关阀304的进水一端与通海过滤器9连通，注水开关阀304与排水开关阀202连通。

排水开关阀202和注水开关阀304为常闭型二位二通阀，阀芯为球阀结构或锥阀结构。

节流孔302的结构为：进口压力为调速阀303的进口压力的1/3-1/2。

电机5密封封装，海水泵6采用轴向柱塞泵。

耐压水舱1内的液面上方空气气压为大气压力。

本实施例的利用中浅深度潜水器用浮力调节装置的调节方法，包括如下步骤：

排水过程：接通排水开关阀202，电机5驱动海水泵6，海水泵6运转，抽取耐压水舱1内的海水，耐压水舱1内的海水依次流经进水过滤器7、海水泵6、单向阀201、排水开关阀202后，被通海过滤器9过滤释放到外界海水环境中；

注水过程：接通注水开关阀304，外界海水依次经过通海过滤器9、注水开关阀304、调速阀303、节流孔302和注水过滤器301后，输入耐压水舱1。

本发明的具体结构及工作过程如下：

如图1所示，本发明包括耐压水舱1、连接于耐压水舱1的排水支路2、进水支路。本发明适用于中浅深度海水环境，因此本发明的图1为浸泡在海水内的状态，本实施例中也以设备在海水环境下为前提展开叙述。

耐压水舱1内部装有海水，在耐压水舱1内壁安装液位计4，用于及时监测耐压水舱1内的液位。在耐压水舱1的底部安装有泵源，泵源的动力源是电机5带动的海水泵6，海水泵6上连接进水过滤器7，耐压水舱1内的海水经过进水过滤器7，被海水泵6抽取后，通过管路输出耐压水舱1外。在海水泵6输出海水的管路上安装安全阀8。

海水泵6输出耐压水舱1外的管路上接通单向阀201，单向阀201的输出一端连接有排水开关阀202，排水开关阀202的输出一端连接通海过滤器9。

在耐压水舱1的底部连通有注水管路，注水管路沿海水的流动方向，依次设置注水开关阀304、调速阀303、节流孔302和注水过滤器301。注水过滤器301的输出端与耐压水舱1连通，海水经过注水过滤器301后输入耐压水舱1中。排水开关阀202和注水开关阀304连通，排水开关阀202和注水开关阀304均为液控阀。连接后，通过同一油路控制。

使用时，分为排水过程和进水过程，排水过程将耐压水舱1中的海水排出，浮力增大；注水过程向耐压水舱1中输入海水，浮力减小。以图1中的方位说明排水和注水的过程。

排水过程具体为：

电机5驱动海水泵6，排水开关阀202右位接入，耐压水舱1内部海水依次经过进水过滤器7、海水泵6、单向阀201、排水开关阀202、通海过滤器9后被排出到外界海水环境。在排水工况下，海水泵6入口大气压力、出口为系统工作压力，泵体外部环境为大气压力。市面上所售的海水泵6能够满足上述要求。

注水过程具体为：

注水开关阀304右位接入，海水依次流经通海过滤器9、注水开关阀304、调速阀303、节流孔302、注水过滤器301后，进入耐压水舱1内部；调速阀303能够使得整个注水过程可控，节流孔302充当液阻，用于分压，避免调速阀303进出口压差过大带来的振动、阀口冲刷腐蚀等影响可靠性的问题。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。