[发明专利]一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置

说明书

技术领域

本发明属于水下航行器技术领域，具体涉及一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置。

背景技术

随着海洋科学技术的不断发展，水下勘探和施工项目将越来频繁和深入。由于海洋深处的恶劣环境，人类的许多涉海行为必须依靠水下航行器来完成。这类水下航行器在作业过程中对其浮力的均衡控制至关重要，而其浮力又受到诸多因素的影响，如装备特定的设备、海水密度变化、海水温度变化等。当水下航行器的浮力发生改变时，其重力和浮力出现不均衡，重心与浮心产生偏移，会影响水下航行器的正常工作。为了合理利用浮力，许多水下航行器都安装有浮力均衡装置，专门负责设备浮力的控制和调整。因此对于水下航行器来说，浮力均衡装置具有十分重要的作用。

浮力均衡装置可通过改变自身的体积来调节浮力的大小，在重量不变的情况下实现净浮力的调节，并能接受系统指令，实现载体浮力的连续可控。目前，现有的水下航行器用浮力均衡装置大多采用油囊—油箱式结构，通过机械或液压装置在其内部直接填充和抽取液压油实现整个航行器在水下的浮力变化。对于调节体积没有直接的测量手段，通常是由测量流量的积分或油囊的变化体积换算等方法，只能间接得到调节体积的数值，不能实现浮力的精确控制。

发明内容

本发明解决的技术问题：本发明提供一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，可有效解决现存油囊式浮力均衡装置的浮力调节量不足、调节容积控制精度过低等问题。

本发明采用的技术方案：

一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，包括驱动控制器、电机泵组件、油箱组件、油囊、阀岛组件；驱动控制器和电机泵组件连接；驱动控制器和阀岛组件连接；阀岛组件和油箱组件固定连接，同时油路连通；电机泵组件和阀岛组件通过支架固定连接，同时，阀岛组件和电机泵组件油路连通；阀岛组件和油囊油路连通。

所述阀岛组件的内部设置有安全阀A、安全阀B、阻尼、减压阀、单向阀A、过滤器B、过滤器A、单向阀B、电磁开关阀。

所述安全阀A、安全阀B并联电机泵组件与油箱组件之间；电机泵组件上面的油口通过两条油路与油囊连接，其中一条油路上依次设有减压阀、单向阀A、过滤器A、电磁开关阀，另一条油路上依次设有阻尼、过滤器B、单向阀B、电磁开关阀。

所述油箱组件包括后端盖、油箱壳体、活塞、前端盖、位移传感器、中心杆、缸筒；油箱壳体的两侧分别安装有后端盖、前端盖；中心杆位于油箱壳体内部的中心线上，中心杆的两端分别插入后端盖、前端盖的中心沉孔中，位移传感器安装于中心杆的内孔中；缸筒与后端盖固定连接，缸筒与若干个套筒一层一层装配成一体，最后一个套筒和活塞固定连接。

所述电机泵组件包括伺服电机、双向液压泵，伺服电机上安装有旋转变压器。

所述驱动控制器可采集电机泵组件、位移传感器、电磁开关阀的信号，根据上位机指令完成浮力调节。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，油箱采用套筒式多级液压缸的结构，在油箱的安装空间限定的条件下能够有效增加活塞的行程，实现调节容积量的最大化

(2)本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，控制程序根据上位机的指令和位移传感器反馈信号进行准确计算，驱动控制器可精确控制活塞的位置，实现浮力精准调节；

(3)本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，将通过阻尼之前的流量引入一部分至多级液压缸套筒内腔，用于克服活塞移动过程中的摩擦力，实现油箱自增压；

(4)本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置，设置三处加注活门，在系统完全不加电的情况下即可完成抽真空加注工作。

附图说明

图1为本发明液压原理图；

图2为本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置正视图；

图3为本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置俯视图；

图4为本发明提供的一种基于套筒式多级液压缸的高精度浮力均衡装置右视图；

图5为油箱组件的内部结构剖面图(活塞在最右侧)；

图6为图5A处放大图；

图7为油箱组件的内部结构剖面图(活塞在最左侧)；