[发明专利]一种用于水下滑翔机的混合驱动浮力调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于水下滑翔机的浮力调节装置，具体涉及一种利用海洋温差能以及双向齿轮泵的混合驱动浮力调节装置。

背景技术

二十一世纪是海洋的时代，海洋经济与科学技术的发展也已成为了世界各国综合实力的重要表征之一。各国对于不同海域的海洋开发活动越来越频繁，然而不论是勘探开发海洋资源，亦或是科学考察，国防走向深蓝等等活动都离不开水下运载器。而这些形态各异，功能各有所长的运载器也逐渐成为了海洋开发与军事活动的主要手段。

水下运载器有多种种类，可大致分为水下载人运载器与水下无人运载器。海洋是一个广阔的复杂系统，海洋活动具有相当的危险性，随着世界各国对于作业零伤亡的重视以及海洋科技的发展，水下无人运载器(UUV)得到了长足的发展。UUV按照控制方式的不同，也可以分为两类，一类是遥控式水下运载器(ROV)，另一类是自治式水下运载器(AUV)。ROV主要依靠主缆与系缆进行遥控与通信，ROV虽应用广泛，技术成熟，但其电缆长度有限，严重限制了运载器活动范围，且易造成线缆缠绕影响运载器航行。因此无需线缆，且完全自主化的自治式水下运载器受到了世界各国的追捧，但往往因为能源能量密度低，AUV需定时浮出水面进行能源补充，一定程度上限制了运载器的航行广度和深度，为复杂海况作业带来了困难。近年来，开发新能源提高续航能力，已经成为了发展AUV的必然趋势。其中，一种将浮标，潜标技术与水下机器人技术相结合，具有低能耗，低成本，高续航能力的水下滑翔机脱颖而出。它满足了航行时间长，航行距离远，检测范围广，能源利用率高的要求。

水下滑翔机是一种依靠内置的调节机构调整重心位置和净浮力来控制自身运动状态的水下自主机器人，其通过锯齿形下潜和上浮运动可完成长时间，大航程作业，并可搭载不同传感器高效地完成大范围海域的数据采集，具有广泛的应用意义。因而，一个良好的浮力调节装置就成为了水下滑翔机完成长航程，大深度作业的关键。

浮力调节装置是水下滑翔机的核心部件，为水下滑翔机提供动力。分为利用电能供给电机配液压泵驱动油囊式，以及利用温敏材料固---液相变获取能量的温差能驱动方式。一般而言，水下滑翔机浮力调节装置通过装载锂电池或其它碱性电池作为能源驱动，已有相当的基础，具有成熟技术，如国内的“海燕”“海翼”滑翔机，但会受到能源的制约，使得作业时间有限，难以长时间，长航程或进入特定海域作业，此外更换电池的成本较高；而温差能是一种可再生能源，具有长远的发展前途，是未来水下滑翔机发展的新趋势，但是其技术相对不够完善，而且由于受到工作条件(需要足够的温度差)和范围的影响，没有形成规模。

发明内容

为了提高水下滑翔机的作业时间以及其作业范围，本发明综合电驱动与温差能驱动浮力调节装置的特点，并再引入一个双向齿轮液压泵作为备用油路的驱动装置，提出一种混合驱动浮力调节装置，在一定程度上提高能源利用率，拓宽温差能驱动装置的应用范围。

本发明的技术方案为：

所述一种用于水下滑翔机的混合驱动浮力调节装置，其特征在于：包括换热器和浮力调节舱；

所述换热器包括耐压壳体、软管、温敏相变材料和传输液体；所述耐压壳体一端封闭，另一端采用中空封头密封安装；所述中空封头的中心孔内密封安装有中空软管塞头，所述中空软管塞头伸入耐压壳体内部，并与软管开口端密封套接，所述软管处于耐压壳体内部；在耐压壳体内部填充有温敏相变材料，所述软管中充满传输液体；

所述浮力调节舱包括蓄能器、内皮囊、外皮囊、双向齿轮泵、控制板以及连接管路；所述蓄能器、内皮囊、双向齿轮泵、控制板处于水下滑翔机机体内部，所述外皮囊和所述换热器处于水下滑翔机机体外部承受海水压力；

所述换热器中空封头的中心孔连接密封管路，将传输液体引入浮力调节舱；在浮力调节舱内，从换热器接入的连接管路通过分流阀分为A，B两条管路，A路为依次通过第一单向阀以及第一三通分流阀后与蓄能器相连，B路为通过第二单向阀后在两位三通阀处分为B1，B2两条管路，B1路为从两位三通阀与内皮囊相连，B2路为从两位三通阀经过第二三通分流阀后与外皮囊相连；从蓄能器引出管路C，所述管路C为依次通过第一三通分流阀、两通电磁阀、第二三通分流阀后与外皮囊相连；从内皮囊引出备用管路D，所述备用管路D为依次通过两位三通阀、第二三通分流阀、双向齿轮泵后与外皮囊相连。

进一步的优选方案，所述一种用于水下滑翔机的混合驱动浮力调节装置，其特征在于：所述传输液体为乙二醇。