一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅(qū)動(dòng)模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊、油氣囊和高壓銅管；空氣驅(qū)動(dòng)模塊包括氣泵Ⅰ、單向閥Ⅰ、壓力傳感器Ⅰ和氣閥Ⅰ，液壓驅(qū)動(dòng)模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動(dòng)節(jié)流閥、單向閥Ⅱ、氣泵Ⅱ、壓力傳感器Ⅱ和氣閥Ⅱ，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與空氣驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵Ⅰ、氣閥Ⅰ和壓力傳感器Ⅰ連接，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵Ⅱ、壓力傳感器Ⅱ、氣閥Ⅱ、液位傳感器、柱塞缸和電動(dòng)節(jié)流閥相連；控制模塊用于控制與其連接的各設(shè)備的動(dòng)作；本實(shí)用新型在不改變浮標(biāo)整體體積的前提下，大幅度增加浮標(biāo)油量調(diào)節(jié)量，從而增加浮標(biāo)浮力調(diào)節(jié)能力。
【專利說(shuō)明】一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]自持式剖面浮標(biāo)是在重量不變的情況下，依靠改變浮力(浮標(biāo)的體積)來(lái)控制浮標(biāo)在水中的升降，并使用其攜帶的CTD (溫鹽深)傳感器在上升過(guò)程中采集海水的溫鹽深信息，在浮標(biāo)到達(dá)海面后，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向用戶實(shí)時(shí)傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)和發(fā)送定位信息。自持式剖面浮標(biāo)一般用于海洋環(huán)境水文要素調(diào)查，其體積小，重量輕，易于布放。由于受浮標(biāo)體積的限制，浮標(biāo)的浮力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)目前采用單柱塞泵式充油、抽油液壓裝置，該調(diào)節(jié)方式油量調(diào)節(jié)能力有限，一般不超過(guò)500mL，且浮標(biāo)的使用壽命短。在不改變浮標(biāo)體積的前提下提高浮標(biāo)的的搭載能力，勢(shì)必需要增加浮標(biāo)油量調(diào)節(jié)量，從而實(shí)現(xiàn)以自持式剖面浮標(biāo)為平臺(tái)，搭載大重量傳感器設(shè)備在水下定深漂流運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其它海洋探測(cè)功能。目前在國(guó)內(nèi)還未見有解決此問(wèn)題的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，該裝置可以在不改變浮標(biāo)整體體積的前提下，大幅度增加浮標(biāo)油量調(diào)節(jié)量，從而增加浮標(biāo)浮力調(diào)節(jié)能力，實(shí)現(xiàn)以浮標(biāo)為水下搭載平臺(tái)，搭載大型海洋傳感器設(shè)備，完成不同的海洋探測(cè)功能。
[0004]一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅(qū)動(dòng)模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊、油氣囊和高壓銅管；
[0005]所述空氣驅(qū)動(dòng)模塊包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進(jìn)氣口連接，單向閥I的出氣口分別與氣閥I的進(jìn)氣口、壓力傳感器I和油氣囊的氣囊腔相連；
[0006]所述液壓驅(qū)動(dòng)模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動(dòng)節(jié)流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進(jìn)油口與油箱的油口相連，油箱上設(shè)置有液位傳感器，油箱的氣口分別與單向閥II的出氣口、壓力傳感器II和氣閥II的進(jìn)氣口相連，單向閥II的進(jìn)氣口與氣泵II出氣口相連，單向閥組的出油口通過(guò)高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動(dòng)節(jié)流閥的兩端分別連通單向閥組的進(jìn)油口和出油口 ；
[0007]所述控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與空氣驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動(dòng)節(jié)流閥相連；控制模塊用于控制與其連接的各設(shè)備的動(dòng)作。
[0008]所述的柱塞缸采用電動(dòng)式往復(fù)式柱塞缸。
[0009]有益效果:
[0010](I)本實(shí)用新型利用浮標(biāo)內(nèi)部密封空間，增大油箱體積，同時(shí)增大油囊體積，可以大幅度增加油量調(diào)節(jié)量，提高浮力調(diào)節(jié)能力，滿足大負(fù)載的要求；且通過(guò)氣泵抽氣，使油箱內(nèi)部形成負(fù)壓，油囊在水下受水壓作用，利用油囊和油箱的壓力差，自動(dòng)將油囊的油擠壓到油箱，可以大大降低功耗，延長(zhǎng)浮標(biāo)平臺(tái)的使用壽命；此外通過(guò)氣泵充氣，使油箱內(nèi)部形成小的正壓力，在往復(fù)式柱塞缸抽油時(shí)，氣泵提供的正壓力幫助提供抽油時(shí)的推力，幫助提高抽油的效率，同樣降低柱塞缸抽油的功耗，延長(zhǎng)浮標(biāo)平臺(tái)的使用壽命。
[0011](2)本實(shí)用新型采用電動(dòng)式往復(fù)柱塞杠能夠減小電動(dòng)機(jī)的功耗，由于浮標(biāo)是電池驅(qū)動(dòng)且是拋棄式，功耗決定其使用壽命，此外采用往復(fù)式其調(diào)節(jié)余量比較大，使得浮標(biāo)的搭載能力比較強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0014]如附圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，該裝置包括控制模塊、空氣驅(qū)動(dòng)模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊、油氣囊和高壓銅管氣管。
[0015]空氣驅(qū)動(dòng)模塊主要功能是當(dāng)浮標(biāo)浮出水面需要托高天線增強(qiáng)通訊效果時(shí)，控制模塊開啟氣泵，將浮標(biāo)殼體內(nèi)部的空氣充入氣囊，氣囊體積膨脹，浮標(biāo)迅速上升，將浮標(biāo)天線托高。當(dāng)浮標(biāo)進(jìn)行下一剖面測(cè)試需要下沉?xí)r，控制模塊開啟氣閥，在氣囊外部水壓和殼體內(nèi)負(fù)壓的作用下將氣囊內(nèi)部的空氣壓回殼體，氣囊體積減小，浮標(biāo)下沉；
[0016]它包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進(jìn)氣口連接，單向閥I的出氣口與氣閥I的進(jìn)氣口連接，壓力傳感器I也與氣閥I的進(jìn)氣口連接，單向閥I的出氣口與油氣囊的氣囊腔相連，壓力傳感器I用于測(cè)量氣閥I的進(jìn)氣口壓力(油氣囊的氣囊腔壓力)。
[0017]液壓驅(qū)動(dòng)模塊主要功能是將液壓油壓入與海水接觸的油囊或依靠海水壓力將油囊的液壓油壓回油箱來(lái)改變浮標(biāo)在海水中的體積，進(jìn)而改變浮標(biāo)在海水中的浮力，實(shí)現(xiàn)浮標(biāo)在海水中的上浮、下沉；
[0018]它包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動(dòng)節(jié)流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸采用電動(dòng)式往復(fù)式柱塞缸，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進(jìn)油口與油箱的油口相連，油箱上設(shè)置有液位傳感器，油箱的氣口與單向閥II的出氣口相連，單向閥II的進(jìn)氣口與氣泵II出氣口相連，油箱的氣口還與壓力傳感器II和氣閥II的進(jìn)氣口相連，單向閥組的出油口通過(guò)高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動(dòng)節(jié)流閥的兩端分別連接單向閥組的進(jìn)油口和出油口。
[0019]控制模塊通過(guò)導(dǎo)線與空氣驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線與液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動(dòng)節(jié)流閥相連。
[0020]工作原理:上述浮力調(diào)節(jié)裝置安裝在浮標(biāo)的殼體內(nèi)，當(dāng)浮標(biāo)開電后，系統(tǒng)開始復(fù)位，在控制模塊驅(qū)動(dòng)下，柱塞缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從油箱吸入液壓油，并充入油氣囊的油囊腔內(nèi)，空氣驅(qū)動(dòng)模塊也將殼體內(nèi)的空氣充入油氣囊的氣囊腔里。[0021]當(dāng)浮標(biāo)需要下沉?xí)r，控制模塊控制氣閥1、氣閥II和電動(dòng)節(jié)流閥開啟，在外界水壓和殼體負(fù)壓的作用下，油氣囊的氣囊腔內(nèi)的空氣經(jīng)過(guò)氣閥I回到殼體內(nèi)，油箱內(nèi)的氣體經(jīng)過(guò)氣閥II回到殼體內(nèi)，油箱內(nèi)形成負(fù)壓，油氣囊的油囊腔內(nèi)的液壓油經(jīng)過(guò)電動(dòng)節(jié)流閥逐漸回到油箱內(nèi)，浮標(biāo)下沉。通過(guò)控制電動(dòng)節(jié)流閥的開啟時(shí)間，可以改變浮標(biāo)下沉的速度和油量(即浮標(biāo)最終停止的深度)，油量滿足預(yù)定深度要求時(shí)，氣閥1、氣閥II和電動(dòng)節(jié)流閥關(guān)閉。
[0022]當(dāng)浮標(biāo)需要上浮時(shí)，控制模塊控制氣泵II運(yùn)作，氣泵II通過(guò)單向閥II給油箱充壓，在壓力傳感器II檢測(cè)到油箱的壓力滿足要求時(shí)氣泵II停止工作，同時(shí)控制模塊控制柱塞缸進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)單向閥組可以將油箱的液壓油充入油氣囊的油囊腔內(nèi)，使浮標(biāo)上浮。
[0023]當(dāng)浮標(biāo)上浮到水面，需要更大的浮力來(lái)托高殼體上的天線時(shí)，控制模塊將驅(qū)動(dòng)氣泵I并經(jīng)過(guò)單向閥I給油氣囊的氣囊腔充氣，在壓力傳感器I檢測(cè)到油氣囊的氣囊腔內(nèi)的壓力滿足要求時(shí)氣泵I停止工作，托高天線。其中組成各部件作用如下:
[0024]氣泵1:在氣囊增大的過(guò)程中，將殼體里的空氣抽出并進(jìn)行加壓，經(jīng)過(guò)單向閥I后充入氣囊，增大氣囊體積。
[0025]單向閥1:防止氣囊里的空氣經(jīng)過(guò)氣泵I泄露。
[0026]氣閥1:在氣囊減小的過(guò)程中，將氣囊與殼體內(nèi)部相通，釋放氣囊里的空氣。
[0027]壓力傳感器1:檢測(cè)氣囊里的空氣壓力。
[0028]氣閥I1:在油囊減小的過(guò)程中，將油箱與殼體內(nèi)部相通，減小油箱內(nèi)的壓力，增大油囊與油箱的壓差，加快油囊減小的速度。
[0029]壓力傳感器I1:檢測(cè)油箱里的空氣壓力。
[0030]單向閥I1:防止油箱里的空氣經(jīng)過(guò)氣泵II泄露。
[0031]氣泵I1:在油囊增大的過(guò)程中，給油箱內(nèi)部增壓，增大油箱到電動(dòng)往復(fù)式柱塞缸的壓差，保證電動(dòng)往復(fù)式柱塞缸的吸油效率。
[0032]油箱:存貯液壓油。
[0033]電動(dòng)往復(fù)式柱塞缸:在控制模塊的控制下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在單向閥組的協(xié)同下，從油箱中吸油，并充入油囊。
[0034]單向閥組:在電動(dòng)往復(fù)式柱塞缸向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，保證液壓油只能從油箱流入缸體，在電動(dòng)往復(fù)式柱塞缸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，保證液壓油只能從缸體流入油囊。
[0035]電動(dòng)節(jié)流閥:在油囊需要減小時(shí)，打開液壓油從油囊流入油箱的通路。
[0036]①油囊體積減小實(shí)施方式:控制模塊控制電動(dòng)節(jié)流閥打開一定開口，使油囊與油箱通過(guò)管路相通，同時(shí)開啟氣閥II，使油箱與外界的相通，油箱成負(fù)壓狀態(tài)。在外界的水壓和油箱的負(fù)壓的共同作用下，油氣囊里的液壓油將流到油箱，體積逐漸減小。通常，在水面時(shí)，油氣囊到油箱的壓差約Irn左右，將油箱與殼體相通，形成負(fù)壓后，該壓差可增大到2-3m,較大增加了體積改變的速度。
[0037]②氣囊體積減小實(shí)施方式:控制模塊控制氣閥I開啟，使油氣囊的氣囊腔直接與外部殼體相通，在外界的水壓和油箱的負(fù)壓的共同作用下，氣囊腔里的空氣將快速的進(jìn)入殼體，氣囊體積快速減小。
[0038]③油囊體積增大實(shí)施方式:控制模塊控制氣泵II開啟，給油箱保壓，同時(shí)控制電動(dòng)往復(fù)式液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將油箱的液壓油充入油氣囊的油囊腔，使油囊逐漸變大。其中，電動(dòng)往復(fù)式液壓缸向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，液壓缸從油箱內(nèi)吸油,液壓油從油箱進(jìn)入缸體內(nèi)，電動(dòng)往復(fù)式液壓缸向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，將缸體內(nèi)的液壓油充入油囊內(nèi)，因此，電動(dòng)往復(fù)式液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不斷的將油箱內(nèi)的液壓油充入油囊內(nèi)，油囊體積逐漸變大。電動(dòng)往復(fù)式液壓缸抽油時(shí)，如果不用氣泵給油箱保壓，油箱為負(fù)壓，同時(shí)又有單向閥阻礙油箱的液壓油進(jìn)入缸體，液壓缸的抽油效率會(huì)很低。給油箱保壓，極大的增強(qiáng)了油箱的吸油能力和系統(tǒng)的工作效率。
[0039]④氣囊體積增大實(shí)施方式:控制模塊控制氣泵I給氣囊充氣，氣泵I從殼體內(nèi)部抽取空氣，進(jìn)入氣囊內(nèi)，氣囊迅速增大。
[0040]綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，該裝置包括控制模塊、空氣驅(qū)動(dòng)模塊、液壓驅(qū)動(dòng)模塊、油氣囊和高壓銅管； 所述空氣驅(qū)動(dòng)模塊包括氣泵1、單向閥1、壓力傳感器I和氣閥I，氣泵I的出氣口與單向閥I的進(jìn)氣口連接，單向閥I的出氣口分別與氣閥I的進(jìn)氣口、壓力傳感器I和油氣囊的氣囊腔相連； 所述液壓驅(qū)動(dòng)模塊包括柱塞缸、油箱、單向閥組、電動(dòng)節(jié)流閥、單向閥I1、氣泵I1、壓力傳感器II和氣閥II，柱塞缸的活塞與單向閥組的壓力口相連，單向閥組的進(jìn)油口與油箱的油口相連，油箱上設(shè)置有液位傳感器，油箱的氣口分別與單向閥II的出氣口、壓力傳感器II和氣閥II的進(jìn)氣口相連，單向閥II的進(jìn)氣口與氣泵II出氣口相連，單向閥組的出油口通過(guò)高壓銅管與油氣囊的油囊腔相連，電動(dòng)節(jié)流閥的兩端分別連通單向閥組的進(jìn)油口和出油Π ； 所述控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與空氣驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵1、氣閥I和壓力傳感器I連接，控制模塊通過(guò)導(dǎo)線分別與液壓驅(qū)動(dòng)模塊中的氣泵I1、壓力傳感器I1、氣閥I1、液位傳感器、柱塞缸和電動(dòng)節(jié)流閥相連；控制模塊用于控制與其連接的各設(shè)備的動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的自持式剖面浮標(biāo)平臺(tái)往復(fù)式浮力調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述的柱塞缸采用電動(dòng)式往復(fù)式柱塞缸。
【文檔編號(hào)】B63B22/22GK203511992SQ201320543398
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】楊小輝, 諶啟偉, 王德亮 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一〇研究所