專利名稱：海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，本發(fā)明尤其涉及海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎。
背景技術(shù)：
為了規(guī)避海洋災(zāi)害，有效利用海洋資源，人類進(jìn)行了各種海洋探測(cè)和觀測(cè)活動(dòng)。目 前，水下滑翔器和深海剖面浮標(biāo)已經(jīng)成為海洋探測(cè)和觀測(cè)的重要平臺(tái)。兩類平臺(tái)利用其效 率高，能耗低的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)搭載科學(xué)傳感器從而能夠成功實(shí)現(xiàn)海洋大時(shí)空尺度的科學(xué)數(shù)據(jù) 測(cè)量。然而，他的高效率和低能耗的特點(diǎn)就來(lái)自于他的驅(qū)動(dòng)方式一浮力。水下滑翔器和 深海剖面浮標(biāo)通 過(guò)浮力引擎改變或調(diào)節(jié)自身的浮力，從而實(shí)現(xiàn)在海洋中上下運(yùn)動(dòng)或者懸停 在某一深度。當(dāng)前，國(guó)際上兩種平臺(tái)所采用的浮力引擎種類較多，它們的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，體 積和重量大，而且它們的流量和排量不容易改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種傳動(dòng)效率高、浮力引擎體積小 和重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和工作更加可靠的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎。采用本發(fā)明的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，它包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置相連的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，它還包括螺帽滾珠絲杠組件，所述的螺帽滾珠絲杠組件包括內(nèi)圈，在 所述的內(nèi)圈內(nèi)、外分別套有滾珠絲杠和外圈，所述的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端固定相連， 一個(gè)液壓缸的殼體的一端與螺帽罩通過(guò)螺紋連接，所述的螺帽罩與外圈的一端相卡緊固定 并且同時(shí)與安裝在外圈上另一側(cè)的齒輪支架的一側(cè)固定連接，齒輪支架罩在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝 置外并且其另一側(cè)與導(dǎo)向支架固定連接，所述的液壓缸的殼體和導(dǎo)向支架分別套在滾珠絲 杠外的兩側(cè)，在所述的導(dǎo)向支架上沿與其中心軸線平行的方向?qū)ΨQ的開(kāi)有兩個(gè)滑軌，所述 的滾珠絲杠的一端連接有活塞并且其另一端連接有防轉(zhuǎn)桿，所述的防轉(zhuǎn)桿的兩端分別插在 所述的兩個(gè)滑軌內(nèi)與其滑動(dòng)配合，在所述的導(dǎo)向支架的前后端分別裝有終端位置開(kāi)關(guān)和始 端位置開(kāi)關(guān)，所述的防轉(zhuǎn)桿能夠與所述的終端位置開(kāi)關(guān)和始端位置開(kāi)關(guān)相接觸配合，所述 的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置接收所述的終端和始端位置開(kāi)關(guān)的電信號(hào)以停止、反向或正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述 的液壓缸殼體端部連接有管接頭，所述的管接頭與外皮囊通過(guò)油管連接。采用本發(fā)明裝置的有益效果是傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。本發(fā)明的 浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎用于水下滑翔器和深海剖面浮標(biāo)，可以提高兩種平臺(tái)的工作可靠性，減 小能量消耗，延長(zhǎng)工作時(shí)間，增大測(cè)量范圍。


圖1是本發(fā)明的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示的裝置的剖視圖；圖3是圖2所示的裝置中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示的裝置中的螺帽滾珠絲杠組件的結(jié)構(gòu)示意圖5是閥組件裝配圖；圖6是采用本發(fā)明的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎的水下滑翔器結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是采用本發(fā)明的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎的深海剖面浮標(biāo)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具 體的實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明如附圖所示的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，它包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 裝置相連的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，它還包括螺帽滾珠絲杠組件15，所述的螺帽滾珠絲杠組件15包括內(nèi) 圈18，在所述的內(nèi)圈18內(nèi)、外分別套有滾珠絲杠16和外圈17，所述的內(nèi)圈18與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置 轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端固定相連，一個(gè)液壓缸12的殼體的一端與螺帽罩10通過(guò)螺紋連接，所述的螺帽 罩與外圈17的一端相卡緊固定并且同時(shí)與安裝在外圈上另一側(cè)的齒輪支架9的一側(cè)固定 連接，齒輪支架9罩在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外并且其另一側(cè)與導(dǎo)向支架固定連接，所述的液壓 缸的殼體和導(dǎo)向支架7分別套在滾珠絲杠外的兩側(cè)，在所述的導(dǎo)向支架上沿與其中心軸線 平行的方向?qū)ΨQ的開(kāi)有兩個(gè)滑軌，所述的滾珠絲杠的一端連接有活塞19并且其另一端連 接有防轉(zhuǎn)桿5，所述的防轉(zhuǎn)桿5的兩端分別插在所述的兩個(gè)滑軌內(nèi)與其滑動(dòng)配合，在所述的 導(dǎo)向支架的前后端分別裝有終端位置開(kāi)關(guān)和始端位置開(kāi)關(guān)，所述的防轉(zhuǎn)桿能夠與所述的終 端位置開(kāi)關(guān)和始端位置開(kāi)關(guān)相接觸配合，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置接收所述的終端和始端位置 開(kāi)關(guān)的電信號(hào)以停止、反向或正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的液壓缸殼體端部連接有管接頭14，所述的管 接頭14與外皮囊21通過(guò)油管連接。液壓缸12的殼體端部螺紋連接有液壓缸封頭13。所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置可以包括伺服電機(jī)1，所述的伺服電機(jī)與行星輪減速器2相 連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置可以包括與所述的行星輪減速器的輸出軸相連的主動(dòng)直齒輪3和與所 述的主動(dòng)直齒輪相嚙合配合的被動(dòng)直齒輪8，所述的被動(dòng)直齒輪與所述的內(nèi)圈相卡緊固定。 齒輪支架9與導(dǎo)向支架7固定連接，同時(shí)可以與行星輪減速器2固定連接。作為本發(fā)明的另外一種實(shí)施方式，所述的液壓缸的殼體與換向閥座相連，出油管 的一端安裝在換向閥座上并且其另一端與外皮囊相連通，儲(chǔ)油管一端安裝在換向閥座上并 且其另一端與儲(chǔ)油池相連通，在所述的出油管上安裝有儲(chǔ)油閥，在所述的儲(chǔ)油管上安裝有 出油閥，所述的出油管和儲(chǔ)油管彼此相連通并且與液壓缸相連通設(shè)置。在所述的螺帽罩外的液壓缸的殼體上套有圓螺母11，以將螺帽罩鎖緊。本裝置的工作原理如下伺服電機(jī)1的扭矩經(jīng)過(guò)行星輪減速器2傳遞到主動(dòng)直齒輪3，主動(dòng)直齒輪3帶動(dòng)被 動(dòng)直齒輪8轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)直齒輪8帶動(dòng)螺帽滾珠絲杠組件15的內(nèi)圈18轉(zhuǎn)動(dòng)，因滾珠絲杠16 受防轉(zhuǎn)桿5約束，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以滾珠絲杠16只能沿滑動(dòng)導(dǎo)軌前后移動(dòng)。滾珠絲杠16前后 移動(dòng)，帶動(dòng)活塞19運(yùn)動(dòng)，從而將液壓油從管接頭14推出推入，實(shí)現(xiàn)了外皮囊21體積的變大 或縮小。當(dāng)活塞19移動(dòng)到液壓缸12的終端或始端時(shí)，防轉(zhuǎn)桿5將會(huì)觸動(dòng)終端位置開(kāi)關(guān)座6 或始端位置開(kāi)關(guān)座4上的位置開(kāi)關(guān)，伺服電機(jī)1接收到位置開(kāi)關(guān)的電信號(hào)后，可作出響應(yīng)， 停止或反向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)將管接頭14與外皮囊21通過(guò)油管直接連接，浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎為單行程單柱 塞泵，其排油量可以通過(guò)增加液壓缸12的直徑和長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。該種泵的配置適合應(yīng)用于中 等深度壓力，大流量的應(yīng)用場(chǎng)合，這里定義該種配置的泵為大流量浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎。當(dāng)液壓缸12與閥組件29相連接，并控制液壓閥(出油閥23和儲(chǔ)油閥26)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，將液壓 油排出到外皮囊21或儲(chǔ)存在儲(chǔ)油池24中時(shí)，高壓浮力引擎為往復(fù)式單柱塞高壓泵。此種 配置的泵較多用于較大深度壓力，大排量的應(yīng)用場(chǎng)合，這里定義該種泵為大排量浮力調(diào)節(jié) 驅(qū)動(dòng)引擎。大排量浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎與大流量浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎基本組成相同，除此之外， 增加了換向閥座20、油管(出油管22和儲(chǔ)油管25)、電磁閥(出油閥23和儲(chǔ)油閥26)和儲(chǔ) 油池24。其液壓缸12直接與液壓閥(出油閥23和儲(chǔ)油閥26)連接，液壓閥通過(guò)油管(出 油管22和儲(chǔ)油管25)與外皮囊21和儲(chǔ)油池24連接。當(dāng)增加外皮囊21體積時(shí)，其工作流 程為出油閥23關(guān)閉，儲(chǔ)油閥26打開(kāi)，活塞19向后移動(dòng)，將蓄油池24的液壓油吸入液壓缸 12，接著關(guān)閉儲(chǔ)油閥26，打開(kāi)出油閥23，活塞19向前移動(dòng)，將液壓缸12內(nèi)的液壓油排出，并 打入外皮囊21。此過(guò)程多次循環(huán)，使外皮囊體積增大。當(dāng)減小外皮囊體積時(shí)，其工作流程 為出油閥23關(guān)閉，儲(chǔ)油閥26打開(kāi)，活塞19向前移動(dòng)，將液壓油推入儲(chǔ)油池24，然后，儲(chǔ)油 閥26關(guān)閉，出油閥23打開(kāi)，活塞19向后移動(dòng)，將液壓油從外皮囊21吸入液壓缸12。此過(guò) 程多次循環(huán)，使外皮囊21體積減小。(注釋出油閥23 與外皮囊21相連通，儲(chǔ)油閥26與 儲(chǔ)油池24相連通)對(duì)于在0-500米深度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)的水下滑翔器28，可以將本發(fā)明的海洋潛器用浮 力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎主體27安裝在其壓力殼內(nèi)，置外皮囊21于敞水艙內(nèi)，通過(guò)改變外皮囊21 的體積來(lái)驅(qū)動(dòng)水下滑翔器28上下運(yùn)動(dòng)和懸停。對(duì)于在0-3000米范圍內(nèi)工作深海剖面浮標(biāo) 30，可以將本發(fā)明的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎主體27安裝在壓力殼內(nèi)部，將外皮囊21 置于海水之中，通過(guò)改變外皮囊21的體積實(shí)現(xiàn)深海剖面浮標(biāo)30的上下運(yùn)動(dòng)和懸停。
權(quán)利要求
海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，它包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置相連的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其特征在于它還包括螺帽滾珠絲杠組件，所述的螺帽滾珠絲杠組件包括內(nèi)圈，在所述的內(nèi)圈內(nèi)、外分別套有滾珠絲杠和外圈，所述的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端固定相連，一個(gè)液壓缸的殼體的一端與螺帽罩通過(guò)螺紋連接，所述的螺帽罩與外圈的一端相卡緊固定并且同時(shí)與安裝在外圈上另一側(cè)的齒輪支架的一側(cè)固定連接，齒輪支架罩在所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置外并且其另一側(cè)與導(dǎo)向支架固定連接，所述的液壓缸的殼體和導(dǎo)向支架分別套在滾珠絲杠外的兩側(cè)，在所述的導(dǎo)向支架上沿與其中心軸線平行的方向?qū)ΨQ的開(kāi)有兩個(gè)滑軌，所述的滾珠絲杠的一端連接有活塞并且其另一端連接有防轉(zhuǎn)桿，所述的防轉(zhuǎn)桿的兩端分別插在所述的兩個(gè)滑軌內(nèi)與其滑動(dòng)配合，在所述的導(dǎo)向支架的前后端分別裝有終端位置開(kāi)關(guān)和始端位置開(kāi)關(guān)，所述的防轉(zhuǎn)桿能夠與所述的終端位置開(kāi)關(guān)和始端位置開(kāi)關(guān)相接觸配合，所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置接收所述的終端和始端位置開(kāi)關(guān)的電信號(hào)以停止、反向或正向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述的液壓缸殼體端部連接有管接頭，所述的管接頭與外皮囊通過(guò)油管連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，其特征在于所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)裝置包括伺服電機(jī)，所述的伺服電機(jī)與行星輪減速器相連，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置包括與所述 的行星輪減速器的輸出軸相連的主動(dòng)直齒輪和與所述的主動(dòng)直齒輪相嚙合配合的被動(dòng)直 齒輪，所述的被動(dòng)直齒輪與所述的內(nèi)圈相卡緊固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，其特征在于所述的液壓缸 的殼體與換向閥座相連，出油管的一端安裝在換向閥座上并且其另一端與外皮囊相連通， 儲(chǔ)油管一端安裝在換向閥座上并且其另一端與儲(chǔ)油池相連通，在所述的出油管上安裝有儲(chǔ) 油閥，在所述的儲(chǔ)油管上安裝有出油閥，所述的出油管和儲(chǔ)油管彼此相連通并且與液壓缸 相連通設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，其特征在于在所述的螺帽 罩外的液壓缸的殼體上套有圓螺母。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了海洋潛器用浮力調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)引擎，它包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，它還包括螺帽滾珠絲杠組件，絲杠組件包括內(nèi)圈、滾珠絲杠和外圈，內(nèi)圈與轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)輸出端固定相連，液壓缸的殼體的一端與螺帽罩連接，螺帽罩與外圈的一端相固定并且與安裝在外圈上另一側(cè)的齒輪支架的一側(cè)連接，齒輪支架另一側(cè)與導(dǎo)向支架連接，在導(dǎo)向支架上開(kāi)有兩個(gè)滑軌，滾珠絲杠的一端連接有活塞并且其另一端連接有防轉(zhuǎn)桿，在導(dǎo)向支架的前后端分別裝有終端和始端位置開(kāi)關(guān)，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置接收終端和始端位置開(kāi)關(guān)的信號(hào)，液壓缸殼體端部連接有管接頭，管接頭與外皮囊通過(guò)油管連接。采用本裝置傳動(dòng)方式簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，可以提高兩種平臺(tái)的工作可靠性。
文檔編號(hào)F15B15/02GK101871476SQ20101017283
公開(kāi)日2010年10月27日 申請(qǐng)日期2010年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月14日
發(fā)明者孫秀軍, 張連洪, 武建國(guó), 王延輝, 王樹(shù)新 申請(qǐng)人:天津大學(xué)