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深海浮力调节系统

鏃ユ湡;2019-09-28  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

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  本公开提供了一种深海浮力调节系统,为解决0‑6000米深海浮力变化引起的深海自持式智能浮标浮力调节问题,本公开提供了以高压柱塞泵为主的高压浮力调节系统;高压柱塞泵通过直流电机驱动,将内油囊中的液压油泵入到外油囊后,系统总排水体积增大,完成排油阶段;电磁气阀开启,外气囊、内气腔、玻璃浮球耐压舱连通,球阀开启,外油囊与内油囊连通,依靠玻璃浮球耐压舱内真空环境与外部海水压力的内外压差,将外油囊内液压油与外气囊内气体压回至玻璃浮球耐压舱后,完成回油阶段。本公开作为自持式智能剖面浮标进行剖面运动浮力变化的主要驱动单元,具备高压浮力调节能力,通过改变系统装置自身体积,使有效密度变化,调节浮标所受浮力。

  深海自持式剖面智能浮标又称Argo浮标,该浮标主要特点是携带方便,一旦布放,它将持续自动运行而无需人为维护。它可以在海洋中自由漂移并自动对海面到6000米水深之间海洋次表层的海水温度、盐度和深度进行剖面测量。

  在目前运行的全球Argo实时海洋观测网的深海智能剖面浮标中,主要以美国Webb公司研制的深海6000米APEX型浮标和法国Martec公司研制的深海4000米ARVOR型浮标这两种颇具代表性的深海智能浮标投放数量最多。美国Webb公司的深海6000米APEX型浮标采取双弹簧与滚动膜片相结合的机械方式来为内油囊22提供一定的排油压力。但该种设计方式也存在相应的问题,一方面高压柱塞泵由于吸油能力不足而导致的气锁问题,影响内油囊的排油能力和系统的工作效率;另一方面,采用双弹簧与滚动膜片相结合的机械方式需要根据排油压力进行专门定制,提高了浮标样机的生产成本,加上弹簧与滚动膜片自身由于浮标频繁的排油工作导致其使用寿命较低。

  深海高压环境下,为解决深海浮力变化引起的深海自持式智能浮标浮力问题的调节,浮力调节系统是深海自持式智能浮标中重要组成部分。因此研发出能适应大洋0-6000米全水深的浮力调节系统是我国“十三五”期间的重要工作内容。

  根据本公开的一个方面,提供了一种深海浮力调节系统,包括:耐压舱,耐压舱内部为抽真空环境,耐压舱内部包括:液压系统组件,其包括:高压柱塞泵;内油囊,内油囊第一端与高压柱塞泵的进油口通过高压油管连接;以及球阀,球阀设置在连接内油囊和高压柱塞泵的高压油管上;以及气动系统组件包括:气泵,气泵与内油囊第二端通过气管连接;以及电磁气阀,电磁气阀通过气管与内油囊第二端连接;外油囊,外油囊与耐压舱内的高压柱塞泵的出油口通过高压油管连接;以及外气囊,外气囊与耐压舱内的电磁气阀通过气管连接。

  在本公开的一些实施例中,内油囊内设有活塞,活塞将内油囊内腔分为内油腔和内气腔;内油囊中的内油腔通过高压油管与高压柱塞泵连接;内油囊中的内气腔通过气管与气泵连接。

  在本公开的一些实施例中,还包括:拉线位移传感器,其设置在内油囊第一端端盖处,且与活塞连接。

  在本公开的一些实施例中,液压系统组件还包括:单向阀,单向阀与高压柱塞泵的出油口通过高压油管连接。

  在本公开的一些实施例中,还包括:空气压力开关,其设置在内油囊第一端端盖处。

  在本公开的一些实施例中,耐压舱为玻璃浮球耐压舱,玻璃浮球耐压舱上设有抽真空气孔。

  在本公开的一些实施例中,玻璃浮球耐压舱包括上半球和下半球,上半球和下半球密封连接。

  在本公开的一些实施例中,高压柱塞泵选取使用压力为70~100MPa的容积式泵;内油囊的容积为2~3L;高压油管选用耐受压力为70~100MPa的高压钢管。

  从上述技术方案可以看出,本公开深海浮力调节系统至少具有以下有益效果其中之一:

  (1)以高压柱塞泵为主要部件,为输送液压油提供动力以保证浮标上浮过程中为外油囊充分供油。

  (2)内油囊活塞式的结构,将内油囊分成内油腔和内气腔,将液压系统组件与气动系统组件有机的串联在一起。

  (3)拉线位移传感器通过精确测量活塞运动的位移,计算出向外油囊注入的油量大小,实现对浮力调节的精确测量。

  (4)单向阀能够保证当高压柱塞泵运行时,液压油只能从内油囊流入外油囊内,反向则截止;解决了浮标在深海环境中的背压条件下的自锁问题,实现了在水下浮力的精确调节。

  本公开通过改变系统装置自身体积,使有效密度变化,从而调节浮标在海水中所受浮力大小。深海高压浮力调节系统作为自持式智能剖面浮标进行剖面运动浮力变化的主要驱动单元,具备高压浮力调节能力。

  本公开提供了一种深海浮力调节系统,为解决0-6000米深海浮力变化引起的深海自持式智能浮标浮力调节问题,本公开提供了以高压柱塞泵为主的高压浮力调节系统。本公开原理在于通过改变系统装置自身体积,有效使密度变化,从而调节浮标在水中所受浮力的大小。本公开中高压柱塞泵通过直流电机驱动工作,将内油囊中的液压油泵入到外油囊后,系统总排水体积增大,完成排油阶段。电磁气阀开启,外气囊、内气腔、玻璃浮球耐压舱连通,此时球阀开启,外油囊与内油囊连通,依靠玻璃浮球耐压舱内真空环境与外部海水压力内外压差的共同作用,将外油囊内液压油与外气囊内气体压回至玻璃浮球耐压舱后,完成回油阶段。

  为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。

  本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述,其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上,本公开的各种实施例可以许多不同形式实现,而不应被解释为限于此数所阐述的实施例;相对地,提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。


 
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