一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统

本发明涉及水下机器人，具体为一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统。

背景技术：

1、水下机器人在不同水域航行时，由于水域密度不同其会产生不同的浮力，这个力需要依靠舵力来克服，这样水下机器人航行时会带来许多附加的阻力，增加不必要的能量损耗，目前，水下机器人适用的绝大多数浮力调节装置对于载体依赖性比较大，拆卸维修不方便，为此急需更便捷、适用性更强、拆卸更方便的浮力调节装置，让水下机器人在水中的任何位置能调节不同的浮力，而且还能达到节约能耗的目的，为此提供了一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，解决传统水下和空中无人航行器在特定任务中的局限性，提高任务的多功能性和适应性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，包括折叠柔性膨胀囊、输气管道和干冰蒸发盒，所述折叠柔性膨胀囊通过输气管道与干冰蒸发盒相连；

3、所述折叠柔性膨胀囊的顶部通过第一连接头连接有压力表和泄气管，所述泄气管上安装有电磁阀，所述折叠柔性膨胀囊的底部连接有恒压保护阀，所述恒压保护阀的底部连接有止回阀；

4、所述输气管道由保温层、加热层和耐压层构成，所述加热层的内部设有电加热丝；

5、所述干冰蒸发盒的底部安装有加热面板，所述干冰蒸发盒的顶部设有集气嘴，所述集气嘴上安装有第二连接头。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述加热面板通过电源线与控制器相连。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述干冰蒸发盒通过第二连接头与输气管道的一端相连，所述输气管道的另一端通过恒压保护阀和止回阀与折叠柔性膨胀囊相连。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述耐压层的外侧设有加热层，所述加热层的外侧设有保温层，所述加热层内的电加热丝与控制器电性连接。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述压力表和泄气管均通过第一连接头与折叠柔性膨胀囊相连。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述压力表的内部安装有压力传感器，所述压力传感器通过控制器与电磁阀电性连接。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述输气管道和干冰蒸发盒的外壁上均包覆有绝热层。

12、作为本发明的一种优选技术方案，所述折叠柔性膨胀囊、输气管道、干冰蒸发盒是通过调节压力差来实现调节水下机器人的潜水浮力；

13、水下机器人下潜前其压力满足以下公式：

14、pin＝pout

15、式中:pin表示调节浮力装置内部气压，pout表示外部环境大气压；

16、水下机器人下潜至最大潜深的过程中，管道系统压力分布满足以下公式：

17、p10>p6>p3>pout

18、充气过程中不同位置的压力差需满足：

19、p10＝1.2p6＝1.5p3>pout,确保充气速率；

20、达到水下200m最大潜深工作状态为:

21、p10＝p6＝p3>pout＝2mpa

22、式中:p10表示干冰蒸发盒内的气压，p6表示输气管道内的气压，p3表示折叠柔性膨胀囊内的气压，pout表示外部水压力；

23、此时干冰蒸发盒的温度需满足t≥-56.6℃。

24、本发明的有益效果是：本发明采用干冰蒸发盒底部的加热面板对干冰进行加热，干冰受热产生的气体通过管道输送到折叠柔性膨胀囊内，根据折叠柔性膨胀囊膨胀的大小从而调节水下机器人的浮力，可以有效降低水下机器人的能耗，达到节能目的，而且可以根据需求调节水下机器人的浮力，整个系统通过控制内部压力的变化来控制折叠柔性膨胀囊中气压的大小，而且输气管道使用寿命长，具有保温的功能，不会因干冰输送过程造成结冰等现象，本系统的结构组成简单，可操作性强，成本低，安装维修方便。

技术特征：

1.一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，包括折叠柔性膨胀囊(1)、输气管道(2)和干冰蒸发盒(3)，其特征在于：所述折叠柔性膨胀囊(1)通过输气管道(2)与干冰蒸发盒(3)相连；

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述加热面板(303)通过电源线(304)与控制器(305)相连。

3.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述干冰蒸发盒(3)通过第二连接头(302)与输气管道(2)的一端相连，所述输气管道(2)的另一端通过恒压保护阀(104)和止回阀(105)与折叠柔性膨胀囊(1)相连。

4.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述耐压层(203)的外侧设有加热层(202)，所述加热层(202)的外侧设有保温层(201)，所述加热层(202)内的电加热丝(204)与控制器(305)电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述压力表(103)和泄气管(106)均通过第一连接头(101)与折叠柔性膨胀囊(1)相连。

6.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述压力表(103)的内部安装有压力传感器，所述压力传感器通过控制器与电磁阀(102)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述输气管道(2)和干冰蒸发盒(3)的外壁上均包覆有绝热层。

8.根据权利要求1所述的一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，其特征在于：所述折叠柔性膨胀囊(1)、输气管道(2)、干冰蒸发盒(3)是通过调节压力差来实现调节水下机器人的潜水浮力；

技术总结本发明公开了一种水下机器人调节浮力用囊式加热增压系统，涉及水下机器人技术领域，包括折叠柔性膨胀囊、输气管道和干冰蒸发盒，折叠柔性膨胀囊通过输气管道与干冰蒸发盒相连；折叠柔性膨胀囊的顶部通过第一连接头连接有压力表和泄气管，泄气管上安装有电磁阀，本发明采用干冰蒸发盒底部的加热面板对干冰进行加热，干冰产生的气体通过管道输送到折叠柔性膨胀囊内，根据折叠柔性膨胀囊膨胀的大小从而调节水下机器人的浮力，可以有效降低水下机器人的能耗，达到节能目的，而且可以根据需求调节水下机器人的浮力，整个系统通过控制内部压力的变化来控制折叠柔性膨胀囊中气压的大小，本系统的结构组成简单，可操作性强，成本低，安装维修方便。技术研发人员：王志博,吴斌受保护的技术使用者：江苏海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/5/8