一种适用于潜水器的浮力调节装置及实现方法与流程

本发明属于潜水器，具体涉及一种适用于潜水器的浮力调节装置及实现方法。

背景技术：

1、潜水器是指具有水下观察和作业能力的移动设备，根据其功能可以分为遥控潜水器（remotely operated vehicle，rov）、自主潜水器（autonomous underwater vehicle，auv）、载人潜水器（human occupied vehicle ，hov和潜水机器人（underwater robot）等。主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞等任务，已广泛应用于科学研究、深海探索、海洋考古学、工程施工和军事任务等领域。作为潜水器的重要组成单元，潜水器的浮力调节装置对潜水器比较重要，浮力调节装置能够有效地控制潜水器的浮力，以确保其能够在水中保持稳定的位置或深度。

2、当前潜水器的浮力调节技术主要有以下几种：气囊式浮力调节技术、液态浮力调节技术、变形结构式浮力调节技术和重量平衡式浮力调节技术等。这些技术各有优缺点，例如，气囊式浮力调节技术具有简单易行、成本低廉的优势，但是也受限于气囊的大小和容量、导致浮力调节范围受限；液态浮力调节技术具有精确调节和调节范围大的优势，但是也具有设备组成复杂、对环境要求较高的缺点；重量平衡式浮力调节技术具有原理简单、无须额外能源或介质的优点，但是也存在着浮力调节范围较大、浮力调节速率低下等不足。如申请公布号为cn110979601a的发明专利公开一种载人潜水器的浮力与姿态调节集成系统，包括载人潜水器、压载舱单元、主泵送组件、外循环开关阀及第一开关阀等，但是目前的潜水器的浮力调节装置只能实现对浮力进行调节，浮力调节比较缓慢，且不能实现对浮力的大小进行测量，另外，仅依靠浮力调节装置升降的比较缓慢。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中潜水器的浮力调节装置浮力调节升降比较缓慢等缺陷，提出一种适用于潜水器的浮力调节装置及实现方法，根据浮球内液位变化实现对浮力的调节，以有效提高浮力调节效率。

2、本发明是采用以下的技术方案实现的：一种适用于潜水器的浮力调节装置及实现方法，包括潜水器及设置在潜水器上的浮力调节机构；

3、所述浮力调节机构包括在潜水器底壁上固定安装的导流架，导流架输入端与单向电磁阀的输出端通过连接管连接，单向电磁阀的输入端与进水单向阀的输出端通过连接管连接，导流架的一个输出端连接有排水单向阀，排水单向阀的输出端与水泵的输入端通过连接管连接，水泵通过水泵安装架固定安装在潜水器底壁上，水泵的输出端与排水阀的输入端通过连接管连接，水泵与电机之间通过主轴连接，导流架其余两个输出端通过连接管与三通阀的输入端连接，三通阀的两个输出端连接有输送管，输送管远离三通阀的一侧末端固定连接有固定管，固定管远离输送管一侧末端转动连接有螺纹管，螺纹管与浮球的两侧末端螺纹连接，浮球内连接有液位传感器。

4、进一步的，所述潜水器上还设有辅助升降机构，辅助升降机构设有两组，包括潜水器端壁上对称固定连接的固定板，固定板之间的四角位置处转动连接有齿轮轴，齿轮轴的两侧末端固定连接有升降齿轮，升降齿轮与环形齿条啮合，环形齿条固定安装在升降环形导轨内壁上，升降环形导轨转动安装在固定板内表面，升降环形导轨之间均匀等间距转动连接有电动转轴；电动转轴的外表面固定安装有运动板，运动板上加工有运动腔，运动腔底壁上阵列固定安装有电动推杆，电动推杆末端固定连接有延长板，延长板滑动连接在运动腔端壁间，其中的一个固定板上侧表面固定连接有上侧视觉传感器安装板，上侧视觉传感器安装板内表面固定连接有上侧视觉传感器，上侧视觉传感器安装板下侧的固定板底壁上固定连接有下侧视觉传感器安装板，下侧视觉传感器安装板内侧表面固定连接有下侧视觉传感器，下侧视觉传感器对下侧的运动板进行扫描，下侧视觉传感器与电动转轴、电动推杆信号连接，上侧视觉传感器对上侧的运动板进行扫描，其中的齿轮轴与升降电机动力连接，升降电机固定安装在固定板端壁上，靠近潜水器一侧的运动板处于竖直位置，远离潜水器一侧的运动板处于水平位置。

5、进一步的，所述潜水器端壁上设有夹持机构，夹持机构设有两组，包括潜水器端壁上固定安装的夹持架，夹持架上贯穿加工有夹持槽，夹持槽端壁上均匀固定连接有夹持电动推杆，夹持电动推杆一侧末端固定连接有夹持板，夹持板远离夹持电动推杆一侧端壁上固定连接有防滑保护垫，夹持槽中插入有浮球。

6、进一步的，所述夹持架端壁上对称设有压紧机构，压紧机构包括夹持架端壁上对称固定连接的固定块，固定块端壁上转动连接有压紧电动推杆，压紧电动推杆与压紧电机动力连接，压紧电机固定安装在固定块内，压紧电动推杆远离固定块一侧末端固定连接有安装块，安装块端壁上固定连接有压紧杆，压紧杆的下侧末端固定连接有压紧环，压紧环的内侧表面为漏斗形结构，便于对浮球进行更好的卡紧。

7、进一步的，所述安装块上设有连接机构，连接机构包括安装块端壁上固定连接的连接延长板，连接延长板端壁上固定安装有连接杆，连接杆远离连接延长板一侧末端固定连接有连接块，连接块内设有齿轮腔，齿轮腔端壁间转动连接有连接齿轮轴，连接齿轮轴与连接电机动力连接，连接电机固定安装在连接块上，连接齿轮轴外表面固定连接有连接主动齿轮，连接主动齿轮与连接从动齿轮啮合，连接从动齿轮固定安装在螺纹管的外表面，螺纹管转动安装在连接块端壁上，螺纹管与固定管转动连接，固定管固定安装在连接块端壁上。

8、进一步的，所述潜水器端壁上设有运动机构，运动机构设有两组，潜水器端壁上对称固定安装有连接架，连接架远离潜水器一侧末端固定连接有支撑架，支撑架两侧末端设有运动槽，运动槽端壁间转动连接有转轴，转轴与运动电机动力连接，运动电机固定安装在支撑架内，转轴外表面固定安装有运动齿轮，运动齿轮与环形导轨啮合，环形导轨转动连接在支撑架上，环形导轨的外表面均匀固定连接有拨水板。

9、基于上述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，本发明另外还提出一种适用于潜水器的浮力调节实现方法，包括以下步骤：

10、步骤a、下水前给浮球中提前充气0.2mpa；将浮球插入到夹持槽中，通过夹持机构对浮球进行夹持安装；使得压紧机构运动，从而带动压紧环运动对浮球两侧进行压紧，对浮球进行进一步的压紧安装；压紧时连接机构运动，从而实现对浮球与螺纹管之间的连接，便于对浮球内进行进水排水，进行浮力的调节；

11、步骤b、下水后，使得浮力机构运动，从而实现对浮力的调节；当需要快速的升降时，辅助升降机构运动，从而实现使得潜水器进行快速的升降；运动机构运动，从而带动潜水器进行运动。

12、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

13、本方案通过设计浮力调节机构实现对潜水器的浮力调节，并且能够根据浮球液位变化实现浮力调节，调节测量效率及准确性高，且浮力调节迅速，保证了浮力调节测量的快速高效。另外，设计辅助升降机构实现对潜水器的辅助升降，与浮力调节机构配合运动，使得下潜和上升更加迅速，并有效缩短了下潜和上升的时间。

技术特征：

1.一种适用于潜水器的浮力调节装置，包括潜水器(1)，其特征在于：潜水器(1)上设有浮力调节机构，浮力调节机构包括导流架(28)、浮球(52)、电机(30)和水泵(34)，水泵(34)与电机(30)之间通过主轴(31)连接，浮球(52)内设有液位传感器(53)；

2.根据权利要求1所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述潜水器(1)上设有辅助升降机构，辅助升降机构包括潜水器(1)端壁上对称固定连接的固定板(13)，固定板(13)之间转动连接有齿轮轴(15)，固定板(13)内表面转动安装有升降环形导轨(17)，升降环形导轨(17)内壁上固定安装有环形齿条，齿轮轴(15)的两侧末端固定连接有升降齿轮(16)，升降齿轮(16)与环形齿条啮合；齿轮轴(15)与升降电机(23)动力连接，升降电机(23)固定安装在固定板(13)端壁上；

3.根据权利要求2所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述潜水器(1)端壁上设有夹持机构，夹持机构包括潜水器(1)端壁上固定安装的夹持架(6)，夹持架(6)上贯穿加工有夹持槽(54)，夹持槽(54)端壁上均匀固定连接有夹持电动推杆(37)，夹持电动推杆(37)一侧末端固定连接有夹持板(38)，夹持板(38)远离夹持电动推杆(37)一侧端壁上固定连接有防滑保护垫，浮球(52) 插入在夹持槽(54)中。

4.根据权利要求3所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述夹持架(6)端壁上对称设有压紧机构，压紧机构包括夹持架(6)端壁上对称固定连接的固定块(5)，固定块(5)端壁上转动连接有压紧电动推杆(4)，压紧电动推杆(4)与压紧电机动力连接，压紧电机固定安装在固定块(5)内，压紧电动推杆(4)远离固定块(5)一侧末端固定连接有安装块(20)，安装块(20)端壁上固定连接有压紧杆(19)，压紧杆(19)的下侧末端固定连接有压紧环(3)。

5.根据权利要求4所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述安装块(20)上设有连接机构，连接机构包括安装块(20)端壁上固定连接的连接延长板(55)，连接延长板(55)端壁上固定安装有连接杆(18)，连接杆(18)远离连接延长板(55)一侧末端固定连接有连接块(2)，连接块(2)内设有齿轮腔(47)，齿轮腔(47)端壁间转动连接有连接齿轮轴(49)，连接齿轮轴(49)与连接电机(12)动力连接，连接电机(12)固定安装在连接块(2)上，连接齿轮轴(49)外表面固定连接有连接主动齿轮(48)，连接主动齿轮(48)与连接从动齿轮(50)啮合，连接从动齿轮(50)固定安装在螺纹管(24)的外表面，螺纹管(24)转动安装在连接块(2)端壁上，螺纹管(24)与固定管(11)转动连接，固定管(11)固定安装在连接块(2)端壁上。

6.根据权利要求3所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述潜水器(1)端壁上设有运动机构，包括对称固定安装在潜水器(1)端壁上的连接架(7)，连接架(7)远离潜水器(1)一侧末端固定连接有支撑架(8)，支撑架(8)两侧末端设有运动槽(41)，运动槽(41)端壁间转动连接有转轴，转轴与运动电机动力连接，运动电机固定安装在支撑架(8)内，转轴外表面固定安装有运动齿轮(42)，运动齿轮(42)与环形导轨(10)啮合，环形导轨(10)转动连接在支撑架(8)上，环形导轨(10)的外表面均匀固定连接有拨水板(9)。

7.根据权利要求4所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置，其特征在于：所述压紧环(3)的内侧表面为漏斗形结构。

8.基于权利要求3-7任一项所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置的实现方法，其特征在于：步骤包括：

9. 根据权利要求8所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置的实现方法，其特征在于：所述步骤b 中，在进行调节浮力时，启动电机（30）带动主轴（31）转动，从而带动水泵（34）运动，使浮球（52）中的水通过浮球（52）的排水口经过输送管（51）进入到三通阀（29）的进水口，进而进入到导流架（28）中，并通过排水单向阀（36）经过水泵（34）及排水阀（33）进行排除，液位传感器（53）对浮球（52）中的液位变化进行测量，根据浮力的变化对浮力进行调控。

10.根据权利要求8所述的一种适用于潜水器的浮力调节装置的实现方法，其特征在于：所述步骤b中，当需要进行辅助升降时，启动升降电机（23），从而带动升降齿轮（16）转动，升降齿轮（16）与环形齿条啮合，进而带动升降环形导轨（17）转动，从而带动电动转轴（43）运动，电动推杆（44）得电，推动延长板（46）向外运动，进而带动外侧的运动板（14）向上运动，运动板（14）受到的力向下，从而使得潜水器（1）向下运动；

技术总结本发明公开一种适用于潜水器的浮力调节装置及实现方法，属于潜水器技术领域，包括潜水器、浮力调节机构和辅助升降机构等，浮力调节机构包括浮球、导流架，浮球内设置有液位传感器，导流架输入端与单向电磁阀的输出端通过连接管连接，单向电磁阀的输入端与进水单向阀的输出端通过连接管连接；通过浮力调节机构可以实现对潜水器的浮力进行调节，并且能够实现对浮力的测量，调节测量的效率高，准确性好，保证了浮力调节测量的快速高效；并通过辅助升降机构实现对潜水器的辅助升降，与浮力调节机构配合运动，使得下潜和上升更加迅速，缩短了下潜和上升的时间，有效提高潜水器浮力调节效率。技术研发人员：吴能友,张喜林,孙治雷,黄丽,张栋,徐思南,陈烨,翟滨受保护的技术使用者：崂山国家实验室技术研发日：技术公布日：2024/5/12