一种浮力调节装置的制作方法

本实用新型涉及水下勘探设备及其周边配套设备技术领域，特别是涉及一种浮力调节装置。

背景技术：

随着海洋开发事业的迅速发展，水下勘探和施工项目将越来越频繁和深入。由于海洋深处的恶劣环境，人类的许多涉海行为必须依靠潜水器或水下机器人这样的水下设备来完成。水下设备在作业过程中要保持稳定的浮力状态，同时也可以实现自由上浮与下潜。目前，水下浮力调节设备可以分为可调压载式和可变体积式两种。可调压载式，不能对福利重复浮力调节，在水下当压载物被抛弃后，就无法重新获得压载。可变体积式，这种调节方式的浮力调节范围较小，但是易于实现浮力的精确控制，多用于中小型的水下设备。

申请号为201510182161.1的中国专利，公开了一种活塞式浮力调节装置，用于水下装置的浮沉控制、定深控制，但是结构复杂、能量消耗较大。申请号为201610147200.9的中国专利，公开了一种浮力调节装置，采用横向的两个推箱改变系统整体的体积，以控制系统受到的浮力，该方案结构复杂，需要搭载外部电源，能量消耗大，当两侧推箱受到的压力过大时，旋转驱动机构翻转，导致推箱向内运动，致使浮力调节无法达到要求，浮力调节控制精度差。

因此，如何改变现有技术中，水下浮力调节系统结构复杂、能耗大且浮力调节精度不佳的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种浮力调节装置，以解决上述现有技术存在的问题，简化了水下浮力调节系统的结构，提高了浮力调节精度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种浮力调节装置，包括：

一级浮力调节系统，包括第一筒体、第一活塞和第一皮囊，所述第一活塞可滑动地设置于所述第一筒体的内腔中，所述第一筒体的内腔中能够容纳油液，所述第一皮囊套装于所述第一筒体的外部，所述第一筒体的内腔与所述第一皮囊的内腔相连通，所述第一皮囊由弹性材质制成；

二级浮力调节系统，所述二级浮力调节系统设置于所述一级浮力调节系统的底部，包括第二筒体、第二活塞和第二皮囊，所述第二活塞可滑动地设置于所述第二筒体的内腔中，所述第二筒体的内腔中能够容纳油液，所述第二筒体与所述第一筒体同轴设置，所述第二皮囊套装于所述第二筒体的外部，所述第二筒体的内腔与所述第二皮囊的内腔相连通，所述第二皮囊由弹性材质制成，所述第二活塞和第一活塞连接有推杆，所述推杆穿过所述第一筒体、所述第二筒体、所述第一皮囊、所述第二皮囊与所述第一活塞相连；

超声波测距系统，包括单片机超声波模块，所述单片机超声波模块与所述推杆相连，所述单片机超声波模块能够测试所述推杆的位移，所述超声波测距系统设置于所述一级浮力调节系统的顶部；

驱动系统，所述驱动系统与所述推杆传动相连，所述驱动系统能够带动所述推杆来回运动，所述驱动系统设置于所述二级浮力调节系统的底部。

优选地，所述一级浮力调节系统包括第一软管，所述第一筒体通过所述第一软管与所述第一皮囊相连通，所述二级浮力调节系统包括第二软管，所述第二筒体通过所述第二软管与所述第二皮囊相连通。

优选地，所述第一软管的一端与所述第一筒体的内腔的顶部相连通，所述第一软管的另一端与所述第一皮囊的内腔的底部相连通，所述第二软管的一端与所述第二筒体的内腔的顶部相连通，所述第二软管的另一端与所述第二皮囊的内腔的底部相连通。

优选地，所述超声波测距系统还包括顶帽和顶盖，所述顶帽为中空的结构，所述顶盖与所述顶帽的开口密封连接，所述单片机超声波模块设置于所述顶帽的内部，所述顶帽与所述第一筒体相连，所述第一筒体与所述顶帽之间作密封处理。

优选地，所述顶帽为半球状结构，所述顶盖的顶面为球面。

优选地，所述驱动系统包括底座、底板和电机，所述电机与所述推杆传动相连，所述电机设置于所述底座和所述底板围成的空腔内，所述底座与所述底板可拆卸连接，所述底座与所述底板之间设置密封元件，所述底座与所述第二筒体相连。

优选地，所述电机通过联轴器、滚珠丝杠与所述推杆相连。

优选地，所述第一皮囊和所述第二皮囊均为中空的椭球状结构。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：本实用新型的浮力调节装置，包括一级浮力调节系统、二级浮力调节系统、超声波测距系统和驱动系统，驱动系统能够推动推杆来回运动，推杆能够带动第一活塞和第二活塞在第一筒体和第二筒体内运动，第一活塞向上运动能够将第一筒体内的油液推入第一皮囊中，同理，第二活塞向上运动能够将第二筒体内的油液推入第二皮囊中，第一皮囊和第二皮囊均由弹性材质制成，第一皮囊和第二皮囊由于油液的进入而体积增大，第一皮囊和第二皮囊的排水体积增加，使得装置整体受到的浮力增加，本实用新型的浮力调节装置结构简单，提高了能量利用效率，利用超声波测距系统通过测得的推杆的位移，能够准确计算出装置受到的浮力，提高浮力调整精度，同时，用油液作为工作介质，第一皮囊和第二皮囊将水与运动部件隔开，避免运动部件被腐蚀，延长装置使用寿命，设置一级浮力调节系统和二级浮力调节系统，增大浮力调节范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的浮力调节装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型的浮力调节装置的超声波测距系统的示意图；

图3为本实用新型的浮力调节装置的一级浮力调节系统的示意图；

图4为本实用新型的浮力调节装置的二级浮力调节系统的示意图；

图5为本实用新型的浮力调节装置的部分结构示意图；

其中，1为超声波测距系统，101为顶盖，102为顶帽，103为单片机超声波模块，2为一级浮力调节系统，201为第一筒体，202为第一皮囊，203为第一软管，204为第一活塞，3为二级浮力调节系统，301为第二筒体，302为第二皮囊，303为第二软管，304为第二活塞，4为驱动系统，401为电机，402为底座，403为底板，404为推杆。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种浮力调节装置，以解决上述现有技术存在的问题，简化了水下浮力调节系统的结构，提高了浮力调节精度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

请参考图1-5，其中，图1为本实用新型的浮力调节装置的整体结构示意图，图2为本实用新型的浮力调节装置的超声波测距系统的示意图，图3为本实用新型的浮力调节装置的一级浮力调节系统的示意图，图4为本实用新型的浮力调节装置的二级浮力调节系统的示意图，图5为本实用新型的浮力调节装置的部分结构示意图。

本实用新型提供一种浮力调节装置，包括：

一级浮力调节系统2，包括第一筒体201、第一活塞204和第一皮囊202，第一活塞204可滑动地设置于第一筒体201的内腔中，第一筒体201的内腔中能够容纳油液，第一皮囊202套装于第一筒体201的外部，第一筒体201的内腔与第一皮囊202的内腔相连通，第一皮囊202由弹性材质制成。

二级浮力调节系统3，二级浮力调节系统3设置于一级浮力调节系统2的底部，包括第二筒体301、第二活塞304和第二皮囊302，第二活塞304可滑动地设置于第二筒体301的内腔中，第二筒体301的内腔中能够容纳油液，第二筒体301与第一筒体201同轴设置，第二皮囊302套装于第二筒体301的外部，第二筒体301的内腔与第二皮囊302的内腔相连通，第二皮囊302由弹性材质制成，第二活塞304和第一活塞204连接有推杆404，推杆404穿过第一筒体201、第二筒体301、第一皮囊202和第二皮囊302与第一活塞204相连。推杆404与第一筒体201、第二筒体301均同轴设置，避免推杆404运动过程中第一活塞204和第二活塞304受力不均，提高装置整体稳定性。

超声波测距系统1，包括单片机超声波模块103，单片机超声波模块103与推杆404相连，单片机超声波模块103能够测试推杆404的位移，超声波测距系统1设置于一级浮力调节系统2的顶部。

驱动系统4，驱动系统4与推杆404传动相连，驱动系统4能够带动推杆404来回运动，驱动系统4设置于二级浮力调节系统3的底部。

本实用新型的浮力调节装置，包括一级浮力调节系统2、二级浮力调节系统3、超声波测距系统1和驱动系统4，驱动系统4能够推动推杆404来回运动，推杆404能够带动第一活塞204和第二活塞304在第一筒体201和第二筒体301内运动，第一活塞204向上运动能够将第一筒体201内的油液推入第一皮囊202中，同理，第二活塞304向上运动能够将第二筒体301内的油液推入第二皮囊302中，第一皮囊202和第二皮囊302均由弹性材质制成，第一皮囊202和第二皮囊302由于油液的进入而体积增大，第一皮囊202和第二皮囊302的排水体积增加，使得装置整体受到的浮力增加，当装置受到的浮力大于重力时，装置上浮，直至上浮至指定探测深度，当装置受到的浮力等于重力时，装置悬浮在指定的探测深度处，便于水下设备完成作业。本实用新型的浮力调节装置结构简单，提高了能量利用效率，利用超声波测距系统1通过测得的推杆404的位移，能够准确计算出装置受到的浮力，提高浮力调整精度，同时，用油液作为工作介质，第一皮囊202和第二皮囊302将水与运动部件隔开，避免运动部件被腐蚀，延长装置使用寿命，设置一级浮力调节系统2和二级浮力调节系统3，增大浮力调节范围。

其中，一级浮力调节系统2包括第一软管203，第一筒体201通过第一软管203与第一皮囊202相连通，二级浮力调节系统3包括第二软管303，第二筒体301通过第二软管303与第二皮囊302相连通，第一筒体201的内腔通过第一软管203与第一皮囊202相连通，第二筒体301的内腔通过第二软管303与第二皮囊302相连通，第一软管203和第二软管303为油液进出第一筒体201和第二筒体301提供了运动路径。

在本具体实施方式中，第一软管203的一端与第一筒体201的内腔的顶部相连通，第一软管203的另一端与第一皮囊202的内腔的底部相连通，油液由第一筒体201的内腔排入第一皮囊202的内腔时，进入第一皮囊202的底部，避免油液回流至第一筒体201内，第二软管303的一端与第二筒体301的内腔的顶部相连通，第二软管303的另一端与第二皮囊302的内腔的底部相连通，油液由第二筒体301的内腔排入第二皮囊302的内腔时，进入第二皮囊302的底部，避免油液回流至第二筒体301内。

具体地，超声波测距系统1还包括顶帽102和顶盖101，顶帽102为中空的结构，为单片机超声波模块103提供了安装空间，顶盖101与顶帽102的开口密封连接，单片机超声波模块103设置于顶帽102的内部，顶帽102与第一筒体201相连，第一筒体201与顶帽102之间作密封处理。此处需要说明的是，单片机超声波模块103能够对推杆404的位移进行测试，因实用新型不涉及对超声波测距技术所作出的新的改进，因此，单片机超声波模块103的具体结构组成此处不再赘述。

另外，顶帽102为半球状结构，顶盖101的顶面为球面，半球状结构的顶帽102以及具有球面的顶盖101，减小了装置整体上浮、下沉过程中所受阻力，降低装置能耗，节约能源。

更具体地，驱动系统4包括底座402、底板403和电机401，电机401与推杆404传动相连，电机401设置于底座402和底板403围成的空腔内，底座402与底板403可拆卸连接，底座402与底板403之间设置密封元件，底座402与第二筒体301相连，采用电机401带动推杆404运动，电机401置于底座402和底板403围成的空间内，底座402与底板403可拆卸连接，方便拆装维修。

进一步地，电机401通过联轴器和滚珠丝杠与推杆404相连，电机401通过联轴器、滚珠丝杠将回转运动转化为推杆404的上下运动，继而推杆404带动第一活塞204和第二活塞304来回运动。

更进一步地，第一皮囊202和第二皮囊302均为中空的椭球状结构，减小装置整体上浮下沉过程中所受到的阻力。

本实用新型的本实用新型的浮力调节装置，包括一级浮力调节系统2、二级浮力调节系统3、超声波测距系统1和驱动系统4，驱动系统4能够推动推杆404来回运动，推杆404能够带动第一活塞204和第二活塞304在第一筒体201和第二筒体301内运动，第一活塞204向上运动能够将第一筒体201内的油液推入第一皮囊202中，同理，第二活塞304向上运动能够将第二筒体301内的油液推入第二皮囊302中，第一皮囊202和第二皮囊302均由弹性材质制成，第一皮囊202和第二皮囊302由于油液的进入而体积增大，第一皮囊202和第二皮囊302的排水体积增加，使得装置整体受到的浮力增加，本实用新型的浮力调节装置结构简单，提高了能量利用效率，利用超声波测距系统1通过测得的推杆404的位移，能够准确计算出装置受到的浮力，提高浮力调整精度，同时，用油液作为工作介质，第一皮囊202和第二皮囊302将水与运动部件隔开，避免运动部件被腐蚀，延长装置使用寿命，设置一级浮力调节系统2和二级浮力调节系统3，增大浮力调节范围。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。