水下滑翔机浮力泵系统动压、疲劳寿命及功耗测试方法与流程

文档序号:15579172发布日期:2018-09-29 06:25

本发明涉及一种水下运载器关键部件性能测试方法,具体涉及一种水下滑翔机浮力泵系统动压、疲劳及功耗测试方法。



背景技术:

水下滑翔机是一种利用浮力驱动、利用内部重物移动调节航行姿态、借助翼板升力在水体中做锯齿形剖面运动的新型水下运载器,其可在水体中连续航行数月,巡航数千公里,极大地拓展了人类观测海洋和触及海洋的视野,为海洋科学研究提供了新的技术手段。其内置的浮力泵系统通过周期性的吸油和排油动作改变机体相对于周围海水的净浮力,实现水下滑翔机在水体中的上浮和下潜运动。浮力泵系统作为水下滑翔机极其重要的核心部件,其承压能力、疲劳寿命及功耗是水下滑翔机长期稳定运行的决定因素。



技术实现要素:

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种试验室环境下模拟真实海洋高压环境进行水下滑翔机浮力泵系统承压能力测试、疲劳寿命测试及功耗测试的方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种水下滑翔机浮力泵系统动压、疲劳寿命及功耗测试方法,采用与浮力泵系统连接的单条可循环液压管路、与浮力泵系统驱动电机并联的电压表以及与浮力泵系统电源串联的电流表,在所述单条可循环液压管路上距离浮力泵系统由近至远依次设有负载压力表、节流阀、蓄能器压力表和蓄能器,所述单条可循环液压管路与供油管路和回油管路分别连接;测试步骤为:1)排气,首先使所述单条可循环液压管路、所述供油管路和所述回油管路形成一个完整的回路,并将各管路上的所有阀门开度调节至最大,然后开始进行液压油循环,去除各管路中的多余空气;2)充油,通过供油管路向浮力泵系统和蓄能器充油,同时开启浮力泵系统使其在高压作用下回油至吸油状态,保证单条可循环液压管路内充满液压油,并保持液压油体积不变;3)测试,3.1)使浮力泵系统进行排油运动,当负载压力表和蓄能器压力表数值相等,读取负载压力表数值,即为浮力泵系统所承受的动压力;3.2.1)调节并确定节流阀流量,该流量需满足浮力泵系统在进行吸油和排油往复运动时,油液可以顺畅地在浮力泵系统与蓄能器间循环流动,且进行吸油运动时,负载压力表数值能够满足浮力泵系统回油速度的要求,并小于蓄能器压力表数值,进行排油运动时,负载压力表和蓄能器压力表数值相等;3.2.2)节流阀流量确定后,设定浮力泵系统吸油和排油动作循环和间隔时间,开启浮力泵系统使其进行周期性的排油和吸油运动,直至浮力泵系统受损破坏;同时记录浮力泵系统排油、吸油运动时的电压值U和电流值I以及工作时间T,根据功率P=UI,功耗W=PT,计算出浮力泵系统吸油和排油运动的功耗;记录至浮力泵系统破损时吸油和排油动作循环次数即为该水下滑翔机浮力泵系统的疲劳寿命。

所述步骤3.2.1)调节并确定节流阀流量的方法为:3.2.1.1)在浮力泵系统进行吸油运动时,调节节流阀的流量,使其回流速度略大于浮力泵系统自身的回油速度,此时蓄能器压力表数值为预充高压值,而负载压力表数值则较小;3.2.1.2)在浮力泵系统进行再次排油运动时,微调节流阀流量,使负载压力表和蓄能器压力表数值相等;3.2.1.3)在浮力泵系统再次进行吸油运动时,通过回油过程中负载压力表数值判断回油速度是否在设计范围内,若在设计范围内,固定节流阀流量。

在所述单条可循环液压管路上还设有蓄能器截止阀,所述蓄能器截止阀设置在所述节流阀和所述蓄能器压力表之间。

在所述供油管路上距离所述单条可循环液压管路由远至近依次设有储油箱、液压泵、单向阀、主压力表、溢流阀和主截止阀。

在所述回油管路上距离所述单条可循环液压管路由近至远依次设有回路截止阀、放气阀、减压阀和所述储油箱。

本发明具有的优点和积极效果是:通过蓄能器和浮力泵系统间等量液压油在高压条件下的往复流动模拟水下滑翔机在海洋水体中的上浮和下潜运动,可在试验室环境下获得水下滑翔机浮力泵系统承载动压的能力、疲劳寿命及功耗等性能参数;通过更换蓄能器,可模拟多种海水压力测试多种浮力调节泵系统。

附图说明

图1为本发明应用的结构示意图。

图中:1、储油箱;2、液压泵;3、单向阀;4、主压力表;5、溢流阀;6、主截止阀;7、蓄能器;8、蓄能器压力表;9、蓄能器截止阀;10、节流阀;11、负载压力表;12、浮力泵系统;13、回路截止阀;14、放气阀;15、减压阀;16、电流表;17、电压表。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:

请参阅图1,一种水下滑翔机浮力泵系统动压、疲劳寿命及功耗测试方法,采用与浮力泵系统12连接的单条可循环液压管路、与浮力泵系统驱动电机并联的电压表17以及与浮力泵系统电源串联的电流表16,在所述单条可循环液压管路上距离浮力泵系统12由近至远依次设有负载压力表11、节流阀10、蓄能器截止阀9、蓄能器压力表8和蓄能器7,所述单条可循环液压管路与供油管路和回油管路分别连接。

测试步骤为:

1)排气

首先使所述单条可循环液压管路、所述供油管路和所述回油管路形成一个完整的回路,并将各管路上的所有阀门开度调节至最大,然后开始进行液压油循环,去除各管路中的多余空气。

2)充油

通过供油管路向浮力泵系统和蓄能器充油,同时开启浮力泵系统使其在高压作用下回油至吸油状态,保证单条可循环液压管路内充满液压油,并保持液压油体积不变。

3)测试

3.1)使浮力泵系统进行排油运动,当负载压力表和蓄能器压力表数值相等,读取负载压力表数值,即为浮力泵系统所承受的动压力。

3.2.1)调节并确定节流阀流量,该流量需满足浮力泵系统在进行吸油和排油往复运动时,油液可以顺畅地在浮力泵系统与蓄能器间循环流动,且进行吸油运动时,负载压力表数值能够满足浮力泵系统回油速度的要求,并小于蓄能器压力表数值,进行排油运动时,负载压力表和蓄能器压力表数值相等。

3.2.2)节流阀流量确定后,设定浮力泵系统吸油和排油动作循环和间隔时间,开启浮力泵系统使其进行周期性的排油和吸油运动,直至浮力泵系统受损破坏;同时记录浮力泵系统排油、吸油运动时的电压值U和电流值I以及工作时间T,根据功率P=UI,功耗W=PT,计算出浮力泵系统吸油和排油运动的功耗;记录至浮力泵系统破损时吸油和排油动作循环次数即为该水下滑翔机浮力泵系统的疲劳寿命。

上述步骤3.2.1)调节并确定节流阀流量的方法为:

3.2.1.1)在浮力泵系统进行吸油运动时,调节节流阀的流量,使其回流速度略大于浮力泵系统自身的回油速度,此时蓄能器压力表数值为预充高压值,而负载压力表数值则较小。

3.2.1.2)在浮力泵系统进行再次排油运动时,微调节流阀流量,使负载压力表和蓄能器压力表数值相等。

3.2.1.3)在浮力泵系统再次进行吸油运动时,通过回油过程中负载压力表数值判断回油速度是否在设计范围内,若在设计范围内,固定节流阀流量。

在本实施例中,为了方便控制,在所述单条可循环液压管路上还设有蓄能器截止阀9,所述蓄能器截止阀9设置在所述节流阀10和所述蓄能器压力表8之间。在本实施例中,在所述供油管路上距离所述单条可循环液压管路由远至近依次设有储油箱1、液压泵2、单向阀3、主压力表4、溢流阀5和主截止阀6。在所述回油管路上距离所述单条可循环液压管路由近至远依次设有回路截止阀13、放气阀14、减压阀15和所述储油箱1。排气时,打开主截止阀6、回路截止阀13和蓄能器截止阀9,溢流阀5调节至最大溢流压力,节流阀10调节至最大流量,放气阀14开启,减压阀15开启至最大,此时储油箱1、液压泵2、单向阀3、溢流阀5、主截止阀6、节流阀10、回路截止阀13、放气阀14、减压阀15连成一个完整的回路。开启液压泵2进行液压油循环,去除管路中的多余空气,直至减压阀15串接的回油管路中的液压油没有明显的气泡为止。充油时,先关闭主截止阀6,开启液压泵2,调节溢流阀5的溢流压力,观察主压力表4的数值,调节至所需压力后关闭液压泵2。

然后关闭回路截止阀13,打开蓄能器截止阀9和主截止阀6,开启液压泵2,将油液填充至蓄能器和浮力泵系统内,同时开启浮力泵系统,使其在高压作用下回油至吸油状态,保证浮力泵系统至蓄能器间的单条油路内充满液压油。关闭主截止阀6,然后关闭液压泵2,关闭顺序不可颠倒。

本发明的工作原理:

蓄能器由外部高压钢质外壳和内部蓄能气囊组成,当蓄能器内充入高压气体时,内部蓄能气囊会随之膨胀充满内部空间,蓄能气囊的囊壁会紧贴蓄能器的钢质高压外壳。当外部高压油液进入蓄能器的钢质外壳内部时会挤压蓄能气囊的扩张空间,使之被迫压缩,液压油减少,蓄能气囊会随之膨胀,蓄能气囊体积的微小变化,不会改变内部预充气体的压力值,通过蓄能气囊的收缩和膨胀保证液压油路内油液压力的稳定。

水下滑翔机浮力泵系统的特性是周期性吸油和排油,且油液体积变化小,可由单个蓄能器完成,当油液变化体积大时,可采用多个蓄能器并联的方式。当水下滑翔机在深水区需要上浮时,浮力泵系统进行排油运动,使其内部油液向外排出,达到机体为正浮力实现在水体中的上浮运动,此时浮力泵系统须承受外界高压运动;当水下滑翔机在水面需要下潜时,则需要浮力泵系统进行吸油运动,使其外排油液回流至机体内部,达到机体为负浮力实现在水体中的下潜运动,此时浮力泵系统仅承受由机体内部负压造成的微弱低压。

测试时回路截止阀和主截止阀关闭,浮力泵系统、节流阀、蓄能器截止阀和蓄能器连通,形成单条可循环的液压油路。浮力泵系统排油运动时,油液会随着液压管路流至蓄能器内部,蓄能器内部蓄能气囊会在浮力泵系统排油压力下被迫压缩,此时负载压力表和蓄能器压力表数值相等,直接读取负载压力表数值,即为浮力泵系统所承受的动压力。浮力泵系统吸油运动时,因蓄能器端的高压存在会使得油液迅速地回流至浮力泵系统,造成浮力泵系统端的油泵电机被迫高速运动,此时调节节流阀的流量,使其回流速度略大于浮力泵系统自身的回油速度,此时蓄能器压力表数值为预充高压值,而负载压力表数值则较小。重复浮力泵系统排油运动,观察负载压力表和蓄能器压力表数值是否相等(若节流阀流量较小,会使浮力泵系统端油液不能及时排出造成局部高压),微调节流阀流量,使节流阀两端负载压力表和蓄能器压力表数值相等;使浮力泵系统重复吸油运动,观察回油过程中负载压力表数值,判断回油速度是否合理,如果合理,将节流阀位置调整好后,固定节流阀流量调节旋钮,浮力泵系统往复运动时,油液可以顺畅地在浮力泵系统与蓄能器间循环流动。重复浮力泵系统的排油和吸油运动,直至浮力泵系统受损破坏,同时记录浮力泵系统排油、吸油运动时的电压值U和电流值I和工作时间T,根据P=UI,W=PT则可以计算出浮力泵系统吸油和排油运动的功耗;记录至浮力泵系统破损时的循环次数即为该水下滑翔机浮力泵系统的疲劳寿命。

本发明的优点在于可模拟多种海水压力测试多种浮力泵系统,将浮力泵系统更换成所需测试的浮力泵系统,更换所需压力的蓄能器,连接本发明的其他器件即可完成试验。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。

再多了解一些
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