本发明属于水下探测装置技术领域，具体涉及一种双泵式自动浮力与姿态调节装置。
背景技术：
随着人类对海洋资源的重视和海洋开发进程的加快，一系列海洋探测设备应运而生。近年来，水下拖曳系统是一种日益广泛应用于海洋研究、海底资源开发、海洋监测及军事等领域的水下探测装置，它通常由拖曳电缆、拖曳体及收放绞车等组成。拖曳电缆与拖曳体相连，拖曳体上搭载各种探测传感器，通过拖曳缆传输各种指令与信号。拖曳体的深度控制通常在高速拖曳速度下通过拖体内电机驱动舵达到不同的攻角实现，但是当拖体为海流帆时，拖曳速度极低，要求拖曳缆水平处于水下某一深度工作，故通过舵的攻角高速拖曳定深不具备条件。因此，为实现海流帆不同水下深度探测任务的目的，设计一种双泵式自动浮力与姿态调节装置是十分必要的。目前国、内外对浮力调节装置通常应用于无线装备uuv(无人潜航器)及浮标等进行深度调节，调节能力有限，机构复杂，难以满足定深指标要求，且现有的调节装置对水下拖曳系统拖曳缆无法调节，同时亦没有搜索到水下拖曳系统拖曳缆浮力与姿态调节装置文献。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种双泵式自动浮力与姿态调节装置，既能实现传统方式的深度调节，又能对海流帆的俯仰和横滚进行调节，使海流帆在向前运动时能够以水平姿态稳定在水下某一深度，同时在意外情况下通过采用应急抛重机构方式能够实现应急上浮。
本发明是通过下述技术方案实现的：
一种双泵式自动浮力与姿态调节装置，包括：密封壳体、油箱、电机泵组、浮力调节油囊、两个姿态调节油囊、电动缸、调心重块及控制模块；
所述油箱为封闭式的容积可变的箱体；
所述密封壳体为一端开口、一端封闭的圆柱形壳体，其圆周面加工有两个相对的圆孔；
整体连接关系如下：浮力调节油囊固定在密封壳体的开口端，用于实现整个装置的浮力调节，两个姿态调节油囊分别固定在密封壳体的两个相对的圆孔中，用于实现整个装置的翻滚姿态调节，浮力调节油囊分别通过设置有阀门的管路与两个姿态调节油囊的囊体连通；
应急抛重机构安装在浮力调节油囊外部，通过抛弃重物的方式实现该装置的应急上浮；
油箱固定在密封壳体内部，电机泵组中的一个液压泵用于将油箱中的液压油抽出，并注入到浮力调节油囊的囊体中；另一个液压泵用于将浮力调节油囊的囊体中的液压油抽出，并回流到油箱中；
电动缸固定在密封壳体内部，其伸缩杆与密封壳体的轴线平行，伸缩杆末端安装有调心重块，通过控制模块控制电动缸伸缩杆的移动来调节调心重块的位置，实现整个装置的俯仰姿态调节；
所述控制模块安装在密封壳体内部，用于控制电机泵组的工作及电动缸伸缩杆的伸缩。
进一步的，所述油箱包括：油箱壳体、柔性膜护罩和柔性膜；
所述柔性膜的一端为波纹管结构，另一端为球冠结构；
所述油箱壳体与柔性膜的波纹管结构端对接形成一个封闭油腔，且油箱壳体上分别设有回油口和出油口，所述回油口上安装有回油过滤器，出油口上安装有出油过滤器；所述柔性膜护罩罩装在柔性膜的外部。
进一步的，所述电机泵组包括：上直流电机、上液压泵、下液压泵及下直流电机；
上直流电机与上液压泵电性连接；下液压泵与下直流电机电性连接；所述下液压泵用于将油液从油箱中抽出，并注入到浮力调节油囊中，上液压泵用于将油液从浮力调节油囊中抽出，并注入到油箱中。
进一步的，所述浮力调节油囊与姿态调节油囊的结构相同，均包括：囊体和安装在囊体外部的保护壳，所述囊体与保护壳的外形一致，且囊体的容积可变。
进一步的，所述浮力调节油囊包括：油囊囊体ⅱ、大内壳体、油囊承压罩ⅱ及接头体ⅱ；大内壳体和油囊承压罩ⅱ对接形成非封闭透水空腔ⅱ，油囊囊体ⅱ安装在所述非封闭透水空腔ⅱ内，大内壳体和油囊承压罩ⅱ组成油囊囊体ⅱ的保护壳，接头体ⅱ穿过大内壳体，并与油囊囊体ⅱ的内部空腔相通，接头体ⅱ通过热硫化方式与油囊囊体ⅱ硫化为一体。
进一步的，所述油囊囊体ⅱ为椭球型。
进一步的，所述应急抛重机构包括：弹簧、推杆、线绳、刀片、连接索环及重块；
所述推杆为一端具有轴肩的杆件；
所述浮力调节油囊的保护壳外部延伸出圆筒结构，圆筒结构的内圆周面加工有环形凸台；所述推杆安装在圆筒结构内部，其轴肩所在端位于浮力调节油囊的囊体与保护壳外部圆筒结构的环形凸台之间的空腔中，另一端穿过该环形凸台，且该端末端固定有限位凸台，限位凸台上固定有刀片，推杆能够在所述环形凸台内沿其轴线移动；弹簧套装在推杆上，且其一端抵触在推杆的轴肩上，另一端抵触在油囊承压罩ⅱ的环形凸台的一端；当弹簧带动推杆向浮力调节油囊方向运动时，推杆上的限位凸台抵触在油囊承压罩ⅱ的环形凸台的另一端，实现对推杆的轴向限位；重块通过线绳安装在油囊承压罩ⅱ外部，所述线绳的一端固定在圆筒结构的端部，另一端通过连接索环与重块连接，当浮力调节油囊的囊体内充油，推动推杆沿其轴向向线绳移动时，推杆上的刀片能够割断线绳。
进一步的，在浮力调节油囊与上液压泵之间的油管上安装开关电磁阀ⅳ，用于控制浮力调节油囊出油的通断；
在浮力调节油囊与下液压泵之间的油管上安装开关电磁阀ⅲ，用于控制浮力调节油囊进油的通断；
在浮力调节油囊与油箱之间的油管上安装溢流阀，当给浮力调节油囊的充油压力超过设定值时，溢流阀开启泄压，油液回油到油箱。
进一步的，还包括检测组件，它包括：压力传感器ⅰ、压力传感器ⅱ、流量计及液压计；
所述压力传感器ⅰ安装在密封壳体的内部端面上，用于测量密封壳体外部的水压；
所述压力传感器ⅱ安装在与浮力调节油囊连接的油管上，用于测量浮力调节油囊的囊体内的压力；
所述流量计安装在与浮力调节油囊连接的油管上，用于测量浮力调节油囊的进油和出油的油量；
所述液压计安装在油箱上，用于测量油箱内的油压；
所述检测组件将测量得到的密封壳体外部的水压、浮力调节油囊的囊体内的压力、浮力调节油囊的进油和出油的油量及油箱内的油压分别发送给控制模块。
有益效果：(1)本发明通过液压泵向大油囊注油和抽油，使整个装置的浮力增大及减小，实现海流帆的上升和下沉；又通过向左小油囊和右小油囊注油和抽油实现海流帆的横滚调整；通过电动缸伸缩杆的往复运动，带动调心重块前移及后退，实现海流帆的俯仰姿态调整；在意外情况下，如海流帆内某钢管进水，使得海流帆的水中重量大于浮力时，通过继续向大油囊注油，油囊膨胀推动推杆前移，推杆末端的刀片割断线绳，使得与其相连的重块在重力的作用下从线绳断处脱离，与从海流帆脱落，实现海流帆的应急上浮。
(2)本发明的左小油囊、右小油囊和大油囊外形均为椭球型，安装在与其外形近似的保护壳内，抽油时吸瘪的囊体紧贴在保护壳内，使抽油更充分，避免抽油死区，注油时油囊最大体积控制在保护壳的固定容腔内，避免充爆。
(3)本发明的油箱为闭式油箱，利用油箱柔性膜变形实现液压泵顺利抽油和吸油，确保浮力调节装置水下各种姿态，油箱内抽油无死区。
(4)该装置结构简单，价格低廉，集成程度高，便于操控，满足了拖曳系统调节要求，同时也可推广应用到浮标、uuv等其它水下设备中，具有很广的应用前景，既能够实现水下设备姿态的调整，也能够实现意外情况浮力损失较大时，设备应急上浮。
附图说明
图1是本发明的结构总体图；
图2是本发明的油箱的剖面结构示意图；
图3是本发明的电机泵组的结构示意图；
图4是本发明的阀组的结构示意图；
图5是本发明的大油囊及左、右小油囊的剖面结构示意图；
图6是图5中的a-a截面局部放大示意图；
其中，1-密封壳体，2-压力传感器ⅰ，3-油箱，4-电机泵组，5-阀组，6-流量计，7-左小油囊，8-开关电磁阀ⅰ，9-大油囊，10-应急抛重机构，11-开关电磁阀ⅱ，12-右小油囊，13-四通接头，14-电动缸，15-调心重块，16-底板，17-控制模块，18-油箱壳体，19-液压计，21-回油过滤器，22-柔性膜护罩，23-柔性膜，24-出油过滤器，25-上直流电机，26-上液压泵，27-下液压泵，28-底板，29-下直流电机，30-溢流阀，34-压力传感器ⅱ，35-开关电磁阀ⅲ，36-开关电磁阀ⅳ，38-油囊承压罩ⅰ，39-油囊囊体ⅰ，40-接头体ⅰ，41-小内壳体，42-油囊囊体ⅱ，43-接头体ⅱ，44-油囊承压罩ⅱ，45-大内壳体，46-弹簧，47-推杆，48-线绳，49-刀片，50-连接索环，51-重块。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种安装在海流帆上的双泵式自动浮力与姿态调节装置，参见附图1，包括：密封壳体1、油箱3、电机泵组4、阀组5、左小油囊7、大油囊9、应急抛重机构10、右小油囊12、电动缸14、调心重块15、底板16、控制模块17及检测组件；
参见附图2，所述油箱3包括：油箱壳体18、柔性膜护罩22和柔性膜23；所述柔性膜23的一端为波纹管结构，另一端为球冠结构；所述油箱壳体18与柔性膜23的波纹管结构端对接形成一个封闭油腔，且油箱壳体18上分别设有回油口和出油口，所述回油口上安装有回油过滤器21，出油口上安装有出油过滤器24；且回油过滤器21和出油过滤器24位于所述封闭油腔内部；所述柔性膜护罩22罩装在柔性膜23的外部，并固定在油箱壳体18与柔性膜23的对接面上；所述柔性膜23的结构随封闭油腔内的油量变化而变化，能够确保油箱3不漏油，抽油无死区；
参见附图3，所述电机泵组4包括：底板28和安装在底板28上的上直流电机25、上液压泵26、下液压泵27及下直流电机29；上直流电机25与上液压泵26电性连接，上直流电机25用于控制上液压泵26的工作，下液压泵27与下直流电机29电性连接，下直流电机29用于控制下液压泵27的工作；
参见附图5，所述左小油囊7和右小油囊12的结构相同，均包括：油囊囊体ⅰ39、小内壳体41、油囊承压罩ⅰ38及接头体ⅰ40；小内壳体41和油囊承压罩ⅰ38对接形成非封闭透水空腔ⅰ，油囊囊体ⅰ39安装在所述非封闭透水空腔ⅰ内，小内壳体41和油囊承压罩ⅰ38组成油囊囊体ⅰ39的保护壳，接头体ⅰ40穿过小内壳体41，并与油囊囊体ⅰ39的内部空腔相通，接头体ⅰ40通过热硫化方式与油囊囊体ⅰ39硫化为一体，油囊囊体ⅰ39为椭球型，所述保护壳能够提高油囊囊体ⅰ39的承压能力，避免充爆，使油囊囊体ⅰ39的最大充油体积成定量；
所述大油囊9包括：油囊囊体ⅱ42、大内壳体45、油囊承压罩ⅱ44及接头体ⅱ43；大内壳体45和油囊承压罩ⅱ44对接形成封闭空腔ⅱ，油囊囊体ⅱ42安装在所述非封闭透水空腔ⅱ内，大内壳体45和油囊承压罩ⅱ44组成油囊囊体ⅱ42的保护壳，接头体ⅱ43穿过大内壳体45，并与油囊囊体ⅱ42的内部空腔相通，接头体ⅱ43通过热硫化方式与油囊囊体ⅱ42硫化为一体；其中，油囊囊体ⅱ42为椭球型，且其体积大于油囊囊体ⅰ39的体积；所述保护壳能够提高油囊囊体ⅱ42的承压能力，避免充爆，使油囊囊体ⅱ42的最大充油体积成定量，油囊承压罩ⅱ44上还安装有应急抛重机构10；
参见附图6，所述应急抛重机构10包括：弹簧46、推杆47、线绳48、刀片49、连接索环50及重块51；所述线绳48采用凯夫拉线绳；所述推杆47为一端具有轴肩的杆件；
所述油囊承压罩ⅱ44的外部延伸出圆筒结构，圆筒结构的内圆周面加工有环形凸台；所述推杆47安装在圆筒结构内部，其轴肩所在端位于油囊囊体ⅱ42与油囊承压罩ⅱ44外部圆筒结构的环形凸台之间的空腔中，另一端穿过该环形凸台，且该端末端固定有限位凸台，限位凸台上固定有刀片49，推杆7能够在所述环形凸台内沿其轴线移动；弹簧46套装在推杆47上，且其一端抵触在推杆47的轴肩上，另一端抵触在油囊承压罩ⅱ44的环形凸台的一端；当弹簧46带动推杆47向油囊囊体ⅱ42方向运动时，使得推杆47上的限位凸台抵触在油囊承压罩ⅱ44的环形凸台的另一端，实现对推杆47的轴向限位；重块51通过线绳48安装在油囊承压罩ⅱ44外部，所述线绳48的一端固定在圆筒结构的端部，另一端通过连接索环50与重块51连接，当推杆47沿其轴向向线绳48移动时，推杆47上的刀片49能够割断线绳48；
参见附图1和4，所述阀组5包括：开关电磁阀ⅰ8、开关电磁阀ⅱ11、溢流阀30、调速阀ⅰ31、调速阀ⅱ33、开关电磁阀ⅲ35及开关电磁阀ⅳ36；
所述检测组件包括：压力传感器ⅰ2、压力传感器ⅱ34、流量计6及液压计19；
所述密封壳体1为一端开口、一端封闭的圆柱形壳体，其圆周面加工有两个相对的圆孔；
整体连接关系如下：带有应急抛重机构10的大油囊9通过大内壳体45固定在密封壳体1的开口端，左小油囊7和右小油囊12分别通过小内壳体41固定在密封壳体1的两个相对的圆孔中，大油囊9、左小油囊7和右小油囊12实现对密封壳体1的密封；
左小油囊7和右小油囊12的接头体ⅰ40分别通过四通接头13和安装在四通接头ⅰ13上的高压油管与大油囊9的接头体ⅱ43连接，使得左小油囊7和右小油囊12的油囊囊体ⅰ39分别与大油囊9的油囊囊体ⅱ42相通；其中，四通接头13的第一端、第二端及第三端分别与左小油囊7、右小油囊12及大油囊9对应连接；
底板16固定在密封壳体1内，电动缸14、油箱3及电机泵组4分别安装在底板16上；
电机泵组4的上液压泵26和下液压泵27的一端分别通过高压油管与油箱3的封闭油腔连接；另一端分别通过高压油管与所述四通接头13的第四端连接(上液压泵26和下液压泵27的两路高压油管通过三通接头转换为一路输出油管，该输出油管与所述四通接头13的第四端连接)；所述下液压泵27用于将油液从油箱3中抽出，并注入到大油囊9的油囊囊体ⅱ42中，上液压泵26用于将油液从大油囊9的油囊囊体ⅱ42中抽出，并注入到油箱3中；
电动缸14的伸缩杆的轴线与密封壳体1的轴线平行，其末端安装有调心重块15，在所述装置整体重量不变的情况下，通过控制电动缸14伸缩杆的移动来调节调心重块15的位置，进而调节所述装置俯仰角度；
所述检测组件的压力传感器ⅰ2安装在密封壳体1的内部端面上，用于测量密封壳体1外部的水压，压力传感器ⅱ34安装在与大油囊9的接头体ⅱ43连接的高压油管上，用于测量油囊囊体ⅱ42内的压力；流量计6安装在与四通接头13的第四端连接的高压油管上，用于测量大油囊9的进油和出油的油量；液压计19安装在油箱壳体18上，用于测量所述封闭油腔内的油压；
所述阀组5的开关电磁阀ⅳ36安装在大油囊9与上液压泵26之间的高压油管上，用于控制大油囊9进油的通断；所述开关电磁阀ⅲ35安装在大油囊9与下液压泵27之间的高压油管上，用于控制大油囊9进油的通断；开关电磁阀ⅰ8安装在大油囊9与左小油囊7之间的高压油管上，用于控制左小油囊7出油的通断；开关电磁阀ⅱ11安装在大油囊9与右小油囊12之间的高压油管上，用于控制右小油囊12进油通断；在浮力调节油囊与油箱3之间的油管上安装溢流阀30，当给浮力调节油囊的充油压力超过设定值时，溢流阀30开启泄压，油液回油到油箱3。
所述控制模块17用于控制电机泵组4和阀组5的工作及电动缸14伸缩杆的伸缩，并接收检测组件的检测数据。
工作原理：外部的控制中心向控制模块17发出指令，控制模块17控制下直流电机29启动，下液压泵27从油箱3内抽油，同时打开开关电磁阀ⅳ36、压力传感器ⅱ34和流量计6，油箱3内的液压油注入大油囊9，当流量计6检测到流过的油量略小于大油囊9的容积，且压力传感器ⅱ34检测到大油囊9内压力略大于大气压时，按顺序关闭开关电磁阀ⅳ36、下直流电机29、压力传感器ⅱ34及流量计6，此时，给大油囊9充油完毕，将装有本发明浮力调节装置的海流帆放入水中，并使其配至微弱正浮力；
当海流帆需要下沉时，外部的控制中心向控制模块17发出指令，控制模块17启动上直流电机25，同时打开开关电磁阀ⅲ35、压力传感器ⅰ2、压力传感器ⅱ34和流量计6，上液压泵26从大油囊9内抽油到油箱3，大油囊9体积变小，浮力减少，整个海流帆下沉；
在海流帆下沉的过程中，实时采集压力传感器ⅰ2数值、流量计6的过油量，当压力传感器ⅰ2数值达到设定值时，即海流帆达到水深要求，关闭开关电磁阀ⅲ35和下直流电机29，停止抽油；
通过海流帆上的姿态传感器，观察海流帆的俯仰和横滚能否满足要求，如仰首过大，控制模块17控制电动缸14的伸缩杆伸出，推动调心重块15前移，如俯首过小，控制模块17控制电动缸14伸缩杆收缩，推动调心重块15后移；如发现横滚过大，在保证体积不变情况下，通过打开电磁阀ⅰ8或电磁阀ⅱ11，大油囊9内的液压油在水压的作用下，进入左小油囊7或右小油囊12，实现横滚姿态调整，调节完毕后将电磁阀ⅰ8或电磁阀ⅱ11关闭；
当海流帆需要上浮时，重复给大油囊9充油的过程，且在该过程中，打开压力传感器ⅱ34和压力传感器ⅰ2，并对压力传感器ⅱ34和压力传感器ⅰ2的测量数值进行比较，监控大油囊9的压力与水压的压差在设定范围内，防止大油囊9充爆；
若给大油囊9注油完毕后，海流帆不能上浮，可继续给大油囊9注油，大油囊9膨胀推动推杆47沿油囊承压罩ⅱ44的环形凸台向靠近线绳48的方向移动，固定在推杆47前端的刀片49随之移动，直至切断绷紧的线绳48，重块51脱落，实现海流帆的应急上浮。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。