本发明涉及深海装备技术领域，更具体地说，涉及一种适用于深海高压环境的大排量浮力调节系统，可以与深海无人潜水器集成，通过调节系统浮力来实现无人潜水器的上浮和下潜动作。
背景技术：
深海无人潜水器是一种新型的海洋装备，通过搭载不同的任务载荷和传感器，可以在深海复杂环境下进行环境参数测量、海底地形勘探、水下物体抓取等，满足海洋科学研究、海底油气资源勘探开发以及深海搜救、打捞等作业需求。
传统的无人潜水器一般通过垂向推进器的动作实现上浮和下潜动作，这会急剧增加能耗、产生辐射噪声、搅动水体使视野浑浊等不良影响。通过一套浮力调节系统实现无人潜水器的上浮和下潜运动已经在部分小型的海洋探测装备上获得了应用，浮力调节系统是一种可靠性高、能耗低、对环境干扰小的技术，将浮力调节系统与无人潜水器集成后，可以有效的实现潜水器的上浮和下潜动作。
中国发明专利申请cn105197212a公开的“潜水器浮力调节系统”，采用液压油作为浮力调节介质，并利用设置在可调压载舱中的液位计来测量油量。潜水器姿态倾斜以及振动等因素会影响浮力调节精度；另外，该方案的外油箱中采用活塞隔离液压油和海水，长期工作会产生泄露。
中国发明专利申请cn106050799a公开的“一种油液压浮力调节系统及方法”，采用了双向液压泵-马达和电动机-发电机的方式，在调节浮力过程中，通过电动机带动双向液压泵，实现油液在内容器和外容器之间的转移。由于液压系统在潜水器上浮和下潜过程中的工作压力相差很大，难以使液压系统与负载有效匹配，从而使得系统的效率不高。
技术实现要素：
1.有鉴于此，本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高效可靠的、适用于深海高压环境的大排量浮力调节系统，该系统可以适用于深海环境中，并可以实现模块设计和装配，方便系统与无人潜水器的安装集成。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种适用于深海高压环境的大排量浮力调节系统，所述系统包括内油箱、外油箱及液压控制装置，其中所述外油箱主要由透轻外壳及油囊构成，且所述透轻外壳上设有透水孔，所述内油箱主要由耐压壳体及油囊构成；
所述液压控制装置，当需要上浮时，控制内油箱往外油箱输油，当需要下潜时，控制外油箱往内油箱注油。
进一步地，本发明所述液压控制装置包括由外向内的注油管路、由内向外的输油管路及密封壳体，所述注油管路和输油管路相互并联；所述注油管路上依次设有电磁阀、低压泵、单向阀，所述输油管路上依次设有电磁阀、单向阀、高压泵，且高压泵两端并联有溢流阀，两个管路的一个并联端与外油箱连接，两个管路的另一并联端依次通过过滤器、流量计与内油箱连接。
进一步地，本发明所述耐压壳体内还设有流量检测装置，所述流量检测装置包括气压传感器和温度传感器，所述内油箱中的气压高于标准大气压，所述内油箱中安装了温度传感器和气压传感器，用于检测内油箱的油量。
进一步地，本发明所述内油箱通过刚性液压管道与液压控制装置相连，所述刚性液压管道能够承受无人潜水器最大工作深度所对应的海水压力。
进一步地，本发明所述外油箱通过液压软管与所述液压控制装置连接，方便外油箱在无人潜水器上的安装布置。
进一步地，本发明所述轻质壳体的材质为碳纤维，所述耐压壳体采用铝合金并进行硬质阳极氧化处理。
进一步地，本发明所述外油箱布置在液压控制装置的上部，内油箱布置在液压控制装置的下部；内油箱和外油箱均由两个相同的油箱并联而成，并采用左右对称的方式固定安装。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
1、本发明的浮力调节系统分成三部分：内油箱、外油箱和液压控制装置，各部分通过液压管连接，构成完整的液压回路，通过液压控制装置控制内外油箱之间的相互输油和注油，可以适用于深海环境中，该系统可以实现模块设计和装配，方便系统与无人潜水器的安装集成。
2、本发明的深海大排量浮力调节系统在工作过程中，浮力调节量同时通过安装在液压控制装置中的流量计和安装于内油箱中的油量检测装置联合检测，利用流量计检测每次浮力调节过程中的油量变化，并根据内油箱中的传感器的测量值对流量计定期矫正，从而实现大范围长时间的精确可靠检测。
3、本发明的液压控制装置中包括了高压泵和低压泵，分别用于驱动液压油从内油箱流到外油箱和驱动液压油从外油箱流到内油箱，通过独立设计排油油路和回油油路，可以实现负载的有效匹配，提高系统效率。
4、本发明的外油箱和内油箱中通过设置油囊，可以完全隔离海水和液压油，避免系统的外部泄露。
5、本发明的深海大排量浮力调节系统将应用于深海无人潜水器上，从而实现潜水器的正常上浮和下潜运动，与常规的利用垂向推进器实现上浮和下潜运动的方式相比，可以减小对外部环境的干扰。
6、本发明将自主研发的深海大排量浮力调节系统集成到深海无人潜水器上，通过调节浮力来实现潜水器的上浮和下潜动作。
附图说明
图1是本发明的原理示意图；
图2为本发明的结构示意图；
其中：1.内油箱，2.油囊，3-1.温度传感器，3-2.气压传感器，4.刚性液压管道，5.液压控制装置，6-1.过滤器，6-2.流量计，7-1.高压泵，7-2.溢流阀，7-3.单向阀，7-4.电磁阀，8-1.电磁阀，8-2.低压泵，8-3.单向阀，9.液压软管，10.外油箱，10-1.透水孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例一种适用于深海高压环境的大排量浮力调节系统，该浮力调节系统采用液压油作为循环介质，利用液压泵使液压油在外油箱和内油箱之间流动，从而改变系统的浮力，该系统可以灵活地选择在无人潜水器上的安装位置。所述系统由外油箱10、内油箱1和液压控制装置5构成，所述内油箱1、外油箱10以及液压控制装置5通过液压管道构成封闭的液压回路。
外油箱主要由透轻外壳及油囊构成，且所述透轻外壳上设有透水孔；内油箱主要由耐压壳体及油囊构成；液压控制装置5，当无人潜水器需要上浮时，控制内油箱1往外油箱10输油，当无人潜水器需要下潜时，控制外邮箱10往内油箱1注油。
实施例2：
在实施例1的基础上，本发明所述内油箱1通过刚性液压管道与液压控制装置5相连，所述刚性液压管道能够承受无人潜水器最大工作深度所对应的海水压力。本发明所述外油箱10通过液压软管与所述液压控制装置5连接，方便外油箱在无人潜水器上的安装布置。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例液压控制装置5较佳采用包括由外向内的注油管路、由内向外的输油管路及密封壳体，所述注油管路和输油管路相互并联；注油管路上依次设有电磁阀8-1、低压泵8-2、单向阀8-3，输油管路上依次设有电磁阀7-4、单向阀7-3、高压泵7-1，且高压泵两端并联有溢流阀7-2，两个管路的一个并联端与外油箱连接，两个管路的另一并联端依次通过过滤器6-2、流量计6-1与内油箱连接；即高压泵的入口通过过滤器与流量计相连，出口经过单向阀、电磁阀、液压软管与外油箱相连；低压泵的入口经过电磁阀、液压软管与外油箱相连，出口经过单向阀、过滤器与流量计相连。
液压控制装置5上设置有水密穿舱件，并通过水密缆与无人潜水器进行电气连接，实现液压元器件的供电控制和数据传输。
当无人潜水器需要下潜时，无人潜水器的主控系统通过水密缆使浮力调节系统的液压控制装置5中的电磁阀8-1和低压泵8-2通电，外油箱10中的液压油流入内油箱，外油箱10中的油囊体积收缩，外界海水经过轻外壳的透水孔10-1进入外油箱10，浮力调节量达到预设值时，电磁阀8-1和低压泵8-2断电。
当无人潜水器需要上浮时，无人潜水器的主控系统通过水密缆使浮力调节系统的液压控制装置5中的电磁阀7-4和高压泵7-1通电，内油箱1中的液压油流入外油箱10，外油箱10中的油囊体积膨胀，外界海水经过轻外壳的透水孔10-1流出外油箱10，浮力调节量达到预设值时，电磁阀7-4和高压泵7-1断电。
在浮力调节过程中，液压控制装置5中的流量计6-2和内油箱1中的油量检测装置可以联合实现浮力的精准检测。其中内油箱1中的油量检测方式为利用内油箱1中安装的高精度温度传感器3-1和气压传感器3-2来实现。根据理想气体状态方程pv＝nrt，内油箱1中空气的体积与温度成正比，与压力成反比，内油箱1的封闭空腔由液压油和空气填充，经过标定后，可以确定内油箱1的油量与检测得到的温度、压力的对应关系。在实际使用中，通过流量计6-2来精确测定浮力改变过程中实际流过的液压油体积，并利用内油箱1的油量检测值对前者的检测值进行定期校准，以消除累计误差。
实施例4：
如图2所示，在实际的安装过程中，一般将整套浮力调节系统安装固定在无人潜水器的重心位置，以减小浮力调节过程中对无人潜水器的姿态影响。内油箱1和外油箱10的外壳尺寸相同，其中外油箱10采用透水的轻外壳，在本实施例中采用碳纤维；内油箱1采用铝合金并进行硬质阳极氧化处理。外油箱10布置在液压控制装置5的上部，内油箱1布置在液压控制装置5的下部。实际上，内油箱1和外油箱10均由两个相同的油箱并联而成，并采用左右对称的方式固定安装，以减少系统轴向的长度。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。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。