水下遥控潜航器的制作方法

本发明涉及水下遥控潜航器领域，公开了一种水下遥控潜航器。

背景技术

rov，即遥控潜航器(remoteoperatedvehicle)，是无人水下航行器(unmannedunderwatervehicle，uuv)的一种，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。

水下潜航器包括多个部件，其中其驱动装置为水下遥控潜航器的正常作业提供稳定、强大的动力保障。驱动装置作为rov系统研究领域的关键技术之一，直接影响着水下机器人的工作性能，近年来一直受到广泛的关注与研究。

为满足需求，遥控潜航器需具有更长时间的执行任务能力，其驱动装置必须为无人潜航器提供更长的续航力，如数月、甚至数年以上。因此，如何降低水下遥控潜航器的能耗成为现阶段需要解决的问题之一。

技术实现要素：

本发明的目的是提供的一种水下遥控潜航器，可有效降低潜航器能耗和负重，延长有效工作时间。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种水下遥控潜航器，包括舱体及位于所述舱体外部的浮囊，所述舱体设有气泵和缸体，所述浮囊包括油囊和气囊；所述油囊与所述缸体底部通过油管相连通，所述缸体内设置有活塞，所述活塞将所述缸体分为上腔体及下腔体，其中所述上腔体装有气体，所述下腔体装有液压油，所述上腔体内还设有在活塞上施加预置力的辅助装置；所述气泵与气囊通过气管连接，所述气管上设有阀门和气体开关控制装置，所述阀门的进气口连通所述气泵的出气口，所述阀门的出气口连通所述气体开关控制装置的进气通道，所述气体开关控制装置的出气通道连通气囊，所述气体开关控制装置的排气通道通向所述舱体外。

作为优选方案，所述辅助装置设于所述上腔体内，所述辅助装置为弹簧，所述弹簧一端与所述缸体内部上表面抵接，所述弹簧另一端与所述活塞上表面抵接。

作为优选方案，所述辅助装置为将惰性气体充入上腔体内且位于上腔体顶部的气嘴。

作为优选方案，所述浮囊内置有一层隔膜，将浮囊分隔成油囊和气囊。

作为优选方案，所述阀门为单向阀，所述单向阀的进气口连通所述气泵的出气口，所述单向阀的出气口连通所述气体开关控制装置的进气通道。

作为优选方案，所述气体开关控制装置为三通阀，所述三通阀的进气口所述阀门的出气口，所述三通阀的出气口连通所述气囊，所述三通阀的排气口通向舱体外。

综上，本发明提供的一种水下遥控潜航器，具有以下优点：

1、利用遥控潜航器在上浮或下潜过程中，在不同深度油囊所受的外界压力的不同，通过预先在缸体设定好预置力，巧妙利用了外界压力和设定好的预置力的变化来推动活塞运动，使油囊的体积发生变化，从而实现上浮或下潜。本发明只需配置在遥控潜航器上的微型电动泵在很短的可控的时间内工作，打破平衡后，即可发挥作用，其充油和回油过程能量消耗低。

2、在遥控潜航器接近水面时，改用往气囊里充气的方式代替往油囊里充油的传统做法，减少对液压油用量的要求，从而减小储油器的体积，降低成本。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种水下遥控潜航器的结构示意图。

图2是本发明实施例二提供的一种水下遥控潜航器的结构示意图。

其中：1、气泵；2、缸体；21、活塞；22、上腔体；23、下腔体；24、弹簧；25、气嘴；3、油囊；4、气囊；5、油管；6、气管；7、阀门；8、气体开关控制装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例一

如图1所示，本发明实施例一提供的一种水下遥控潜航器，其包括舱体及位于所述舱体外部的浮囊，所述舱体设有气泵1和缸体2，所述浮囊包括油囊3和气囊4；

所述油囊3与所述缸体2底部通过油管5相连通，所述缸体2内设置有活塞21，所述活塞21将所述缸体2分为上腔体22及下腔体23，其中所述上腔体22装有气体，所述下腔体23装有液压油，所述上腔体22内还设有在活塞21上施加预置力的辅助装置；

所述气泵1与气囊4通过气管6连接，所述气管6上设有阀门7和气体开关控制装置8，所述阀门7的进气口连通所述气泵1的出气口，所述阀门7的出气口连通所述气体开关控制装置8的进气通道，所述气体开关控制装置8的出气通道连通气囊4，所述气体开关控制装置8的排气通道通向所述舱体外。

基于上述技术方案，在遥控潜航器下水前只需根据所需下潜的深度调节辅助装置，设定好预置力，利用遥控潜航器上浮和下潜时油囊3受到的外界压力与油囊3中的油压之差，令液压油自由流动，遥控潜航器排水量产生变化，进而达到上浮或下潜的目的能源消耗较低。在潜航器接近水面时，再往气囊4充入空气，使气囊4体积变大，排水量增大，进一步增加潜航器浮力，节省液压油的使用量，减少潜航器的负重。

优选地，在本实施例中，所述辅助装置设于所述上腔体22内，所述辅助装置为弹簧24，所述弹簧24一端与所述缸体2内部上表面抵接，所述弹簧24另一端与所述活塞21上表面抵接。

优选地，所述浮囊为无缝天然橡胶双腔皮囊，内置有一层坚韧天然橡胶膜，将浮囊分隔成油囊3和气囊4。所述气囊4和油囊3均为无缝天然橡胶浮囊。所述气囊4和油囊3的体积均可根据不同型号的水下遥控潜航器所需要的浮力调节值不同，进行不同的设计，理论上不存在上下限。

优选地，所述阀门7为单向阀，所述单向阀的进气口连通所述气泵1的出气口，所述单向阀的出气口连通所述气体开关控制装置8的进气通道，可控制气体从气囊4中单向排出，防止气囊4进水。

优选地，所述气体开关控制装置8为三通阀，所述三通阀的进气口所述阀门的出气口，出气口连通所述气囊4，排气口通向舱体外。三通阀可代替一个气开控制阀和一个气关控制阀，降低成本并减少安装空间。

本实施例一的工作方式：

在设计阶段，根据遥控潜航器要求稳定在水下的深度，设计好弹簧的参数，使其弹力设定值范围为：0－2mpa(0－20kg/cm²)。

当遥控潜航器下潜时，随着遥控潜航器下潜深度逐渐增大，作用在油囊3上的外界压力逐渐增大，油囊3中的油压随之逐步升高，当油压大于弹簧24的弹力时，油囊3内的液压油通过油管5进入下腔体23，推动活塞21向上腔体22的压缩方向运动，油囊3的体积减小，浮力减小。当弹簧24被压缩到最小行程处时，缸体2内储油达到最大容积，油囊3体积将不再变化，遥控潜航器浮力在预定深度达到稳定。

遥控潜航器上浮时，作用在油囊3上的外界压力逐渐减小，油囊3中的油压随之逐步降低。当遥控潜航器深度小于预定稳定深度后，油囊3中的液压油压力小于弹簧24的弹力，弹簧24推动活塞21向下腔体23的压缩方向运动，下腔体23内液压油更多地进入油囊3，油囊3的体积胀大，遥控潜航器上浮。当遥控潜航器上浮到接近水面时，配置在水下遥控潜航器上的深度传感器感应值回到原点值后，气泵1、阀门7和气体开关控制装置8已经高出水面一定高度，此时的浮囊整体或部分仍在水中，距离水面的范围为0.01米至1米，水面上的空气被气泵1吸入，通过气管6进入气囊4内，使气囊4的体积变大，排水量进一步加大，从而增加水下遥控潜航器的浮力。

本实施例一通过遥控潜航器需要下潜的深度调节弹簧24的参数，设定好弹力，利用遥控潜航器上浮和下潜时油囊3受到的外界压力与油囊3中的油压之差，令液压油自由流动，遥控潜航器排水量产生变化，进而达到上浮或下潜的目的，在过程中只需前期使用微型电动泵来打破遥控潜航器在水中的平衡即可，能源消耗较低。

实施例二

如图2所示，本发明实施例二提供的一种水下遥控潜航器，与实施例一所不同之处在于：在所述辅助装置为将惰性气体充入气缸2内且位于气缸2顶部的气嘴25。

本实施例二的工作方式：

根据遥控潜航器工作时要求的水下稳定深度，事先通过气嘴25往气缸内充入惰性气体达到目标压强值。该目标压强值是设计阶段计算得出不同的水下稳定深度所要求的充气压强值。操作人员通过工具软件确定实际充气时所要达到的压强值，其设定值范围为：0－2mpa(0－20kg/cm²)。

当遥控潜航器下潜时，随着下潜深度逐渐增大，作用在油囊3上的外界压力逐渐增大，油囊3中的油压随之逐步升高，当液压油压力大于目标压强值，油囊3内液压油通过管道3更多地进入下腔体23，并推动活塞21向上腔体22的压缩方向运动，油囊3的体积减小，浮力减小。当外界压力与预先设定的目标压强值相等时，活塞不再移动，油囊3体积将不再变化，遥控潜航器浮力在预定深度达到稳定。

遥控潜航器上浮时，作用在油囊3上的外界压力逐渐减小，油囊3中的液压油压力小于目标压强值，上腔体22中的惰性气体推动活塞21向下腔体23的压缩方向运动，下腔体23内液压油更多地进入油囊3，油囊3的体积胀大，浮力增大，遥控潜航器上浮。当遥控潜航器上浮到接近水面时，配置在水下遥控潜航器上的深度传感器感应值回到原点值后，气泵1、阀门7和气体开关控制装置8已经高出水面一定高度，此时的浮囊整体或部分仍在水中，距离水面的范围为0.01米至1米，水面上的空气被气泵1吸入，通过气管6进入气囊4内，使气囊4的体积变大，排水量进一步加大，从而增加水下遥控潜航器的浮力。

本实施例二通过遥控潜航器需要下潜的深度从气嘴25中充入定量的惰性气体，利用遥控潜航器上浮和下潜时油囊3受到的外界压力与油囊3中的油压之差，令液压油自由流动，遥控潜航器排水量产生变化，进而达到上浮或下潜的目的，在过程中只需前期使用微型电动泵来打破遥控潜航器在水中的平衡即可，能源消耗较低。

综上，本发明提供的一种水下遥控潜航器，具有以下优点：

1、利用遥控潜航器在上浮或下潜过程中，在不同深度油囊所受的外界压力的不同，通过预先在缸体设定好预置力，巧妙利用了外界压力和设定好的预置力的变化来推动活塞运动，使油囊的体积发生变化，从而实现上浮或下潜。本发明只需配置在遥控潜航器上的微型电动泵在很短的可控的时间内工作，打破平衡后，即可发挥作用，其充油和回油过程能量消耗低。

2、在遥控潜航器接近水面时，改用往气囊里充气的方式代替往油囊里充油的传统做法，减少对液压油用量的要求，从而减小储油器的体积，降低成本。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。