一种利用海水的海洋潜器浮力调节装置 |
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| 申请号 | CN201610069116.X | 申请日 | 2016-02-02 | 公开(公告)号 | CN105775080A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 浙江大学; | 发明人 | 宋伟; 冀大雄; 陈正; 朱世强; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用 海 水 的海洋潜器浮 力 调节装置。本发明包括注射 液压缸 、注射 开关 阀 、 单向阀 、 海水 液压缸、海水开关阀、 过滤器 、水槽、 质子交换膜 、氢 电极 、 氧 电极、氢气气囊、氧气气囊、控制 电路 、排水开关阀、 安全阀 。该装置以海水作为反应物，利用 电解 水和氢氧燃烧等这两个可逆电化学反应来控制控制 浮力 ，具有结构简单、 质量 较轻、易于实现水静压的压力补偿、加工难度小等优点。本发明有利于提高潜器的搭载能力，推动新型潜器技术发展。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用海水的海洋潜器浮力调节装置，其特征在于：包括海水预处理系统、浮力控制系统和压力控制系统；其中： |
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| 说明书全文 | 一种利用海水的海洋潜器浮力调节装置技术领域背景技术[0002] 浮力调节装置是海洋潜器的重要子系统，其通过动态双向地调节浮力，保证潜器的相对稳定作业姿态，或为潜器提供推进力及运动控制反馈，是潜器水下正常作业的关键。常见浮力引擎装置通常利用液压泵改变内部压载水量或外部油囊体积，来控制潜器的浮力。该种浮力引擎的系统复杂、质量较大，不利于提高潜器作业可靠性和带载能力。 发明内容[0003] 本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用海水的海洋潜器浮力调节装置。 [0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用海水的海洋潜器浮力调节装置，包括海水预处理系统、浮力控制系统和压力控制系统。 [0005] 海水预处理系统包括注射液压缸、注射开关阀、单向阀、海水液压缸、海水开关阀、过滤器。注射液压缸的有杆腔与外界海水连通，注射液压缸的无杆腔内装有硝酸银溶液；注射液压缸的无杆腔通过注射开关阀与海水液压缸的无杆腔连接，海水液压缸的无杆腔同时通过单向阀与外界海水连通、通过过滤器和海水开关阀与水槽连接；海水液压缸的有杆腔与外界海水连通。 [0006] 浮力控制系统包括水槽、质子交换膜、氢电极、氧电极、氢气气囊、氧气气囊、控制电路。质子交换膜安装于水槽的中间，水槽被质子交换膜分成两个腔室，两个腔室的底部相通，两个腔室的顶部分布安装有氢气气囊和氧气气囊；氢电极和氧电极分别安装在质子交换膜的两侧，氢电极和氧电极通过导线与控制电路相连。 [0007] 压力控制系统包括排水开关阀、安全阀，两者的进口都与水槽底部连通、出口都与外界海水连通。 [0008]本发明具有的有益效果是： （1）本浮力装置利用电解水和氢氧燃烧等这两个可逆电化学反应来控制控制浮力，装置结构简单、质量较轻，并直接以周围环境的海水作为反应物之一，可有助于提高潜器的搭载能力。 [0009] （2）本浮力装置内是海水、氢气、氧气等流体，易于实现水静压的压力补偿，可应用于深海作业的潜器。 [0011] 图1是本发明吸取周围环境中海水的工作原理图。 [0012] 图2是本发明将海水中氯离子去除的工作原理图。 [0013] 图3是本发明将处理后海水注入水槽的工作原理图。 [0014] 图4是本发明增大浮力的工作原理图。 [0015] 图5是本发明减小浮力的工作原理图。 [0016] 图6是本发明水槽卸压的工作原理图。 [0017] 图中：1.1、注射液压缸，1.2、海水液压缸，2.1、注射开关阀，2.2、海水开关阀，2.3、排水开关阀，3、单向阀，4、过滤器，5、安全阀，6、质子交换膜，7.1、氧电极，7.2、氢电极，8、水槽，9.1、氧气气囊，9.2、氢气气囊。 具体实施方式[0018] 如图1所示，本发明由海水预处理系统、浮力控制系统和压力控制系统等三部分组成。其中：海水预处理系统包括注射液压缸1.1、注射开关阀2.1、单向阀3、海水液压缸1.2、海水开关阀2.2、过滤器4。注射液压缸1.1的有杆腔与外界海水连通，注射液压缸1.1的无杆腔内装有硝酸银溶液；注射液压缸1.1的无杆腔通过注射开关阀2.1与海水液压缸1.2的无杆腔连接，海水液压缸1.2的无杆腔同时通过单向阀3与外界海水连通、通过过滤器4和海水开关阀2.2、水槽连接；海水液压缸1.2的有杆腔与外界海水连通。 [0019] 浮力控制系统包括水槽8、质子交换膜6、氧电极7.1、氢电极7.2、氧气气囊9.1、氢气气囊9.2和控制电路。质子交换膜6安装于水槽8的中间，水槽8被质子交换膜6分成两个腔室，两个腔室的底部相通，两个腔室的顶部分布安装有氧气气囊9.1和氢气气囊9.2；氧电极7.1和氢电极7.2分别安装在质子交换膜6的两侧，氧电极7.1和氢电极7.2通过导线与控制电路相连。 [0020] 压力控制系统包括排水开关阀2.3、安全阀5，两者的进口都与水槽8的底部连通、出口都与外界海水连通。 [0021] 图1、图2和图3是海水预处理环节。如图1所示，注射开关阀2.1和海水开关阀2.2都位于右位，海水液压缸1.2的活塞杆向右移动，外界海水经过单向阀3进入海水液压缸1.2的无杆腔。如图2所示，注射开关阀2.1位于左位，注射液压缸1.1的活塞杆向下移动，将硝酸银溶液经注射开关阀2.1注射到海水液压缸1.2的无杆腔，从而使海水中的氯离子与硝酸银溶液中的银离子生成氯化银沉淀物。如图3所示，注射开关阀2.1位于右位、海水开关阀2.2位于左位，海水液压缸1.2的活塞杆向左移动，将处理过的海水经过滤器4、海水开关阀2.2注射到水槽8中，氯化银沉淀物经过滤器4而避免进入水槽8中。 [0022] 图4和图5是浮力控制环节。如图4所示，当控制电路提供直流电时，氧电极7.1接负极、氢电极7.2接正极，水槽8中的液态水被电解，氧气从氧电极7.1一侧生成而进入氧气气囊9.1中，氢气从氢电极7.2一侧生成而进入氢气气囊9.2中，因此氧气气囊9.1和氢气气囊9.2的体积增大，潜器的浮力增大。如图5所示，当控制电路接通充电回路时，电解水所生成的氢气和氧气发生合成水反应，氧电极7.1一侧生成液态水，所产生的电能存储于控制电路中的蓄电池中。此时，氧气气囊7.1和氢气气囊7.2中的体积减小，故潜器的浮力减小。 [0023] 如图6所示，当水槽8内的水量过多时，排水开关阀2.3工作在左位，此时水槽8与外界海水连通，将多余的水排出水槽8。当水槽8内压力超过安全阀5的设定值后，安全阀5打开，使水槽8与外界海水连通，卸压以保护装置。 |
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