[发明专利]温度主动控制的相变浮力引擎

说明书

技术领域

本发明涉及一种浮力引擎，特别是主动控制石蜡温度而改变浮力的浮力引擎。

背景技术

浮力引擎是水下潜器的重要子系统，其通过调节潜器的净浮力，来改变潜器的作业水层或保持潜器在水中的作业姿态。常见的温差相变浮力引擎是利用海洋温跃层的温差能，通过石蜡在固液两相转变时的热胀冷缩来调节潜器浮力，具有成本低、振动噪音小、续航能力强等优点。然而，石蜡的导热性能较差，上述浮力引擎的响应时间长达10min量级，浮力调节速度慢，不适用高机动性和灵活性的水下潜器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种温度主动控制的相变浮力引擎。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种温度主动控制的相变浮力引擎，由浮力发生单元和温度控制单元组成：

（1）浮力发生单元是由螺母、弹簧、活塞、活塞密封圈、壳体、上盖密封圈、上盖、石蜡和位移传感器构成。

（2）温度控制单元是由冷却水管、电热丝、电机、水泵、水箱、直流电源和开关构成。

上盖通过螺纹与壳体的上端联接在一起，两者之间安装有上盖密封圈；活塞安装在壳体的内孔内，两者之间安装有活塞密封圈；上盖、活塞、壳体构成一个空腔，空腔内注满石蜡，冷却水管和电热丝通过上盖的通孔插入石蜡中；冷却水管内的冷却水，是由电机驱动的水泵从水箱中抽出，经冷却水管将石蜡的热量带走，再回到水箱，实现石蜡温度的降低；电热丝与直流电源连接，由开关控制电热丝的通断电，以实现石蜡温度的升高；螺母通过螺纹安装在壳体的下端，与活塞构成一个空腔，空腔内充满了水，水通过螺母上的小孔与外界环境相通；弹簧对活塞施加力作用，保证在石蜡体积缩小时活塞能够回到原位；螺母上安装有位移传感器，来测量活塞的位移，以获得浮力改变量，并作为冷却水管流量和电热丝加热时间的反馈控制量。

本发明具有的有益效果是：

（1）冷却水管和电热丝的空间形状，保证其与石蜡充分接触，通过主动控制冷却水的流量和电热丝的加热时间，提高石蜡相变浮力引擎的响应速度。

（2）该装置的结构较为简单，易于维护。

附图说明

图1是本发明的总体示意图。

图中：1、螺母，2、弹簧，3、活塞，4、活塞密封圈，5、壳体，6、上盖密封圈，7、上盖，8、冷却水管，9、电热丝，10、石蜡，11、位移传感器，12、电机，13、水泵，14、水箱，15、直流电源，16、开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例由浮力发生单元和温度控制单元组成：其中浮力发生单元是由螺母1、弹簧2、活塞3、活塞密封圈4、壳体5、上盖密封圈6、上盖7、石蜡10和位移传感器11构成。温度控制单元是由冷却水管8、电热丝9、电机12、水泵13、水箱14、直流电源15和开关16构成。

上盖7通过螺纹与壳体5的上端联接在一起，两者之间安装有上盖密封圈6；活塞3安装在壳体5的内孔内，两者之间安装有活塞密封圈4；上盖7、活塞3、壳体5构成一个空腔，空腔内注满石蜡10。冷却水管8和电热丝9通过上盖7的通孔插入石蜡10中；冷却水管8内的冷却水，是由电机12驱动的水泵13从水箱14中抽出，经冷却水管8将石蜡10的热量带走，再回到水箱14，实现石蜡10温度的降低。电热丝9与直流电源15连接，由开关16控制电热丝8的通断电，以实现石蜡10温度的升高。螺母1通过螺纹安装在壳体5的下端，与活塞3构成一个空腔，空腔内充满了水，水通过螺母1上的小孔17与外界环境相通；弹簧2对活塞3施加力作用，保证在石蜡10体积缩小时活塞3能够回到原位；螺母1上安装有位移传感器11，来测量活塞3的位移，以获得浮力改变量，并作为冷却水管8流量和电热丝9加热时间的反馈控制量。