[发明专利]一种水下航行器多级浮力调节装置的浮力调节方法

摘要

本发明公开了一种水下航行器多级浮力调节装置的浮力调节方法，首先根据水下航行器的下潜深度来选择采用一级活塞工作、一级活塞和二级活塞轴共同工作或者一级活塞、二级活塞轴和三级活塞轴共同工作；然后根据选择的工况，利用航行器需要达到的目标深度来计算该工况下对应一级活塞、二级活塞轴或三级活塞轴的工作腔在工作时需要达到的油压最后根据计算出的工作腔油压对液压调节系统作用于工作腔中的压力进行调整，实现对航行器浮力的调节。本发明能够即时计算出浮力调节装置入口处的油压，实现对水下航行器浮力的精确控制。

主权项

一种水下航行器多级浮力调节装置的浮力调节方法，该方法中涉及的多级浮力调节装置包括液压控制系统和两套三级活塞组件；两套三级活塞组件对称的安装在航行体两端耐压壳体内的分级活塞调节舱内，液压控制系统将压力油分别作用在活塞和各级活塞轴上，通过活塞的位移将海水排出或吸入排水腔，排水腔通过耐压壳体上的透水孔与外部贯通，液压控制系统根据航行器的下潜深度选择活塞独立工作或多级活塞轴配合活塞组合工作完成对航行器浮力的调节；所述三级活塞组件包括活塞缸、一级活塞、二级活塞轴、三级活塞轴、喷嘴和超声波测距仪，所述活塞缸为圆柱形结构，其外圆周面与水下航行器对应位置的耐压壳体内壁紧密配合，活塞缸具有一个中心沉孔和两个同心的环形槽，一级活塞的活塞轴与活塞缸的中心沉孔配合，一级活塞的外侧端面与分级活塞调节舱形成的空腔为排水腔，一级活塞的内侧端面与活塞缸端面之间形成的空腔为控制腔；二级活塞轴和三级活塞轴则分别与活塞缸的环形槽配合，一级活塞、二级活塞轴、三级活塞轴分别与活塞缸配合形成的封闭腔体为工作腔，活塞缸上对应每个工作腔的位置上安装一个喷嘴和一个超声波测距仪，喷嘴用来向工作腔中注入压力油，超声波测距仪用来测量活塞及活塞轴与活塞缸之间的相对位移；每个喷嘴都分别与液压控制系统相连，液压控制系统提供液压动力源，通过压力油独立驱动一级活塞、二级活塞轴和三级活塞轴的运动；其特征在于，浮力调节方法的具体调节步骤如下：第一步：根据水下航行器的下潜深度h来选择采用一级活塞工作、一级活塞和二级活塞轴共同工作或者一级活塞、二级活塞轴和三级活塞轴共同工作；第二步：根据第一步选择的工况，利用航行器需要达到的目标深度来计算该工况下对应一级活塞、二级活塞轴或三级活塞轴的工作腔在工作时需要达到的油压：三种工况下工作腔油压与下潜深度的对应关系如下：当一级活塞单独工作时，一级活塞的工作腔油压pi1与下潜深度h的关系为：dpi1＝[k1ki1γ+γoilki1(1‑ki1)]dh；其中：结构系数A为一级活塞的横截面积，A1为一级活塞工作腔面积；Ai1为对应一级活塞工作腔喷嘴的截面积；ρoil为油的密度；γ是水的重度；γoil是油的重度；当一级活塞和二级活塞轴共同工作时，二级活塞轴的工作腔油压dpi2与下潜深度h的关系为：dpi2=[AAi1+Ai2γ+A1Ai1+Ai2γoil(1-ki1)+A2Ai1+Ai2γoil(1-ki2)]dh]]>其中：结构系数A2为二级活塞工作腔的环形面积；Ai2为对应二级活塞工作腔喷嘴的截面积；当一级活塞、二级活塞轴和三级活塞轴共同工作时，三级活塞轴的工作腔油压dpi3与下潜深度h的关系为：dpi3=[AAi1+Ai2+Ai3γ+A1Ai1+Ai2+Ai3γoll(1-ki1)+A2Ai1+Ai2+Ai3γoll(1-ki2)+A3Ai1+Ai2+Ai3γoll(1-ki3)]dh]]>其中：结构系数A3为三级活塞轴工作腔的环形面积；Ai3为对应三级活塞轴工作腔的喷嘴截面积；第三步：根据第二步计算出的工作腔油压对液压控制系统作用于工作腔中的压力进行调整，实现对航行器浮力的调节。