本发明属于潜水器浮力调节相关技术领域，更具体地，涉及一种多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统。
背景技术：
近年来，世界各国都在大力发展大深度潜水器，我国研发的“蛟龙号”载人潜水器已突破7062米深度大关，“蛟龙号”的试验成功为我国海洋事业的蓬勃发展画上了重要的一笔。为了响应十三五国家规划纲要中向深海进军的口号，我国现在也在大力从事全海深潜器的研发设计工作。全海深潜器的工作深度大约为11000米，其下潜及上浮时间基本占据潜水器的绝大部分工作时长，因此，为了保证潜水器的水下作业时间，潜水器的节能性能尤为重要。
可调压载系统作为载人潜水器的一个重要系统，对于潜水器结构总体形变、海水密度浮动以及重量的变化等具有很好的补偿作用。目前，广泛采用的可调压载方式为海水液压调节方式，即利用海水泵对压载水舱进行注排水，从而改变潜器重力，然而利用海水泵进行注水作业时，海水是从高压环境注入到低压盛水容器中，此时海水泵仍然需要工作，这便造成不必要的能量浪费，从而限制了潜水器的续航时间。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统，其基于现有全海深潜器的工作原理，研究及设计了一种能够利用海水压力进行自流注水的多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统。所述节能型全海深潜器可调压载系统通过深海液压组件来控制海水截止阀的启闭，以实现不同工况的转换，进而可以利用海水压力进行自流注水，同时还可以使用海水泵进行注排水，兼具多功能，节能环保，提高了安全性及可靠性，有效延长了续航时间。此外，所述节能型全海深潜器可调压载系统的截止阀均采用液压控制，便于进行远程操作。
为实现上述目的，本发明提供了一种多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统，其包括控制阀组、高压动力组件、深海液压组件及压载水舱，所述控制阀组分别与所述深海液压组件、所述压载水舱及所述高压动力组件相连；
所述深海液压组件与所述控制阀组相配合，并通过控制多个不同截止阀的启闭组合以实现所述压载水舱的注排水，即实现所述可调压载系统不同工况的转换，所述可调压载系统的工况包括海水泵注水工况、海水泵排水工况及自流注水工况；所述可调压载系统处于海水泵注水工况或者海水泵排水工况时，所述高压动力组件用于为所述节能型全海深潜器可调压载系统的注排水提供动力；所述压载水舱为盛水容器，其用于改变全海深潜器的重力，由此实现全海深潜器的浮力调节。
进一步地，所述控制阀组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀及第四截止阀，所述第一截止阀、所述第四截止阀、所述第三截止阀及所述第二截止阀依次首尾相连接以形成桥式回路。
进一步地，所述第一截止阀的控制端口、所述第二截止阀的控制端口、所述第三截止阀的控制端口及所述第四截止阀的控制端口分别连接于所述深海液压组件。
进一步地，所述第一截止阀与所述第二截止阀之间形成有第一节点，所述第一截止阀与所述第四截止阀之间形成有第四节点，所述第四截止阀与所述第三截止阀之间形成有第三节点，所述第二截止阀与所述第三截止阀之间形成有第二节点，所述压载水舱连接于所述第一节点。
进一步地，所述控制阀组还包括流量控制阀，所述流量控制阀连接所述第二截止阀与所述第二节点。
进一步地，所述控制阀组还包括手动截止阀，所述手动截止阀连接所述第一节点及所述第三节点。
进一步地，所述控制阀组还包括平衡阀、溢流阀及海水过滤器，所述平衡阀连接所述第二节点及所述高压动力组件的高压海水泵；所述溢流阀连接所述第三节点及所述高压海水泵的出口；所述海水过滤器的一端连接于所述第三节点，另一端设置于海水中。
进一步地，所述高压动力组件包括所述高压海水泵及深海电机，所述深海电机连接于所述高压海水泵，所述高压海水泵连接所述第四节点及所述溢流阀，并与第五截止阀并联。
进一步地，所述深海液压组件包括第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、压力补偿器、液压过滤器、电机、液压泵及油箱，所述油箱设置于海洋环境中，所述第一换向阀、所述第二换向阀、所述第三换向阀、所述液压过滤器、所述电机及所述液压泵设置于所述油箱中；所述压力补偿器的一端与海洋相连通，另一端设置于所述油箱内。
进一步地，所述第一换向阀的控制端口依次连接于所述第二换向阀的控制端口及所述第三换向阀的控制端口，且所述第三换向阀的控制端口连接于第五截止阀的控制端口；所述第二换向阀的其他两个控制端口分别与所述第三截止阀的控制端口及所述第四截止阀的控制端口相连接；所述第一换向阀的其他两个控制端口分别连接于所述第一截止阀的控制端口及所述第二截止阀的控制端口；所述电机连接于所述液压泵，所述液压泵连接所述液压过滤器及所述第一换向阀连接于所述第二换向阀的控制端口。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统主要具有以下有益效果：
1.所述深海液压组件与所述控制阀组相配合通过控制多个不同截止阀的启闭组合以实现所述压载水舱的注排水，即实现所述压载水舱不同工况的转换，所述可调压载系统的工况包括海水泵注水工况、海水泵排水工况及自流注水工况，所述节能型全海深潜器可调压载系统利用海水压力自流注水，可节省深潜器的有限能量，兼具多功能，节能环保，提高了安全性及可靠性，延长了续航时间；
2.所述节能型全海深潜器可调压载系统中的截止阀均采用液压控制，便于进行远程操作；
3.所述节能型全海深潜器可调压载系统处于非工作状态时，有两个截止阀用于隔绝海水与压载水舱之间的通道，如此可保证可靠的超高压密封；
4.所述高压海水泵并联一个截止阀，使得所述高压海水泵能够空载启动，降低了高压海水泵的故障概率。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统的原理示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-压载水舱本体，2-液位计，3-第一截止阀，4-第二截止阀，5-第三截止阀，6-第四截止阀，7-手动截止阀，8-流量控制阀，9-海水过滤器，10-平衡阀，11-溢流阀，12-第五截止阀，13-高压海水泵，14-深海电机，15-控制阀组，16-第一换向阀，17-第二换向阀，18-第三换向阀，19-压力补偿器，20-液压过滤器，21-电机，22-液压泵，23-油箱，24-深海液压组件，25-高压动力组件，26-压载水舱，27-第一节点，28-第二节点，29-第三节点，30-第四节点。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1，本发明较佳实施方式提供的多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统，所述节能型全海深潜器可调压载系统可以采用高压海水泵对压载水舱进行注排水的同时，还可以利用深海压力对所述压载水舱进行自流注水，节能环保，可靠性及安全性较高，兼具多功能，延长了续航时间。
所述节能型全海深潜器可调压载系统包括控制阀组15、高压动力组件25、深海液压组件24及压载水舱26，所述控制阀组15分别与所述深海液压组件24、所述压载水舱26及所述高压动力组件25相连。所述深海液压组件24与所述控制阀组15相配合来控制多个不同截止阀的启闭组合以实现所述压载水舱26的注排水，实现了所述可调压载系统不同工况的转换，所述可调压载系统的工况包括海水泵注水工况、海水泵排水工况及自流注水工况。所述可调压载系统处于海水泵注水工况或者海水泵排水工况时，所述高压动力组件25用于为所述节能型全海深潜器可调压载系统的注排水提供动力。所述压载水舱26为盛水容器，其用于改变全海深潜器的重力，由此实现全海深潜器的浮力调节。
所述控制阀组15包括有一系列超高压海水液压阀，其直接置于海洋环境。所述控制阀组15包括第一截止阀3、第二截止阀4、第三截止阀5、第四截止阀6、手动截止阀7、流量控制阀8、海水过滤器9、平衡阀10、溢流阀11及第五截止阀12。
所述第一截止阀3、所述第四截止阀6、所述第三截止阀5及所述第二截止阀4依次首尾相连接以形成桥式回路。通过采用所述第一截止阀3、所述第二截止阀4、所述第三截止阀5及所述第四截止阀6之间的启闭组合来实现不同工况的转换。所述第一截止阀3与所述第二截止阀4之间形成有第一节点27，所述第一截止阀3与所述第四截止阀6之间形成有第四节点30，所述第四截止阀6与所述第三截止阀5之间形成有第三节点29，所述第二截止阀4与所述第三截止阀5之间形成有第二节点28。所述第一截止阀3、所述第二截止阀4、所述第三截止阀5及所述第四截止阀6均设置有控制端口，且所述第一截止阀3的控制端口、所述第二截止阀4的控制端口、所述第三截止阀5的控制端口及所述第四截止阀6的控制端口分别连接于所述深海液压组件24。
所述流量控制阀8连接所述第二截止阀4与所述第二节点28，其用于保证在全海深范围内，自流注水流量基本维持恒定。本实施方式中，所述流量控制阀8的额定流量大于所述高压动力组件25的高压海水泵13的额定流量，以使得所述流量控制阀8不会影响所述高压海水泵13进行注排水。
所述手动截止阀7连接所述第一节点27及所述第三节点29，其用于保证能够在陆地上给所述压载水舱26进行注水。所述海水过滤器9的一端连接于所述第三节点29，另一端设置于海水中。所述海水过滤器9用于过滤掉将要进入所述节能型全海深潜器可调压载系统的海水中的杂质，以使得杂质不会进入所述节能型全海深潜器可调压载系统中。
所述平衡阀10连接所述第二节点28及所述高压海水泵13，其平衡端口连接于所述第三节点29。所述平衡阀10用于采用所述高压海水泵13进行注排水时、保证所述高压海水泵13在未启动前，海水都不会通过所述高压海水泵13倒灌入所述压载水舱26。
所述溢流阀11连接所述第三节点29及所述高压海水泵13的出口，其用于保证所述节能型全海深潜器可调压载系统的安全。所述第五截止阀12连接所述第四节点30及所述高压海水泵13的出口，所述高压海水泵13与所述第五截止阀12并联，所述高压海水泵13启动之前，先开启所述第五截止阀12，从而保证所述高压海水泵13能够轻载启动。
所述高压动力组件25置于海洋环境中，其包括所述高压海水泵13及深海电机14，所述深海电机14连接于所述高压海水泵13，其用于驱动所述高压海水泵13进行转动以实现所述节能型全海深潜器可调压载系统的注排水。
所述深海液压组件24包括第一换向阀16、第二换向阀17、第三换向阀18、压力补偿器19、液压过滤器20、电机21、液压泵22及油箱23，所述油箱23设置于海洋环境中，所述第一换向阀16、所述第二换向阀17、所述第三换向阀18、所述液压过滤器20、所述电机21及所述液压泵22设置于所述油箱23中。
所述压力补偿器19的一端与海洋相连通，另一端设置于所述油箱23内。所述压力补偿器19用于保证所述油箱23内外的压力相同。所述第一换向阀16的控制端口依次连接于所述第二换向阀17的控制端口及所述第三换向阀18的控制端口。所述第三换向阀18的控制端口连接于所述第五截止阀12的控制端口。所述第二换向阀17的其他两个控制端口分别与所述第三截止阀5的控制端口及所述第四截止阀6的控制端口相连接。所述第一换向阀16的其他两个控制端口分别连接于所述第一截止阀3的控制端口及所述第二截止阀4的控制端口。
所述电机21连接于所述液压泵22，所述液压泵22连接所述液压过滤器20及所述第一换向阀16连接于所述第二换向阀17的控制端口。本实施方式中，所述第一换向阀16、所述第二换向阀17及所述第三换向阀18均为p型中位机能的三位四通电磁换向阀，电磁换向阀不工作时均处于中位，对应地截止阀处于关闭状态。
所述压载水舱26置于海洋环境中，其包括压载水舱本体1及液位计2，所述液位计2收容于所述压载水舱本体1内，其用于测量所述压载水舱本体1内的海水量。所述压载水舱本体1用于收容海水。
所述节能型全海深潜器可调压载系统处于海水泵注水状态时，首先使所述第一换向阀16及所述第二换向阀17均工作在右位，促使所述第二截止阀4及所述第四截止阀6的阀口开启，然后使所述第三换向阀18工作在左位，促使所述第五截止阀12的阀口开启，然后开启所述深海电机14，使得所述高压海水泵13轻载启动。待所述高压海水泵13完全启动后，使所述第三换向阀18回到中位，促使所述第五截止阀12的阀口关闭，所述节能型全海深潜器可调压载系统开始注水。海水依次通过所述海水过滤器9、所述第四截止阀6、所述高压海水泵13、所述平衡阀10、所述流量控制阀8及所述第二截止阀4后流进所述压载水舱本体1。当所述液位计2测得注水量到达设定值时，首先使所述第三换向阀18工作在左位，促使所述第五截止阀12的阀口开启，然后关闭所述深海电机13，使得所述高压海水泵13停止工作。接着，使所述第一换向阀16、所述第二换向阀17及所述第三换向阀18均回到中位，关闭所述第二截止阀4、所述第四截止阀6及所述第五截止阀12，所述节能型全海深潜器可调压载系统停止工作。
所述节能型全海深潜器可调压载系统处于海水泵排水状态时，首先使所述第一换向阀16及所述第二换向阀17均工作在左位，促使所述第一截止阀3及所述第三截止阀5的阀口开启，然后使所述第三换向阀18工作在左位，促使所述第五截止阀12的阀口开启，然后开启所述深海电机14，使得所述高压海水泵13轻载启动。待所述高压海水泵13完全启动后，使所述第三换向阀18回到中位，促使所述第五截止阀12的阀口关闭，所述节能型全海深潜器可调压载系统开始排水。海水依次通过所述第一截止阀3、所述高压海水泵13、所述平衡阀10、所述第三截止阀5及所述海水过滤器9，然后流入到海洋。当所述液位计2测得排水量到达设定值时，首先使所述第三换向阀18工作在左位，促使所述第五截止阀12阀口开启，然后关闭所述深海电机13，使得所述高压海水泵13停止工作。接着，使所述第一换向阀16、所述第二换向阀17及所述第三换向阀18均回到中位，关闭所述第一截止阀3、所述第三截止阀5及所述第五截止阀12，所述节能型全海深潜器可调压载系统停止工作。
所述节能型全海深潜器可调压载系统处于自流注水状态时，首先使所述第一换向阀16工作在右位，所述第二换向阀17工作在左位，促使所述第二截止阀4及所述第三截止阀5的阀口开启，海水直接通过所述海水过滤器9、所述第三截止阀5、所述流量控制阀8及所述第二截止阀4，然后流入到所述压载水舱本体1中。当所述液位计2测得注水量到达设定值时，使所述第一换向阀16及所述第二换向阀17均回到中位，关闭所述第二截止阀4及所述第三截止阀5，所述节能型全海深潜器可调压载系统停止工作。
本发明提供的多功能融合的节能型全海深潜器可调压载系统，其通过深海液压组件来控制海水截止阀的启闭，以实现不同工况的转换，进而可以利用海水压力进行自流注水，同时还可以使用海水泵进行注排水，兼具多功能，节能环保，提高了安全性及可靠性，延长了续航时间。此外，所述节能型全海深潜器可调压载系统的截止阀均采用液压控制，便于进行远程操作。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。