动力系统及其应用的制作方法

本发明涉及水下无人潜航器动力系统，具体而言，本发明涉及一种动力系统及其应用。

背景技术：

1、水下热滑翔机使用相变材料，利用海洋温差(海洋表面约26～30摄氏度，500m深度下温度约4～5摄氏度，表面高温和水底低温)发生融化-凝固相变，融化后的液体体积比固体体积大，借此体积变化改变水下热滑翔机浮力，水下热滑翔机上浮或下沉，浮沉过程中，借助翼面产生前进的动力。

2、在目前的水下潜航器动力系统中，相变材料部分直接通过相变材料发生相变改变体积来进行，相变材料体积变化体现到水下热滑翔机浮力变化的过程基本无放大。且相变材料相变体积变化有限(仅相变材料体积的11％)，相变材料温差能动力系统可提供的可变浮力远远小于电能动力系统部分可提供的可变浮力，相变材料温差能动力系统提供的可变浮力小、出力速度慢，这些因素严重限制了动力系统的航程、航速、可靠性等性能。

3、另外，相变材料温差能动力系统的液压缸在运行过程中，活塞两侧腔室中的液体会存在一定的内泄漏量，压力较高侧腔室中的液体会向压力较低侧腔室中泄露，导致活塞组件在液压缸中的行程会变短，从而导致浮力的变化变小。这种内泄漏情况如果长期放任不管，严重时可能会导致相变材料温差能动力系统最终失效。

4、因此，有必要对现有的水下潜航器动力系统进行进一步地改进。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种动力系统及其应用。本发明通过在动力系统中增加备用泵，可以使潜航器在较短的时间内即可完成上升到下降或者下降到上升的浮力状态的改变，从而满足了潜航器迅速开始下降或迅速开始上升的需求，使动力系统能够满足潜航器的多种需求。同时，采用备用泵还可以实现对液压缸中的液压油内泄露进行补充的目的，从而恢复了液压缸的工作状态，由此避免了活塞组件在液压缸中的行程会变短导致浮力变化变小的问题。

2、在本发明的第一个方面，提出了一种动力系统。根据本发明的实施例，所述动力系统包括：

3、蓄能器；

4、外油囊，所述外油囊的体积可发生变化；

5、内油箱，所述内油箱和所述外油囊通过油路相连；

6、第一液压缸，所述第一液压缸包括第一活塞组件、第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述蓄能器通过油路相连，所述第二腔室与所述外油囊通过油路相连；

7、内油箱，所述内油箱与所述第二腔室通过油路相连；

8、备用泵，所述备用泵设置在所述外油囊和所述蓄能器之间的油路上；

9、第二液压缸，所述第二液压缸包括第二活塞组件和第三腔室，所述第一活塞组件和所述第二活塞组件能够同步往复运动；

10、换热器，所述换热器与所述第三腔室通过油路相连，所述换热器中设有相变材料。

11、根据本发明上述实施例的动力系统，动力系统在换热器、第一液压缸、第二液压缸、蓄能器、外油囊和内油箱的共同作用下可以实现潜航器在海水中的在短时间内(大概需要十几秒到几十秒)的升沉运动浮力状态的改变。通过在动力系统中增加备用泵，可以使潜航器在较短的时间内即可完成上升到下降或者下降到上升的浮力状态的改变，浮力状态的改变所需要的时间缩短了50％以上，从而满足了潜航器迅速开始下降或迅速开始上升的需求，使动力系统能够满足潜航器的多种需求。同时，采用备用泵还可以实现对液压缸中的液压油内泄露进行补充的目的，从而恢复了液压缸的工作状态，由此避免了活塞组件在液压缸中的行程会变短导致浮力变化变小的问题。

12、另外，根据本发明上述实施例的动力系统还可以具有如下附加的技术特征：

13、在本发明的一些实施例中，所述动力系统还包括：第一阀门，所述第一阀门设置在所述内油箱和所述外油囊之间的油路上。

14、在本发明的一些实施例中，所述动力系统还包括：第二阀门，所述第二阀门设置在所述第二腔室与所述外油囊之间的油路上。

15、在本发明的一些实施例中，所述动力系统还包括：第一单向阀门，所述第一单向阀门设置在所述内油箱与所述第二腔室之间的油路上，且所述第一单向阀门的流向是从所述内油箱流向所述第二腔室。

16、在本发明的一些实施例中，所述动力系统还包括：第三阀门，所述第三阀门设置在所述外油囊和所述蓄能器之间的油路上。

17、在本发明的一些实施例中，所述动力系统还包括：第二单向阀门和第四阀门，所述第二单向阀门和所述第四阀门均设置在所述蓄能器与所述第三腔室之间的油路上，且所述第二单向阀门的流向是从所述蓄能器流向所述第三腔室。

18、在本发明的一些实施例中，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门各自独立地为二位二通阀。

19、在本发明的一些实施例中，所述第一活塞组件包括第一活塞杆和第一活塞，所述第一活塞设置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，所述第二活塞组件包括第二活塞杆和第二活塞，所述第二液压缸还包括第四腔室，所述第二活塞设置在所述第三腔室和所述第四腔室之间，所述第一活塞杆和所述第二活塞杆通过连接件相连。

20、在本发明的一些实施例中，所述第二腔室的横截面大于所述第三腔室的横截面；和/或，所述第一活塞杆与所述连接件固定相连，所述第二活塞杆与所述连接件非固定相连。

21、在本发明的第二个方面，提出了一种潜航器。根据本发明的实施例，所述潜航器具有以上实施例所述的动力系统。由此，所述潜航器具有所述动力系统的所有优点，在此不再赘述。

22、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种动力系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的动力系统，其特征在于，还包括：第一阀门，所述第一阀门设置在所述内油箱和所述外油囊之间的油路上。

3.根据权利要求2述的动力系统，其特征在于，还包括：第二阀门，所述第二阀门设置在所述第二腔室与所述外油囊之间的油路上。

4.根据权利要求3所述的动力系统，其特征在于，还包括：第一单向阀门，所述第一单向阀门设置在所述内油箱与所述第二腔室之间的油路上，且所述第一单向阀门的流向是从所述内油箱流向所述第二腔室。

5.根据权利要求4所述的动力系统，其特征在于，还包括：第三阀门，所述第三阀门设置在所述外油囊和所述蓄能器之间的油路上。

6.根据权利要求5所述的动力系统，其特征在于，还包括：第二单向阀门和第四阀门，所述第二单向阀门和所述第四阀门均设置在所述蓄能器与所述第三腔室之间的油路上，且所述第二单向阀门的流向是从所述蓄能器流向所述第三腔室。

7.根据权利要求6所述的动力系统，其特征在于，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门和所述第四阀门各自独立地为二位二通阀。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的动力系统，其特征在于，所述第一活塞组件包括第一活塞杆和第一活塞，所述第一活塞设置在所述第一腔室和所述第二腔室之间，所述第二活塞组件包括第二活塞杆和第二活塞，所述第二液压缸还包括第四腔室，所述第二活塞设置在所述第三腔室和所述第四腔室之间，所述第一活塞杆和所述第二活塞杆通过连接件相连。

9.根据权利要求8所述的动力系统，其特征在于，所述第二腔室的横截面大于所述第三腔室的横截面；

10.一种潜航器，其特征在于，具有权利要求1-9中任一项所述的动力系统。

技术总结
本发明公开了动力系统及其应用，动力系统包括：蓄能器；外油囊；内油箱，内油箱和外油囊通过油路相连；第一液压缸，包括第一活塞组件、第一腔室和第二腔室，第一腔室与蓄能器通过油路相连，第二腔室与外油囊通过油路相连；内油箱，内油箱与第二腔室通过油路相连；备用泵，备用泵设置在外油囊和蓄能器之间的油路上；第二液压缸，包括第二活塞组件和第三腔室；换热器，换热器与第三腔室通过油路相连。本发明通过在动力系统中增加备用泵，可以使潜航器在较短的时间内即可完成上升到下降或者下降到上升的浮力状态的改变，从而满足了潜航器迅速开始下降或迅速开始上升的需求。同时，还可以实现对液压缸中的液压油内泄露进行补充的目的。

技术研发人员：王瑞奇,刘子平,肖颀,王俊荣,苟金澜,陈朝旭,魏志国,王晨阳,张克龙
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14