一种多级缸结构的浮力调节装置及其精度分析

宋满存 李国强 朱熠 田冠枝 张令程 王智慧

(北京精密机电控制设备研究所 北京 100076∥航天伺服驱动与传动技术实验室，北京 100076)

水下无人系统通过无人潜航器、水下预置平台等实现情报、侦查、作战、支援等功能[1]，是现代海军装备发展的重要方向。近年来，美国国防部门陆续通过路线图或规划纲要等形式阐述了水下无人系统的发展方略，对维持美国水下军事优势提出了重要建议[2- 3]。无人潜航器是水下无人系统最重要的发展方向之一，目前世界上的无人潜航器已达数百种，如美国的REMUS系列和Knifefish系列潜航器、挪威的HUGIN潜航器等，它们不仅在商用上比较成功，而且已经形成了比较著名的军用系列产品[4]。

无人潜航器的发展涉及多项关键技术研究，如能源技术、动力技术、传感技术、通信导航技术等[5- 6]。浮力调节装置是无人潜航器重要的组成部分，可用于潜航器的浮力变化补偿或姿态调整，使其节能地实现上浮、下潜或悬停等功能[7]。浮力调节装置按照调节方式可分为可调压载式和可变体积式两种[8]，其中可调压载式浮力调节装置通过改变自重来调节净浮力的大小，调节范围大，精度相对较低，多用于大型深水装备，如美国的新一代“ALVIN”号潜水器、日本的Shinkai 6500深潜器等[9- 10]。可变体积式浮力调节装置通过改变自身体积来调节浮力的大小，一般采用可变形油囊、活塞或气囊来实现，调节范围相对较小，但精度较高，多用于中小型无人潜航器[11]。日本研制的“URASHIMA”水下机器人采用油囊式体积调节，最大调节能力为60 L[12- 13]；……