AIRSEA SystemⅡ中新型液压缓冲器设计和研究.doc

AIRSEA SystemⅡ中新型液压缓冲器设计和研究 　　摘要：海洋重力测量是在动态环境中进行的。为了提高测量精度，当前AIRSEA SystemⅡ在海洋重力传感器吊桶下使用8根液压缓冲杆来制衡测量船的扰动，但仍存在易老化、缓冲差等问题。为此，利用4个新型液压缓冲器置于吊桶底部来代替传统的8根液压缓冲杆，增加传感器在恶劣气候下工作的稳定性。数值仿真模拟计算及海上试验数据证实，新型液压缓冲器能有效扩大测量范围并获取高精度数据。 关键词：液压缓冲器；海洋重力测量；传感器吊桶；AIRSEA SystemⅡ 中图分类号：P222.39文献标识码：A文章编号： 2014 Analysis and Design of New Hydraulic Bumper in AIRSEA System II YU Fuqiang （Naval Bengbu Petty Officer Academy，Bengbu 233012，China） Abstract：Sea gravity measurement is conducted under dynamic conditions.In order to increase the measurement precision， eight hydraulic bumpers were used in the sea gravimeter sensor bucket of AIRSEA system II to decrease the perturbation of the survey boat；however，such problems as easy to aging and poor buffer still exist.Therefore，four new hydraulic bumpers were placed on the bottom of the sensor bucket to improve the stability of the sensor under severe weather conditions..Numerical simulation and experimental data confirmed that the new hydraulic bumper can effectively extend the measurement range and acquire data with high accuracy. Key words：Hydraulic bumper；Sea gravimetry；Sensor bucket；AIRSEA SystemⅡ 1问题的提出 海洋重力测量不同于陆地环境下的静态测量，它是将重力仪放置在测量船的测量平台上进行的动态测量。重力传感器被称为海洋重力仪的“大脑”，直接决定着重力测量的精度。目前，AIRSEA SystemⅡ已经开始应用于我国的海洋重力测量[1]。为了获取高精度的测量结果，使海洋重力仪在作业时处于一种平衡状态，通常在仪器AIRSEA SystemⅡ的传感器吊桶下方固定8个液压缓冲杆，来减弱外界干扰因素对传感器的影响。但是当前AIRSEA SystemⅡ所使用的8根液压缓冲杆存在很多问题，比如随着使用时间的累计，器件的老化，缓冲效果很难达到预期，且在零件稍有磨损就易引起缓冲力严重下降而失效[2]。为此，在长期研究液压缓冲器的基础上，笔者结合海洋重力仪的使用要求，特设计了一种新型液压缓冲器来代替液压缓冲杆，测量时将海洋重力仪置于此缓冲器上[3]。此设计方案的应用可提高恶劣海况下海洋重力测量的精度。 2设计方案 2.1设计思想 将8根液压缓冲杆换成4个新型液压缓冲器，布置在传感器吊桶的四个边，具体方案见图1。这种新型缓冲器改变了传统缓冲装置的设计思想，使先进的陀螺稳定平台、传感器和吊桶的配合设计更趋合理，运动更加平稳，可以克服传统液压缓冲杆易老化、缓冲差的缺点[2]，进而最终提高海洋重力测量的精度[4]。 图1重力传感器支撑缓冲系统 Fig.1The support and buffer system of gravitation sensor 2.2结构设计及工作原理 图2是新型液压缓冲器的结构设计及工作原理图[5]。当传感器吊桶下坠作用于活塞杆顶部时，活塞向下运动。由于内筒上小孔的节流作用，右腔（缓冲腔）中的油不能畅通出流，外界冲击能使右腔的油压急剧上升。高压油从小孔以高速喷出，使大部分压力能转变为热能，由筒体逸散至大气中[6]。当缓冲器活塞位移至行程终端之前，冲击能量已被全