CN104002943A - 一种潜艇上浮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜艇上浮装置，潜艇上浮装置包括设置于潜艇的压载水舱内的至少一个潜艇上浮单元，每个潜艇上浮单元包括可压缩水囊及渗透膜。所述可压缩水囊与设于所述潜艇内的淡水源连接，用于至少在所述潜艇待上浮时从所述淡水源充入淡水；所述渗透膜一侧与所述可压缩水囊连接，另一侧连接至所述潜艇的外部，用于使所述可压缩水囊中的淡水排出所述潜艇。本发明可以在潜艇故障时排出可压缩水囊中的淡水，从而减少潜艇的质量来达到上浮的目的。

Description

一种潜艇上浮装置

技术领域

本发明属于潜水艇技术领域，具体为一种潜艇上浮装置。

背景技术

潜艇在执行各种战斗任务和进行训练时,需要进行各种复杂的机动，由于海底水文环境复杂多变，密度跃层、海洋内波随处可见，加上潜艇系统设备的一些不可预测的故障,这些都会对已经动均衡好的潜艇的正常航行造成很大的影响。

潜艇在水下发生故障直接危及到艇上人员的安全，故障潜艇常常采用应急上浮措施。潜艇应急上浮通常是指在水下航行的潜艇由于事故而处于危险状态，无法继续保持定深航行时，采取排除部分或全部主压载水舱内的海水，使潜艇迅速浮至水面的过程；当排除全部主压载水舱内的海水，仍然无法使潜艇上浮时，可抛弃可弃固体压载，使潜艇获得额外正浮力而上浮，这是一个强机动过程。目前，高压气应急吹除压载水舱是潜艇应急上浮的重要操纵手段，其基本工作原理是：利用储存在高压气瓶里的压缩空气，通过连接到各个压载水舱的管路，将压载水舱里的海水排出，是潜艇获得正浮力而上浮。但利用高压气吹除压载水舱而使潜艇应急上浮需要使用大量高压气。

因此，需要提供一种潜艇发生故障时的应急上浮装置以对于现有技术中的高压气应急吹除压载水舱的应急上浮方式加以补充。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种基于渗透膜技术的潜艇上浮装置，用于在应急上浮过程中利用渗透膜将潜艇内的淡水排出，从而减轻潜艇的重量，实现潜艇上浮。

为达成上述目的，本发明提供的一种潜艇上浮装置。潜艇上浮装置包括设置于潜艇的压载水舱内的至少一个潜艇上浮单元，每个潜艇上浮单元包括可压缩水囊及渗透膜。所述可压缩水囊与设于所述潜艇内的淡水源连接，用于至少在所述潜艇待上浮时从所述淡水源充入淡水；所述渗透膜一侧与所述可压缩水囊连接，另一侧连接至所述潜艇的外部，用于使所述可压缩水囊中的淡水排出所述潜艇。

优选的，所述可压缩水囊通过调节阀与所述淡水源连接。

优选的，所述渗透膜的两侧分别各自通过一止回阀与所述可压缩水囊及与所述潜艇的外部连接。

优先的，所述可压缩水囊可拆卸地与所述淡水源及所述渗透膜的一侧连接。

优选的，所述渗透膜可拆卸地与所述可压缩水囊及所述潜艇的外部连接。

优选的，所述潜艇上浮单元为多个，对称分布于所述潜艇压载水舱内的下部的两侧。

优选的，每一侧的所述潜艇上浮单元为多个且呈直线状分布于所述潜艇压载水舱内的下部。

优选的，当所述渗透膜与所述潜艇外部连接一侧的压力小于渗透压时，所述可压缩水囊中的淡水至少在正向渗透作用下经所述渗透膜排出所述潜艇。

优选的，当所述渗透膜与所述潜艇外部连接的一侧的压力大于等于所述渗透压时，所述可压缩水囊中的淡水在压缩空气的作用下经所述渗透膜排出所述潜艇。

本发明的基于渗透膜技术的潜艇上浮装置利用可压缩水囊及渗透膜，在潜艇需要应急上浮时向可压缩水囊供给淡水并通过渗透膜排出潜艇，从而排出潜艇内的淡水，以减轻潜艇的重量，实现快速上浮。

附图说明

图1是本发明一实施例的潜艇上浮单元的结构示意图；

图2是本发明一实施例的潜艇上浮装置在潜艇中分布的后视图；

图3是本发明一实施例的潜艇上浮装置在潜艇中分布的侧视图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。此外，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

本发明的潜艇上浮装置可配合高压空气吹除压载水舱系统使用。其包括至少一个潜艇上浮单元，每个潜艇上浮单元设置于潜艇外壁106内的压载水舱中。图1是本发明一实施例的潜艇上浮单元的结构示意图。如图1所示，该潜艇上浮单元包括可压缩水囊102和渗透膜104。可压缩水囊102与设于潜艇内的淡水源(图中未示)连接，其中可充入淡水。可压缩水囊的体积随充入的淡水量而变化。可压缩水囊102至少在潜艇需要紧急上浮时从淡水源充入淡水。渗透膜104与可压缩水囊102连接，具体的渗透膜104一侧(上侧)与可压缩水囊102连接，另一侧(下侧)连接至潜艇外部，从而可将可压缩水囊102中的淡水排出潜艇外。

在本实施例中，可压缩水囊102是通过管线可拆卸地与淡水源以及渗透膜104的一侧连接，在可压缩水囊102与淡水源之间的管线上设有有调节阀101，用于调节淡水的充入量；在可压缩水囊102与渗透膜上侧之间的管线上设有有止回阀103，通过止回阀103的启闭控制可压缩水囊102中的淡水通过管线供给至渗透膜104上侧。而渗透膜104的下侧也是通过穿过潜艇外壁的管线而可拆卸地连接至潜艇外部，渗透膜104下侧与潜艇外部间的管线上设有止回阀105，通过止回阀103的启闭控制淡水排出潜艇并防止外部海水倒灌。通过可压缩水囊102及渗透膜104可拆卸设计，可压缩水囊的拆卸以及渗透膜的拆洗、更换不会影响其它部件，实现了模块化，降低了维护成本。

可压缩水囊102通过调节阀101与潜艇的淡水源连接，在潜艇正常行驶时，若淡水源可供给的淡水比较充足，一部分淡水可直接灌入可压缩水囊102中；否则，可不向可压缩水囊102供给淡水，如此可压缩水囊102被压缩到最小状态而不占用压载水舱中海水的体积，并且也不影响潜艇的下沉过程中压载水舱的进水。

接下来将对本发明的潜艇上浮装置的工作原理进行说明。当潜艇下沉到水下一定深度时(渗透膜海水一侧的压力小于渗透压)，本发明至少利用渗透膜技术操纵潜艇的应急上浮。

渗透膜具有如下的特性：把淡水和海水通过渗透膜阻隔，由于膜两侧溶液的渗透压差，淡水将自然地穿过渗透膜，向海水侧流动，这就是渗透现象，也即所谓的“正向渗透”，当达到渗透平衡状态不再发生渗透时，渗透膜两侧的位能差即为渗透压。

渗透量的公式如下：

Jv＝A(Δπ-Δp)*S/d

其中：A为纯水渗透系数，可由实验得出；Δp为两侧液体的压差；S为膜面积；d为膜厚度；Δπ为溶液渗透压之差。

由于渗透膜104的一侧通过止回阀103连接可压缩水囊102，另一侧通过止回阀105连接至潜艇外部，因此渗透膜一侧为淡水，另一侧为海水，如此两侧液体的不同直接导致可压缩水囊102中的低浓度的淡水在正向渗透作用下经渗透膜104排出。

具体操作过程为，在潜艇需应急上浮(如发生故障)时，打开调节阀101，由淡水源向可压缩水囊102内灌入淡水。开启止回阀103和105，可压缩水囊102中的淡水通过止回阀103流入渗透膜104一侧，在正向渗透的作用下通过渗透膜104以及止回阀105排出潜艇外而流入海水中，潜艇因其内部的淡水排出而质量减小，并能够快速上浮。需要注意的是，还可同时向压载水舱内供给压缩空气，从而潜艇内的淡水在渗透膜正向渗透作用以及压缩空气的共同作用下能够更快速地排出。

然而，若潜艇下沉到水下更深深度时(渗透膜海水一侧的压力大于等于渗透压)，淡水无法在正向渗透作用下排出，此时可利用高压空气吹除压载水舱系统向压载水舱充入压缩空气迫使可压缩水囊中的淡水在压缩空气的作用下从渗透膜排出，也能够达到潜艇应急上浮的目的。

图2和图3分别是本发明一实施例潜艇上浮装置在潜艇中的分布示意图，其中图2为后视图，图3为侧视图。如图所示，潜艇上浮单元201可根据需要设置为多个。为了保持平衡，多个潜艇上浮单元较佳地在潜艇压载水舱内呈左右对称设置于压载水舱下部的两侧，并且每一侧的潜艇上浮单元也呈直线状设置为多个。

从图2和图3可知，多个独立的潜艇上浮单元在潜艇压载水舱内均匀分布，可根据需要控制其中一个或者多个，实现潜艇的快速上浮。

由以上可知，本发明的潜艇上浮装置利用可压缩水囊及渗透膜，在潜艇需要应急上浮时向可压缩水囊供给淡水并通过渗透膜排出潜艇，从而排出潜艇内的淡水，以减轻潜艇的重量，使潜艇应急上浮。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (9)

1.一种潜艇上浮装置，其特征在于，包括设置于潜艇的压载水舱内的至少一个潜艇上浮单元，每个所述潜艇上浮单元包括：

可压缩水囊，与设于所述潜艇内的淡水源连接，用于至少在所述潜艇待上浮时从所述淡水源充入淡水；以及

渗透膜，其一侧与所述可压缩水囊连接，另一侧连接至所述潜艇的外部，用于使所述可压缩水囊中的淡水排出所述潜艇。

2.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，所述可压缩水囊通过调节阀与所述淡水源连接。

3.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，所述渗透膜的两侧分别各自通过一止回阀与所述可压缩水囊及与所述潜艇的外部连接。

4.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，所述可压缩水囊可拆卸地与所述淡水源及所述渗透膜的一侧连接。

5.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，所述渗透膜可拆卸地与所述可压缩水囊及所述潜艇的外部连接。

6.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，所述潜艇上浮单元为多个，对称分布于所述潜艇压载水舱内的下部的两侧。

7.根据权利要求6所述的潜艇上浮装置，其特征在于，每一侧的所述潜艇上浮单元为多个且呈直线状分布于所述潜艇压载水舱内的下部。

8.根据权利要求1所述的潜艇上浮装置，其特征在于，当所述渗透膜与所述潜艇外部连接的一侧的压力小于渗透压时，所述可压缩水囊中的淡水至少在正向渗透作用下经所述渗透膜排出所述潜艇。

9.根据权利要求8所述的潜艇上浮装置，其特征在于，当所述渗透膜与所述潜艇外部连接一侧的压力大于等于所述渗透压时，所述可压缩水囊中的淡水在压缩空气的作用下经所述渗透膜排出所述潜艇。