CN108388280A - 脱险舱压力平衡系统 - Google Patents

Abstract

一种脱险舱压力平衡系统，包括：舱室加压模块，适于对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；头罩充气模块，适于在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压；传感器，适于测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力；压力平衡模块，适于根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块和/或所述头罩充气模块，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。通过本发明技术方案可以实现模拟舱的安全加压，保证人员安全。

Description

脱险舱压力平衡系统

技术领域

本发明涉及潜水技术领域，尤其涉及一种脱险舱压力平衡系统。

背景技术

潜水设备在深水作业中，有可能会发生意外状况，需要潜水人员快速逃离潜水设备。为了保障人员安全，可以对潜水人员实施模拟脱险过程，从而在实际发生事故时，可以快速脱险。

现有技术中，可以在模拟舱内模拟舱员脱险过程。在模拟舱内和模拟舱外模拟进水状况。

但是，现有技术中容易出现模拟舱内外压力不均衡的问题，难以保证人员安全。

发明内容

本发明解决的技术问题是如何实现模拟舱的安全加压，保证人员安全。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种脱险舱压力平衡系统，脱险舱压力平衡系统包括：舱室加压模块，适于对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；头罩充气模块，适于在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压；传感器，适于测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力；压力平衡模块，适于根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块和/或所述头罩充气模块，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。

可选的，所述压力平衡模块根据所述舱室内压力计算所述舱室的气体体积，并根据所述气体体积和预设舱室体积计算舱室内的当前供水深度。

可选的，所述压力平衡模块判断所述当前供水深度是否达到预设深度；如果所述当前供水深度达到所述预设深度，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块停止对所述舱室进行供水加压。

可选的，如果所述当前供水深度达到所述预设深度，且所述舱室内压力未达到预设条件，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行充气加压或放气减压。

可选的，所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力小于舱室外压力，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行充气加压；所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力与所述舱室外压力之差大于第二设定阈值，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行放气减压。

可选的，所述脱险舱压力平衡系统还包括探测器，所述探测器适于探测所述舱员的身高；所述压力平衡模块根据所述舱员的身高计算目标供水深度，所述目标供水深度大于所述舱员的身高。

可选的，如果所述舱室内压力达到预设条件，所述当前供水深度未达到所述目标供水深度，则所述压力平衡模块同步控制所述舱室加压模块对所述舱室进行放气减压，以及控制所述头罩充气模块对所述舱员头罩进行放气减压。

可选的，所述压力平衡模块控制加压完成后的舱室内压力与舱室外压力一致。

可选的，所述压力平衡模块控制加压完成后的舱室内压力大于舱室外压力，且所述加压完成后的舱室内压力与所述舱室外压力之差小于第二设定阈值；所述压力平衡模块控制所述第一压力与所述舱室内压力之差小于第一设定阈值。

可选的，所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块与所述头罩充气模块的加压速度相同。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：

本发明技术方案的脱险舱压力平衡系统包括舱室加压模块，适于对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；头罩充气模块，适于在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压；传感器，适于测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力；压力平衡模块，适于根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块和/或所述头罩充气模块，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。本发明技术方案通过舱室加压模块和头罩充气模块实现了模拟加压过程；通过传感器测量获取舱员头罩内的第一压力以及舱室内的压力，使得压力平衡模块可以根据测得的压力控制第一压力大于舱室内压力，从而可以保证舱员在模拟脱险过程中可以正常呼吸，保证了舱员的人身安全。

进一步，所述压力平衡模块根据所述舱室内压力计算所述舱室的气体体积，并根据所述气体体积和预设舱室体积计算舱室内的当前供水深度。由于现有技术中舱室内短时间快速注水时液位波动，导致液位传感器测量结果不准确，因此本发明技术方案利用舱室内的气体体检换算为舱室内的供水深度，从而提高了供水深度计算的准确性，有利于后续对脱险舱加压控制的精确性。

附图说明

图1是本发明实施例一种脱险舱压力平衡系统的结构示意图；

图2是本发明实施例另一种脱险舱压力平衡系统的结构示意图；

图3是本发明实施例一种脱险舱压力平衡方法的流程图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术中容易出现模拟舱内外压力不均衡的问题，难以保证人员安全。

本发明技术方案通过传感器测量获取舱员头罩内的第一压力以及舱室内的压力，使得压力平衡模块可以根据测得的压力控制第一压力大于舱室内压力，从而可以保证舱员在模拟脱险过程中可以正常呼吸，保证了舱员的人身安全。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明实施例一种脱险舱压力平衡系统的结构示意图。

图1所示脱险舱压力平衡系统10可以用于各种潜水设备，例如饱和舱、深潜器等，可以通过模拟舱员在深水作业时的环境对舱员进行训练，保证舱员的作业安全。

图1所示脱险舱压力平衡系统10可以包括舱室加压模块101、头罩充气模块102、传感器103和压力平衡模块104。

其中，舱室加压模块101适于对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；头罩充气模块102，适于在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压。

本实施例中，舱室加压模块101和头罩充气模块102分别对舱室和舱员头罩进行加压，实现模拟潜水作业的过程。具体实施中，舱室加压模块101可以优先采用供水加压的方式。当舱室内压力升高之后，为了保证舱员的正常呼吸，需要保证舱员头罩内的压力同步升高，由此，头罩充气模块102对舱员头罩进行充气加压。

由于舱室内对于供水深度是有限制的，因此在舱室加压模块101采用供水加压的方式达到设定供水深度后，如果舱室内压力仍未达到设定压力值，则舱室加压模块101可以采用充气加压的方式进行加压。

传感器103可以测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力。具体而言，传感器103可以分别设置在舱室内和舱员头罩内。传感器103可以将测得的第一压力以及舱室内压力发送至压力平衡模块104。

可以理解的是，传感器103可以实时测量第一压力以及舱室内压力；也可以按照设定时间间隔测量第一压力以及舱室内压力。

压力平衡模块104可以根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块101和/或所述头罩充气模块102，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。

进一步地，所述压力平衡模块104控制所述第一压力与所述舱室内压力之差小于第一设定阈值。也就是说，为了进一步保证舱员的安全性，在控制舱员头罩内的第一压力大于舱室内压力的同时，还需要控制第一压力不能过大，也即第一压力与所述舱室内压力之差小于第一设定阈值。

本发明实施例通过传感器103测量获取舱员头罩内的第一压力以及舱室内的压力，使得压力平衡模块104可以根据测得的压力控制第一压力大于舱室内压力，从而可以保证舱员在模拟脱险过程中可以正常呼吸，保证了舱员的人身安全。

本发明一个优选实施例中，所述压力平衡模块104根据所述舱室内压力计算所述舱室的气体体积，并根据所述气体体积和预设舱室体积计算舱室内的当前供水深度。

具体地，根据下述公式计算气体体积P×V＝n×R×T，其中，P是气体压强(也即舱室内压力)，V指气体体积，n是分子个数，R为常数，T指绝对温度。预设舱室体积是已知的，预设舱室体积与气体体积之差为舱室内供水的体积。利用V1＝S×h可以计算供水深度h，其中，V1为舱室内供水的体积，S为舱室的底面积(已知量)。

本发明实施例中，脱险舱的体积是确定的，舱室内气体压力是可测量的。根据气体压力可以计算出气体体积，那么可以利用脱险舱的体积以及舱室内气体体积计算供水深度。所述预设深度是预先设置的数值，所述预设深度根据脱险舱员的身高确定。例如，所述预设深度大于脱险舱员的身高。

可以理解的是，根据压力计算气体体积，以及根据体积计算供水深度可以采用现有技术中任意可实施的方式，本发明实施例对此不做限制。

现有技术中通常使用传感器检测模拟舱内的水深。但是，脱险舱在短时间内快速注水时，舱内水持续波动，利用传感器测量的水深不准确，无法确定舱内保留的空气是否够脱险舱员执行脱险任务；液位波动导致液位传感器测量结果不准确，因此本发明实施例利用舱室内的气体体检换算为舱室内的供水深度，从而提高了供水深度计算的准确性，有利于后续对脱险舱加压控制的精确性。

本发明一个优选实施例中，如果所述当前供水深度达到所述预设深度，且所述舱室内压力未达到预设条件，则所述压力平衡模块104控制所述舱室加压模块101对所述舱室进行充气加压或放气减压。

具体实施中，在模拟过程中，舱室内的供水深度需要达到预设深度，舱室内压力需要达到预设条件。为了同时满足上述指标，在舱室加压模块101优先通过供水加压到预设深度后，如果舱室内压力比预设条件中的设定压力值小，则压力平衡模块104控制舱室加压模块101利用充气加压的方式进行加压；如果舱室内压力比预设条件中的设定压力值大，则压力平衡模块104控制舱室加压模块101利用充气减压的方式进行减压。

进一步地，所述预设条件可以是舱室外压力。也就是说，舱室加压模块101的目标压力为舱室外压力，使舱室内压力与舱室外压力一致。换言之，所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力小于舱室外压力，则所述压力平衡模块104控制所述舱室加压模块101对所述舱室进行充气加压。

或者，所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力与所述舱室外压力之差大于第二设定阈值，则所述压力平衡模块104控制所述舱室加压模块101对所述舱室进行放气减压。

需要说明的是，所述压力平衡模块104控制加压完成后的舱室内压力与舱室外压力一致，是指舱室内压力与舱室外压力在一定误差范围内相等。也可以是，所述压力平衡模块104控制加压完成后的舱室内压力大于舱室外压力，且所述加压完成后的舱室内压力与所述舱室外压力之差小于第二设定阈值。

本发明另一个优选实施例中，为了实现舱室加压模块101和头罩充气模块102加压的同步性，压力平衡模块104控制所述舱室加压模块101与所述头罩充气模块102的加压速度相同。

请参照图2，本发明又一个优选实施例中，脱险舱压力平衡系统10还可以包括探测器201。探测器201适于探测舱员的身高。

具体实施中，探测器201可以设置于脱险舱的舱室内，当舱员进入脱险舱的舱室后，探测器201可以探测得到舱员的身高。

需要说明的是，探测器201可以采用任意可实施的原理探测舱员的身高，例如利用红外探测、无线探测等，本发明实施例对此不做限制。

进而压力平衡模块104根据所述舱员的身高计算目标供水深度，所述目标供水深度大于所述舱员的身高。也就是说，为了模拟实际的潜水环境，目标供水深度需要大于舱员的身高。具体地，脱险舱的舱室开始供水后，舱员会上浮，舱员上浮的高度是固定高度；目标供水深度可以是舱员的身高与固定高度之和，再加上预设高度。所述预设高度可调节。

本发明实施例通过对舱员的身高进行探测，并灵活地更改目标供水深度，避免了单一目标深度无法适应不同身高的舱员的情况，可以进一步提高脱险模拟环境的精准性。

进一步地，如果所述舱室内压力达到预设条件，所述当前供水深度未达到所述目标供水深度，则所述压力平衡模块104同步控制所述舱室加压模块101对所述舱室进行放气减压，以及控制所述头罩充气模块102对所述舱员头罩进行放气减压；以使舱室加压模块101继续对脱险舱的舱室进行供水，直至舱室内压力达到预设条件，且当前供水深度达到目标供水深度。

本发明实施例一个具体应用场景中，舱员进行出舱训练时，舱员通过单人脱险舱内的梯子进入单人脱险舱，关闭单人脱险舱下盖。脱险舱员将脱险服上的储气囊充气接头插入单人脱险舱内的头罩充气模块102。此外，打开单人脱险舱的排气阀，以及打开单人脱险舱的进水阀，向单人脱险舱内注水，保持舱内压力为常压。当舱内水位上升到预设深度后，关闭单人脱险舱的排气阀。如果应用水加压的方式进行快速加压，则继续向单人脱险舱内注水，压缩单人脱险舱内的剩余空气。待单人脱险舱内压力与实际脱险模拟舱外的水压一致后，打开单人脱险舱上盖，舱员将脱险服的充气接头拔离头罩充气系统，舱员离开单人脱险舱进入渗水潜水池，上浮到水面。

请参照图2，本发明实施例还公开了一种脱险舱压力平衡方法，所述脱险舱压力平衡方法可以包括以下步骤：

步骤S201：舱室加压模块对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；

步骤S202：头罩充气模块在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压；

步骤S203：传感器测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力；

步骤S204：压力平衡模块根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块和/或所述头罩充气模块，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。

本发明实施例可以实现模拟加压过程；此外，通过压力平衡模块控制第一压力大于舱室内压力，从而可以保证舱员在模拟脱险过程中可以正常呼吸，保证了舱员的人身安全。

需要说明的是，本发明实施例对步骤S201至步骤S204的执行顺序不做限制；步骤S201至步骤S204可以顺序执行，也可以是同步执行。

关于脱险舱压力平衡方法的更多具体实施方式，可以参照图1中所示实施例的描述，此处不再赘述。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种脱险舱压力平衡系统，其特征在于，包括：

舱室加压模块，适于对脱险舱的舱室进行供水加压或充气加压；

头罩充气模块，适于在模拟脱险过程中，对舱员头罩进行充气加压；

传感器，适于测量所述舱员头罩内的第一压力以及舱室内压力；

压力平衡模块，适于根据所述第一压力与所述舱室内压力控制所述舱室加压模块和/或所述头罩充气模块，以使得所述第一压力大于所述舱室内压力。

2.根据权利要求1所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述压力平衡模块根据所述舱室内压力计算所述舱室的气体体积，并根据所述气体体积和预设舱室体积计算舱室内的当前供水深度。

3.根据权利要求2所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述压力平衡模块判断所述当前供水深度是否达到预设深度；如果所述当前供水深度达到所述预设深度，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块停止对所述舱室进行供水加压。

4.根据权利要求3所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，如果所述当前供水深度达到所述预设深度，且所述舱室内压力未达到预设条件，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行充气加压或放气减压。

5.根据权利要求3所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力小于舱室外压力，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行充气加压；

所述当前供水深度达到所述预设深度后，如果所述舱室内压力与所述舱室外压力之差大于第二设定阈值，则所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块对所述舱室进行放气减压。

6.根据权利要求2所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，还包括探测器，所述探测器适于探测舱员的身高；

所述压力平衡模块根据所述舱员的身高计算目标供水深度，所述目标供水深度大于所述舱员的身高。

7.根据权利要求6所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，如果所述舱室内压力达到预设条件，所述当前供水深度未达到所述目标供水深度，则所述压力平衡模块同步控制所述舱室加压模块对所述舱室进行放气减压，以及控制所述头罩充气模块对所述舱员头罩进行放气减压。

8.根据权利要求1所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述压力平衡模块控制加压完成后的舱室内压力与舱室外压力一致。

9.根据权利要求1所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述压力平衡模块控制加压完成后的舱室内压力大于舱室外压力，且所述加压完成后的舱室内压力与所述舱室外压力之差小于第二设定阈值；所述压力平衡模块控制所述第一压力与所述舱室内压力之差小于第一设定阈值。

10.根据权利要求1所述的脱险舱压力平衡系统，其特征在于，所述压力平衡模块控制所述舱室加压模块与所述头罩充气模块的加压速度相同。