CN109878668B - 一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，包括潜水器本体与载人潜水器子艇，所述潜水器本体与载人潜水器子艇通过脐带缆连接，在潜水器本体的内部通过框架分为多个舷间空间，从上往下依次为：作业工具储存舱、浮力舱、布放回收舱、舷外设备舱、舷外蓄电池舱和可弃压载布放舱。有效的实现了保障功能与作业观察功能的分离式配置，整艇采用细长的纺锤形可减小垂向阻力，提高潜浮速度，增加潜水器水下有效作业时长。

Description

一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器

技术领域

本发明涉及潜水器技术领域，尤其是一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器。

背景技术

目前，深海载人潜水器均采用艏部作业观察区、艉部矢量推进的横卧式布局形式，垂向阻力大、潜浮速度慢、海底作业时间短。而提高载人潜水器上浮下潜速度，需要增加潜水器的高度/宽度比，但这将影响载人潜水器水下水平方向的机动能力。

深海载人潜水器耐压球壳尺寸一般在2m左右，而潜浮系统、能源系统等保障系统重量重、尺寸大，直接影响着载人潜水器的主尺度和有效载荷的携带量。载人潜水器水下航行作业时也必须携带大量保障系统同时航行，使得载人潜水器水下航行、作业机动或姿态调整的能耗增加，潜水器的作业时长和作业能力受到限制。

另外，现有技术中的载人潜水器在深海遭遇机械故障或外界干扰等意外情况时，通常通过抛载实现应急上浮，但深海外部环境复杂、恶劣，如出现载人潜水器主体或推进器被异物缠绕时，很难通过抛载进行上浮。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，从而可有效提高潜水器的潜浮速度；减小载人潜水器在水下航行、作业时的能耗，作业能力和持续时间可大幅增加，尤其适合深海定点作业并提高潜水器的安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，包括坐底装置，所述坐底装置上固定安装有潜水器本体，在潜水器本体的内部通过框架分为多个舷间空间，从上往下依次为：作业工具储存舱、浮力舱、布放回收舱、舷外设备舱、舷外蓄电池舱和可弃压载布放舱；

所述作业工具储存舱内包括作业工具库和样品储存箱；

浮力舱内布置有浮力块，浮力块外部至潜水器本体的外壳内壁之间形成压载水舱；

布放回收舱的具体结构为：包括具有喇叭口形的框架结构，所述框架结构的顶部安装有布放回收绞车，所述框架结构的下部设置有导向地轨，所述框架结构的两端分别安装有对称的启闭门，所述框架结构两侧的壁面设置有固定载人潜水器子艇的固定装置；

舷外设备舱内放置有液压源，高压气罐、电子罐和阀箱；

舷外蓄电池舱主要布置有充油蓄电池箱和推进装置，其分别固定在安装基座上；

可弃压载布放舱在舷外蓄电池舱的下方，其内部布置有浮力调整水罐、坐底装置的回收机构及可弃压载。

其进一步技术方案在于：

所述潜水器本体为细长的纺锤形结构。

所述载人潜水器子艇的结构为：包括轻外壳，所述轻外壳的前部上方设置有载人球壳，所述载人球壳的顶部为舱口盖，所述载人球壳前方设置有观察窗，所述轻外壳的前部安装有机械手，轻外壳的两侧分别安装有主推进器和辅推进器，轻外壳的两侧端面分别安装有艇舷侧框架；所述轻外壳后部上方伸出有脐带缆。

所述坐底装置通过多组支撑架构成，为可回收设备。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，有效的实现了保障功能与作业观察功能的分离式配置，整艇采用细长的纺锤形可减小垂向阻力，提高潜浮速度，增加潜水器水下有效作业时长。潜水器本体为载人潜水器子艇实现携带能源、潜浮、作业工具和样品存储等保障功能，为载人潜水器子艇提供“基地式”作业支撑；载人潜水器子艇搭载人员、机械手、观察探测设备等有效载荷，开展水下作业、观察等任务；子艇通过本体的布放回收装置进行搭载。该搭载方式可简化载人潜水器子艇的系统配置，有效控制载人潜水器子艇的尺寸重量，减小航行、作业机动的能耗，作业能力和持续时间大幅增加，尤其适合于深海小范围定点作业；另外载人潜水器子艇，可实现对潜水器的水下维修和紧急情况下的应急上浮，提高深海载人潜水器的安全性。

同时本发明还具备如下优点：

1)采用具有较大高度/宽度比的细长纺锤形外型，减小潜水器垂向运动阻力，缩短潜浮运动时间，从而提高潜水器水下有效作业时长；

2)采用分离式子母型搭载方式，潜水器本体为载人潜水器子艇提供电力、作业工具和样品存储等“基地式”保障功能，可有效减小载人潜水器子艇的主尺度和排水量，航行、机动能耗降低；

3)载人潜水器子艇由于系统简化，有效载荷携带量可相对增加，作业能力和持续时间可以大幅增加，尤其适用于深海小范围定点作业；

4)当潜水器在水下发生异物缠绕或机械故障时，可通过载人潜水器子艇进行水下维修；紧急状态下，载人潜水器子艇可实现应急上浮，提高潜水器的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图(内部结构)。

图2为本发明布放回收舱的结构示意图。

图3为本发明载人潜水器子艇的结构示意图。

其中：1、潜水器本体；2、作业工具库；3、浮力块；4、压载水舱；5、布放回收舱；6、载人潜水器子艇；7、推进装置；8、阀箱；9、电子罐；10、高压气罐；11、液压源；12、电箱；13、充油蓄电池箱；14、浮力调整水罐；15、可弃压载布放舱；16、坐底装置；

501、布放回收绞车；502、启闭门；503、固定装置；504、导向地轨；505、框架结构；

601、载人球壳；602、舱口盖；603、观察窗；604、机械手；605、脐带缆；606、轻外壳；607、主推进器；608、艇舷侧框架；609、辅推进器。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示，本实施例的新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，包括坐底装置16，坐底装置16上固定安装有潜水器本体1，在潜水器本体1的内部通过框架分为多个舷间空间，从上往下依次为：作业工具储存舱、浮力舱、布放回收舱5、舷外设备舱、舷外蓄电池舱和可弃压载布放舱15；

作业工具储存舱内包括作业工具库2和样品储存箱；

浮力舱内布置有浮力块3，浮力块3外部至潜水器本体1的外壳内壁之间形成压载水舱4；

布放回收舱5的具体结构为：包括具有喇叭口形的框架结构505，框架结构505的顶部安装有布放回收绞车501，框架结构505的下部设置有导向地轨504，框架结构505的两端分别安装有对称的启闭门502，框架结构505两侧的壁面设置有固定载人潜水器子艇6的固定装置503；

舷外设备舱内放置有液压源11，高压气罐10、电子罐9和阀箱8；

舷外蓄电池舱主要布置有充油蓄电池箱13和推进装置7，其分别固定在安装基座上；

可弃压载布放舱15在舷外蓄电池舱的下方，其内部布置有浮力调整水罐14、坐底装置16的回收机构及可弃压载。

潜水器本体1为细长的纺锤形结构。

载人潜水器子艇6的结构为：包括轻外壳606，轻外壳606的前部上方设置有载人球壳601，载人球壳601的顶部为舱口盖602，载人球壳601前方设置有观察窗603，轻外壳606的前部安装有机械手604，轻外壳606的两侧分别安装有主推进器607和辅推进器609，轻外壳606的两侧端面分别安装有艇舷侧框架608；轻外壳606后部上方伸出有脐带缆605。

坐底装置16通过多组支撑架构成，为可回收设备。

本发明的具体结构和个结构的作用为：

本发明主要包括潜水器本体1和载人潜水器子艇6两大部分。

潜水器本体1为细长的纺锤形，高度宽度比较大。

潜水器本体1通过框架分为若干舷间空间，分别为：作业工具和样品储存舱、浮力舱、布放回收舱5、舷外设备舱、舷外蓄电池舱和可弃压载布放舱15，其基本组成示意图如图1所示。

作业工具和样品存储舱搭载作业工具库2和样品存储箱，可通过其顶部的外壳其闭门开启或关闭，为载人潜水器子艇6作业提供支撑；

浮力舱中部布置浮力块3，为潜水器本体1提供浮力，提高浮心，浮力材料至本体外壳间构成压载水舱4，通过注水、吹除实现潜水器的潜浮，为潜水器提供水面干舷和储备浮力；

布放回收舱5主要包括具有喇叭口形的框架结构505、布放回收绞车501、导向地轨504、固定装置503和启闭门502等设备，实现载人潜水器的搭载以及布放回收，其基本组成示意图如图2所示。

舷外设备舱布置有本体液压源11、阀箱8、电箱12、电子罐9、高压气罐10等设备；

舷外蓄电池舱布置舷外蓄电池、推进装置7安装基座等设备，重量较重的舷外蓄电池可有效降低潜水器的重心，从而保证潜水器具有足够的初稳心高；

潜水器本体1最底层可弃压载布放舱15布置浮力调整水罐14、可弃压载以及坐底装置16的回收机构等设备；

潜水器本体1沿环向布置若干推进装置7，可为潜水器的水下垂向运动提供动力，也可实现潜水器本体1的姿态调节。

载人潜水器子艇6主要包括载人球壳601、舱口盖602、观察窗603、机械手604、脐带缆605、主推进器607、艇舷侧框架608、辅推进器609以及与潜水器本体1的回收布放舱相适应的底层轻外壳606组成，其基本组成示意图如图3所示。

载人球壳601内搭载控制台、人员座椅、应急蓄电池、空气再生及大气环境控制系统等设备；轻外壳606内布置有载人潜水器子艇6的浮力调整水罐、纵倾调节水罐、高压气罐、液压源、电子罐、可弃压载等设备；外部搭载机械手、声学设备、光学设备等进行作业观察。

本发明在具体工作过程中：

本发明主要由搭载作业工具和样品存储舱、多个环向推进器、舷外蓄电池、子艇布放回收舱5及其他辅助设备的纺锤形潜水器本体1和搭载载人球壳601、机械手604、观察窗603及声学、光学等观察设备的载人潜水器子艇6构成；通过布放回收舱5对潜水器子艇进行搭载及布放回收。

下潜前，载人潜水器子艇6搭载在本体布放回收舱5中，启闭门502关闭，可回收坐底装置16回收。通过母船搭载到预定海域后，通过压载水舱4注水，实现潜浮；下潜过程中，向浮力调整水罐14注水、垂向推进器(推进装置7)进行推进及姿态调整实现潜水器垂直快速下潜。到达预定海域后，本体通过抛载和浮力调节排水等方式实现悬浮或利用可回收坐底装置16实现坐沉海底。浮力块3布置在潜水器本体1上方，较重的充油蓄电池箱13布置在潜水器本体1底部，保证纺锤形潜水器具备足够的稳性。

艇员通过脐带缆605传递控制信号启动布放回收装置启闭门502，打开固定装置503的机械手爪，布放回收绞车501放缆，载人潜水器子艇6利用主推进器607和辅推进器609运动，与潜水器本体1分离。

离开潜水器本体1后，载人潜水器子艇6通过脐带缆605与布放回收绞车501相连，并为载人潜水器子艇6提供电力和对潜水器本体1的控制信号。小尺寸载人潜水器子艇6可在水下开展深海观察、作业等任务，而不需携带大量保障系统，航行、作业的机动性能得到提升，同时节约能源。载人潜水器子艇6进行作业任务过程中，潜水器本体1处于悬浮或坐底状态。载人潜水器子艇6可通过脐带缆605控制信号开启作业工具和样品存储舱的门，航行至本体顶部作业工具库2和样品存储箱附近，进行作业工具的提取或样品的存储。

作业任务完成后，载人潜水器子艇6应用主推进器607和辅推进器609航行至布放回收舱5附近，通过载人潜水器子艇6的辅推进器609、浮力调节水罐和纵倾调节水罐等方式进行姿态调节，潜水器本体1上的布放回收绞车501收缆，载人潜水器子艇6缓慢进入带有“喇叭口”框架结构505的布放回收舱5内，随后载人潜水器子艇6浮力调节水罐注水，造成微负浮力，随后在载人潜水器子艇6主推进器607和布放回收绞车501的帮助下在导向地轨504上滑行到位，并通过固定装置503的机械手爪对载人潜水器子艇6进行固定，关闭启闭门502，完成载人潜水器子艇6的回收。

回收完成后，潜水器本体1通过抛载、浮力调节水罐14排水、推进装置7产生向上推力等方式实现潜水器的快速上浮，到达水面附近后，通过主压载水舱4排水，使潜水器浮出水面。

在水下如潜水器本体1发生缠绕等情况时，载人潜水器子艇6可与潜水器本体1进行分离，利用其机械手和作业工具进行维修。紧急状况时，载人潜水器子艇6可利用剪切机构剪断脐带缆605，抛除可弃压载，实现应急上浮。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (2)

1.一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，其特征在于：包括潜水器本体(1)和可分离式载人潜水器子艇(6)，所述潜水器本体(1)为细长的纺锤形结构，还包括坐底装置(16)，潜水器本体(1)固定在坐底装置(16)上，在潜水器本体(1)的内部通过框架分为多个舷间空间，从上往下依次为：作业工具储存舱、浮力舱、布放回收舱(5)、舷外设备舱、舷外蓄电池舱和可弃压载布放舱(15)；

所述作业工具储存舱内包括作业工具库(2)和样品储存箱；

浮力舱内布置有浮力块(3)，浮力块(3)外部至潜水器本体(1)的外壳内壁之间形成压载水舱(4)；

布放回收舱(5)的具体结构为：包括具有喇叭口形的框架结构(505)，所述框架结构(505)的顶部安装有布放回收绞车(501)，所述框架结构(505)的下部设置有导向地轨(504)，所述框架结构(505)的两端分别安装有对称的启闭门(502)，所述框架结构(505)两侧的壁面设置有固定载人潜水器子艇(6)的固定装置(503)；

舷外设备舱内放置有液压源(11)，高压气罐(10)、电子罐(9)和阀箱(8)；

舷外蓄电池舱主要布置有充油蓄电池箱(13)和推进装置(7)，其分别固定在安装基座上；

可弃压载布放舱(15)在舷外蓄电池舱的下方，其内部布置有浮力调整水罐(14)、坐底装置(16)的回收机构及可弃压载；所述载人潜水器子艇(6)的结构为：包括轻外壳(606)，所述轻外壳(606)的前部上方设置有载人球壳(601)，所述载人球壳(601)的顶部为舱口盖(602)，所述载人球壳(601)前方设置有观察窗(603)，所述轻外壳(606)的前部安装有机械手(604)，轻外壳(606)的两侧分别安装有主推进器(607)和辅推进器(609)，轻外壳(606)的两侧端面分别安装有艇舷侧框架(608)；所述轻外壳(606)后部上方伸出有脐带缆(605)。

2.如权利要求1所述的一种新型纺锤形分离式子母型深海载人潜水器，其特征在于：所述坐底装置(16)通过多组支撑架构成，为可回收设备。

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