CN111232169B - 一种深海超高压进出舱辅助装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深海超高压进出舱辅助装置及其操作方法，包括载人舱、过渡舱、上舱口盖、下舱口盖、密封圈、平衡阀、压力传感器、舷外电动推杆。本发明相较于现有的装置取消了干式环境和湿式环境的转换过程，能够在湿式环境下将深海样品转移进载人舱。另外，本装置过渡舱舱压和舱容能够主动调节，使得高压海水无需进舱，确保了载人舱的安全性。

Description

一种深海超高压进出舱辅助装置及其操作方法

技术领域

本发明涉及深海载人潜水器辅助设备技术领域，尤其是一种深海超高压进出舱辅助装置及其操作方法。

背景技术

深海载人潜水器在深海环境下的样品进出舱装置，主要包括过渡舱、载人舱、干湿转换系统。在深海高压环境下过渡舱耐压结构受压变形，同时过渡舱内海水被压缩。在样品进舱时，过渡舱内海水压力由高压转变成常压环境，体积发生膨胀；同时过渡舱耐压壳体受外界海水压力也产生结构收缩变形，该过程需要将多出的海水代换进载人舱。另外，干湿转换系统将过渡舱内海水转换到载人舱，该过程要求在载人舱内设置代换水舱。但干湿转换过程会不断占据代换水舱容积，造成代换水舱容积不断减小，导致载人潜水器在水下样品进舱次数受限。

另外，有些深海超高压进出舱装置虽然取消干湿转换系统，只有保留过渡舱，并在过渡舱内设置常压耐压球罐，将过渡舱内海水被动注入常压耐压球罐内以被动平衡调节过渡舱舱压。该方式受制于常压耐压球罐容积固定，单次能平衡调节过渡舱舱压的大小，且总的调节次数有限，同样会进一步限制载人潜水器在水下样品进出舱次数。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海超高压进出舱辅助装置及其操作方法，从而有效的解决了干湿转换代换海水不断占据载人舱舱容、限制装置使用次数的缺陷；取消了干湿转换代换高压海水泵这一关键且不成熟设备，解决了高压海水进载人舱带来的结构穿舱及安全性问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种深海超高压进出舱辅助装置，包括载人舱，所述载人舱的底部中间位置设置有一开口，所述开口处焊接有上围壁，所述上围壁成圆柱形通道结构，所述上围壁上部伸入载人舱中，所述上围壁的外壁面焊接有过渡舱，所述上围壁下部伸入过渡舱中，所述上围壁的底端铰接有可启闭的上舱口盖，所述上舱口盖上有上平衡阀，所述上舱口盖和上平衡阀均位于过渡舱中；

所述过渡舱的一侧壁设置有一出口，所述出口处焊接有下围壁，所述下围壁同样成圆柱形通道结构，所述下围壁的头部铰接有下舱口盖，

所述过渡舱的内壁焊接有下平衡阀和压力传感器；

所述过渡舱上还安装有筒体，所述筒体的下端伸入过渡舱内壁，所述筒体的底部开有流水孔，筒体上端在过渡舱的外部，并采用端盖密封，所述筒体内装配有活塞和往复密封，活塞上铰接有活塞杆，所述活塞杆穿过端盖并连接舷外电动推杆。

其进一步技术方案在于：

过渡舱上安装有多组筒体和舷外电动推杆。

所述上舱口盖垂直焊接在载人舱的底部。

所述下围壁水平焊接在过渡舱上。

所述上舱口盖通过上密封圈与上围壁实现密封。

所述下舱口盖通过下密封圈与下围壁实现密封。

所述上平衡阀和下平衡阀均为电动控制启闭。

一种深海超高压进出舱辅助装置的操作方法，

载人潜水器在水面工况时，过渡舱完成内部注水工作，并保持上舱口盖和上平衡阀的关闭，舷外电动推杆记录并保持零位，活塞处于零位位置；

当载人潜水器向深海下潜时，开启过渡舱上下平衡阀，平衡过渡舱内外海水压力；

当载人潜水器开始深海样品采集并要转移进载人舱内时，因下平衡阀始终保持开启，故可直接开启下舱口盖，样品放入过渡舱内，并关闭下舱口盖和下平衡阀；

操作舷外电动推杆动作带动活塞向过渡舱外部移动，将过渡舱内高压海水吸入筒体内部；

舷外电动推杆记录并保持动作，使得活塞保持在上限位置；

开启上平衡阀，平衡过渡舱与载人舱1之间的舱压；

然后开启上舱口盖，将过渡舱内样品转移至载人舱内，并关闭上舱口盖和上平衡阀；

开启下平衡阀，平衡过渡舱和外界海水压力，然后开启下舱口盖；

舷外电动推杆动作推动活塞至零位，将活塞内海水推出；

舷外电动推杆记录并保持动作，使得活塞保持零位位置；

依次关闭下舱口盖和下平衡阀，

单次作业流程完成。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过载人舱和过渡舱之间的配合工作，可以方便的实现样品在深海超高压环境下进出过渡舱，操作简便、工作可靠性好，安全系数高。

本发明取消了干式环境和湿式环境的转换过程，只保留湿式环境，并能在湿式环境下完成样机进出舱。简化了结构，能够在样品进出过渡舱时通过电动推杆带动活塞主动调节过渡舱内海水压力和容积，且调节次数不受限制。

本发明可以使得过渡舱内的高压海水不进载人舱，且无需在过渡舱内配置高压海水泵向过渡舱外进行泵水，该装置简单安全可行，工作可靠性好。

本发明所述的过渡舱舱压和舱容能够主动调节，使得高压海水无需进舱，确保了载人舱的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中：1、载人舱；2、上围壁；3、上舱口盖；4、上平衡阀；5、上密封圈；6、下平衡阀；7、过渡舱；8、下围壁；9、下舱口盖；10、下密封圈；11、筒体；12、活塞；13、往复密封；14、端盖；15、活塞杆；16、舷外电动推杆；17、压力传感器；18、流水孔。

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所示，本实施例的深海超高压进出舱辅助装置，包括载人舱1，载人舱1的底部中间位置设置有一开口，开口处焊接有上围壁2，上围壁2成圆柱形通道结构，上围壁2上部伸入载人舱1中，上围壁2的外壁面焊接有过渡舱7，上围壁2下部伸入过渡舱7中，上围壁2的底端铰接有可启闭的上舱口盖3，上舱口盖3上有上平衡阀4，上舱口盖3和上平衡阀4均位于过渡舱7中；

过渡舱7的一侧壁设置有一出口，出口处焊接有下围壁8，下围壁8同样成圆柱形通道结构，下围壁8的头部铰接有下舱口盖9，

过渡舱7的内壁焊接有下平衡阀6和压力传感器17；

过渡舱7上还安装有筒体11，筒体11的下端伸入过渡舱7内壁，筒体11的底部开有流水孔18，筒体11上端在过渡舱7的外部，并采用端盖14密封，筒体11内装配有活塞12和往复密封13，活塞12上铰接有活塞杆15，活塞杆15穿过端盖14并连接舷外电动推杆16。

过渡舱7上安装有多组筒体11和舷外电动推杆16。

上舱口盖3垂直焊接在载人舱1的底部。

下围壁8水平焊接在过渡舱7上。

上舱口盖3通过上密封圈5与上围壁2实现密封。

下舱口盖9通过下密封圈10与下围壁8实现密封。

上平衡阀4和下平衡阀6均为电动控制启闭。

本发明所述的进出舱辅助装置的具体结构为：

上围壁2为圆柱型通道并垂直焊接在载人舱1的下部，

过渡舱7焊接连接在上围壁2的下端，

上围壁2底端设置有上舱口盖3，上舱口盖3上有上平衡阀4，上平衡阀4为电动控制启闭。

上舱口盖3铰接在2上围壁底端，并通过上密封圈5与上围壁2实现密封，能在垂直方向启闭。

过渡舱7上设置有下平衡阀6，下平衡阀6为电动控制启闭。

下围壁8为圆柱通道，并水平焊接连接在过渡舱7上。

下舱口盖9铰接在下围壁8上，并通过下密封圈10与下围壁8实现密封，能水平方向启闭。

筒体11焊接在过渡舱7上，筒体11下端伸入过渡舱7内部，筒体11上端采用端盖14密封。

筒体11内装配有活塞12和往复密封13，筒体11下端开有流水孔18，并能够对活塞12向过渡舱7内移动进行限位。

活塞杆15铰接在活塞12上，舷外电动推杆16可推动活塞杆15移动，进而带动活塞12在筒体11内的往复移动。

可根据过渡舱7的舱容和筒体11内部体积关系，在过渡舱7上设置多个筒体11，并配置舷外电动推杆16依次动作带动活塞12在筒体11内往复移动。压力传感器17固定在过渡舱7的内壁上，可实时监测样品进出时过渡舱7内舱压变化。

如图1所示，深海超高压进出舱辅助装置单次作业流程如下：

载人潜水器在水面工况时，过渡舱7完成内部注水工作，并保持上舱口盖3和上平衡阀4的关闭，舷外电动推杆16记录并保持零位，活塞12处于零位位置。

当载人潜水器不断向深海下潜，可开启过渡舱7上电动平衡阀(下平衡阀6)来不断平衡过渡舱7内外海水压力，使得过渡舱7的耐压结构不会发生变形，此时过渡舱7内为高压海水。

当载人潜水器开始深海样品采集并要转移进载人舱1内时，因下平衡阀6始终保持开启，故可直接开启下舱口盖9，样品放入过渡舱7内，并关闭下舱口盖9和下平衡阀6。

操作舷外电动推杆16动作带动活塞12向过渡舱7外部移动，将过渡舱7内高压海水吸入筒体11内部；此时过渡舱7内受深海高压压缩的海水体积膨胀，压力降低直至过渡舱7内的压力传感器17与载人舱1内大气压相等。舷外电动推杆16记录并保持动作，使得活塞12保持在上限位置。

开启上平衡阀4，平衡过渡舱7与载人舱1之间的舱压，由于过渡舱7舱压已经在事先被调节降低与载人舱1一致，故此时过渡舱7内海水不会进入载人舱1。

然后开启上舱口盖3，将过渡舱7内样品转移至载人舱1内，并关闭上舱口盖3和上平衡阀4。

开启下平衡阀6，平衡过渡舱7和外界海水压力，然后开启下舱口盖9。

舷外电动推杆16动作推动活塞12至零位，将活塞12内海水推出；

舷外电动推杆16记录并保持动作，使得活塞12保持零位位置。

依次关闭下舱口盖9和下平衡阀6，单次作业流程完成。

采用上述相同的方法可以继续完成作业流程。

样品在深海超高压环境下进出过渡舱7过程中，过渡舱7内海水压力和容积调节都在载人舱1之外进行，无需将过渡舱7内海水代换进载人舱1。实现了高压海水不进载人舱1，载人舱1无管路穿舱，安全性高。另外，该过程可根据过渡舱7容积与筒体11内容积关系，设置多个筒体11与舷外电动推杆16；通过依此操作舷外电动推杆16可实现在不同过渡舱7大小、不同海水压力(深度)下样品进出舱作业。操作方便，使用灵活、可靠。

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 (8)

1.一种深海超高压进出舱辅助装置，包括载人舱(1)，其特征在于：所述载人舱(1)的底部中间位置设置有一开口，所述开口处焊接有上围壁(2)，所述上围壁(2)成圆柱形通道结构，所述上围壁(2)上部伸入载人舱(1)中，所述上围壁(2)的外壁面焊接有过渡舱(7)，所述上围壁(2)下部伸入过渡舱(7)中，所述上围壁(2)的底端铰接有可启闭的上舱口盖(3)，所述上舱口盖(3)上有上平衡阀(4)，所述上舱口盖(3)和上平衡阀(4)均位于过渡舱(7)中；

所述过渡舱(7)的一侧壁设置有一出口，所述出口处焊接有下围壁(8)，所述下围壁(8)同样成圆柱形通道结构，所述下围壁(8)的头部铰接有下舱口盖(9)，

所述过渡舱(7)的内壁焊接有下平衡阀(6)和压力传感器(17)；

所述过渡舱(7)上还安装有筒体(11)，所述筒体(11)的下端伸入过渡舱(7)内壁，所述筒体(11)的底部开有流水孔(18)，筒体(11)上端在过渡舱(7)的外部，并采用端盖(14)密封，所述筒体(11)内装配有活塞(12)和往复密封(13)，活塞(12)上铰接有活塞杆(15)，所述活塞杆(15)穿过端盖(14)并连接舷外电动推杆(16)。

2.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：过渡舱(7)上安装有多组筒体(11)和舷外电动推杆(16)。

3.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：所述上舱口盖(3)垂直焊接在载人舱(1)的底部。

4.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：所述下围壁(8)水平焊接在过渡舱(7)上。

5.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：所述上舱口盖(3)通过上密封圈(5)与上围壁(2)实现密封。

6.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：所述下舱口盖(9)通过下密封圈(10)与下围壁(8)实现密封。

7.如权利要求1所述的一种深海超高压进出舱辅助装置，其特征在于：所述上平衡阀(4)和下平衡阀(6)均为电动控制启闭。

8.一种利用权利要求1所述的深海超高压进出舱辅助装置的操作方法，其特征在于：

载人潜水器在水面工况时，过渡舱(7)完成内部注水工作，并保持上舱口盖(3)和上平衡阀(4)的关闭，舷外电动推杆(16)记录并保持零位，活塞(12)处于零位位置；

当载人潜水器向深海下潜时，开启过渡舱(7)上下平衡阀(6)，平衡过渡舱(7)内外海水压力；

当载人潜水器开始深海样品采集并要转移进载人舱(1)内时，因下平衡阀(6)始终保持开启，故可直接开启下舱口盖(9)，样品放入过渡舱(7)内，并关闭下舱口盖(9)和下平衡阀(6)；

操作舷外电动推杆(16)动作带动活塞(12)向过渡舱(7)外部移动，将过渡舱(7)内高压海水吸入筒体(11)内部；

舷外电动推杆(16)记录并保持动作，使得活塞(12)保持在上限位置；开启上平衡阀(4)，平衡过渡舱(7)与载人舱(1)之间的舱压；

然后开启上舱口盖(3)，将过渡舱(7)内样品转移至载人舱(1)内，并关闭上舱口盖(3)和上平衡阀(4)；

开启下平衡阀(6)，平衡过渡舱(7)和外界海水压力，然后开启下舱口盖(9)；

舷外电动推杆(16)动作推动活塞(12)至零位，将活塞(12)内海水推出；

舷外电动推杆(16)记录并保持动作，使得活塞(12)保持零位位置；

依次关闭下舱口盖(9)和下平衡阀(6)，

单次作业流程完成。

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