CN111791993A - 一种载人潜水器支持母船 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种载人潜水器支持母船，包括主船体、推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统，主船体依靠推进系统前进，动力定位系统为船舶进行定点作业提供支持，科学调查系统能为载人潜水器提供拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究等功能，信息化系统可在潜水器下潜作业期间及常规调查作业期间，为船舶各设备间信息共享、数据融合提供可靠、先进的手段。本发明能够充分发挥载人潜水器的效能，有效形成载人深潜勘查能力，为载人潜水器的作业维护提供全面、高效、可靠的陆海空支持，充分发挥载人潜水器在深海科考领域的独特优势。

Description

一种载人潜水器支持母船

技术领域

本发明涉及一种载人潜水器支持母船，属于船舶及海洋工程技术领域。。

背景技术

载人潜水器是深海运载、观测和取样的一项重要装备，在发挥科学家现场调查的主观能动性以及深海原位取样、观察观测和地球物理详细勘查等方面具有绝对的技术优势。大深度潜水器到达的范围遍及大陆坡、2000～4000米深的海山、火山口、洋脊以及6000米深的洋底，在地质、沉积物、生物、地球化学和地球物理等方面获得了大量的重要发现。

载人深潜技术是一项系统工程，专用的载人潜水器支持母船是实现潜水器拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究等功能的载体和科研平台，没有专业的载人潜水器支持母船就无法发挥载人潜水器的效能，无法形成载人深潜勘察能力。世界上各个载人深潜技术强国都拥有专门的载人潜水器支持母船。

自“蛟龙号”载人潜水器诞生以来，我国的载人潜水器事业发展迅速，相继开发研制了多型大深度载人潜水器。为保障科研进度，这些潜水器通常会跟随一条改装船进行深海作业，由于改装条件限制，船上往往缺乏专用的载人潜水器支持系统，亟需一种专用的载人潜水器支持母船。

发明内容

本发明的目的是：为载人潜水器提供专用的载人潜水器支持母船，作为为载人潜水器提供拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究等功能的载体和科研平台，以充分发挥载人潜水器在深海科考领域的独特优势。。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种载人潜水器支持母船，其特征在于：包括主船体、推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统，所述推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统设在主船体上，所述推进系统用于推动主船体前进；所述动力定位系统包括主推进系统、首尾推进系统和操作控制系统，操作控制系统控制主推进系统及首尾推进系统在一定范围内控制主船体位置及姿态，为主船体进行定点作业提供支持；所述科学调查系统包括载人潜水器支持系统、甲板通用装备系统、辅助调查装备系统和船载实验系统，为载人潜水器提供拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究，所述信息化系统包括数据中心和作业监控中心，用于在潜水器下潜作业期间及常规调查作业期间实现主船体各设备间信息共享和数据融合。

优选地，所述主船体中前部设有长首楼和上层建筑，主船体尾部区域设有用于停放载人潜水器的潜水器库房、用于布置载人潜水器的布放回收及科学调查设备的露天作业甲板，以及供便携式设备安装的系固点，主船体尾部下方中纵位置设有保持航向稳定性的呆木。

优选地，所述潜水器库房为跃层式设计，潜水器库房内设有运移轨道及轨道车、维护平台和潜水器周边设备，用于载人潜水器的储存、运移和维护保养；所述潜水器库房舷侧设有ROV系统，潜水器库房尾部设有设备进出用的尾部库门，左右舷分别设有舷侧库门；所述潜水器库房内设有供便携式设备安装的系固点，潜水器库房周边区域设有机械维修间、电子维修间、备件间、潜水器补气室和危险品间，用于载人潜水器相关零部件的维护保养和水下作业物品的储藏。

优选地，所述推进系统为双桨电力推进系统，设于主船体的中后部。

优选地，所述推进系统包括发电机组及配电系统、推进电机、推进轴系、螺旋桨和舵，所述推进电机通过弹性连轴节和推进轴系连接螺旋桨带动螺旋桨转动进而推动主船体前进；通过调整舵的方向改变主船体的航向。

优选地，所述推进系统包括发电机组及配电系统、推进电机、全回转推进器和转向机构，所述推进电机通过转向机构和全回转推进器连接，推进电机带动全回转推进器的螺旋桨转动进而推动主船体前进；通过转向机构调整全回转推进器的方向改变主船体的航向。

优选地，所述推进系统包括发电机组及配电系统和集成式全回转推进器，所述集成式全回转推进器集成了推进电机、转向机构和螺旋桨，所述推进电机带动全回转推进器的螺旋桨转动进而推动主船体前进；通过转向机构调整全回转推进器的方向改变主船体的航向。

优选地，所述推进电机采用低速电机。

优选地，所述首尾侧推系统为侧向推进器或全回转推进器。

优选地，所述载人潜水器支持系统包括布放回收系统、作业支持系统和环境保障系统，所述布放回收系统包括尾部专用A型架、运移轨道及轨道车和拖曳绞车；所述作业支持系统包括超短基线/长基线系统、水下通信系统和ROV系统；所述环境保障系统包括全海深单/多波束系统、温盐深取样系统、流速剖面仪、浅地层剖面仪和水下自治航行器。

优选地，所述甲板通用装备系统包括主吊、辅吊、舷侧A型架和绞车。

优选地，所述辅助调查装备系统包括重力仪、磁力仪和专用集装箱系统。

优选地，所述船载实验系统为实验室及仪器设备。

优选地，所述数据中心包括信息采集系统、数据管理系统和业务管理系统；所述作业监控中心包括安全管理系统、综合视频系统和远程交互系统.

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明为根据载人潜水器量身定制的支持母船，在各系统的协作下能为载人潜水器的作业维护提供全面、高效、可靠的陆海空支持，充分发挥载人潜水器在深海科考领域的独特优势。

本发明的采用隔振设计的电力推进系统能够有效降低船上振动噪声及水下辐射噪声，在最大限度地满足依靠声学进行通信和探测任务的船上及水下设备正常工作的低水下噪声要求的同时，也满足人体舒适性要求，显著减轻动力设备的振动噪声对科学家和研究人员的身体、心理、情绪的影响，体现了以人为本的设计理念。

本发明的动力定位系统、科学调查系统及信息化系统紧密围绕载人潜水器作业流程及需求进行设计，除保障潜水器水下作业及船上维护保养外，还能对各种海洋样本做快速实验室检验和保存，大大提高船舶航次利用率。

附图说明

图1为本发明一种载人潜水器支持母船的结构示意图；

图2为潜水器库房布置图；

图3为推进系统布置图；

图4为另外一种推进系统布置图；

图5为另外一种推进系统布置图；

图6为动力定位系统示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

如图1至图6所示，本发明一种载人潜水器支持母船包括主船体、推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统。推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统设在主船体上，主船体依靠推进系统前进，动力定位系统为主船体进行定点作业提供支持，科学调查系统能为载人潜水器提供拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究等功能，信息化系统可在潜水器下潜作业期间及常规调查作业期间，为主船体各设备间信息共享、数据融合提供可靠、先进的手段。

主船体为单体型式，采用全焊接式钢质或钢铝混合结构，主船体中前部设有长首楼1和上层建筑2，上甲板尾部设有潜水器库房3及适当长度的露天作业甲板4，用于布置载人潜水器相关的布放回收及科学调查设备，并设有供便携式设备安装的系固点5。主船体尾部下方中纵位置设有保持航向稳定性的呆木6。

潜水器库房3为跃层式设计，潜水器库房3内布置有运移轨道及轨道车7、维护平台8和潜水器周边设备，用于载人潜水器的储存、运移和维护保养；另潜水器库房3舷侧设有ROV系统9，紧急情况下可对载人潜水器实施水下救援。潜水器库房3尾部和左右舷分别设有设备进出用的尾部库门10和舷侧库门11。潜水器库房3内设有供便携式设备安装的系固点5。潜水器库房3周边区域设有机械维修间13、电子维修间14、备件间15、潜水器补气室16和危险品间17，用于潜水器相关零部件的维护保养和水下作业物品的储藏。

推进系统为双桨电力推进系统，布置在主船体中后部。推进系统主要振动源如发电机组及配电系统17、推进电机18等采用弹性安装以降低振动噪声。电力推进系统可由下列几种型式组成：

(1)由发电机组及配电系统17、推进电机18、弹性联轴节19、推进轴系20、螺旋桨21及舵22组成；

(2)由发电机组及配电系统17、推进电机18、全回转推进器23组成；

(3)由发电机组及配电系统17、集成式全回转推进器24组成。

推进系统的推进电机18采用低速电机，直接通过弹性联轴节19、推进轴系20连接推进器，避免设置齿轮箱带来的振动噪声。

集成式全回转推进器24主要集成了推进电机18、转向机构25和螺旋桨21。

电力推进型式(1)，主船体运行时，由发电机组发电并通过配电系统将电力输送至包括推进电机18在内的各用电设备，推进电机18通过弹性联轴节19和推进轴系20带动螺旋桨21转动，推动主船体前进；通过调整螺旋桨21后方舵22的转动以达到改变主船体航向的目的。

电力推进型式(2)，主船体运行时，由发电机组发电并通过配电系统将电力输送至包括推进电机18在内的各用电设备，推进电机18通过转向机构25与全回转推进器23连接，带动全回转推进器23的螺旋桨21转动，推动主船体前进；全回转推进器23通过其上设置的转向机构25调整全回转推进器23方向以达到改变主船体航向的目的。

电力推进型式(3)，主船体运行时，由发电机组发电并通过配电系统将电力输送至包括集成式全回转推进器24在内的各用电设备，集成式全回转推进器24中集成的推进电机18带动全回转推进器23的螺旋桨21转动，推动主船体前进；其上集成的转向机构25调整全回转推进器23方向以达到改变主船体航向的目的。

动力定位系统包括主推进系统26、首部推进器27、尾部推进器28和操作控制系统29，工作时通过操作控制系统29根据外界风、浪、流的情况按照预定程序自动调整主推进系统26及首部推进器27、尾部推进器28的功率和方向，在一定范围内控制主船体位置及姿态。

动力定位系统的首部推进器27、尾部推进器28可为侧向推进器或全回转推进器23。

科学调查系统包括载人潜水器支持系统、甲板通用装备系统、辅助调查装备系统和船载实验系统。

科学调查系统中的载人潜水器支持系统包括布放回收系统、作业支持系统和环境保障系统。其中布放回收系统包括尾部专用A型架30、运移轨道及轨道车7和拖曳绞车31；作业支持系统包括超短基线/长基线系统32、水下通信系统33和ROV系统9；环境保障系统包括全海深单/多波束系统34、温盐深取样系统35、流速剖面仪36、浅地层剖面仪37、水下自治航行器38等。其中，尾部专用A型架30、运移轨道及轨道车7和拖曳绞车31布置在上甲板尾部露天区域；超短基线/长基线系统32和水下通信系统33布置在主船体首部船底区域，工作时由升降机构送至船底以下23米深度处；全海深单/多波束系统34、流速剖面仪36和浅地层剖面仪37布置在主船体首部船底区域，可采用嵌入式或突出船底式安装；ROV系统9由布放回收设备和ROV本体组成，布置在上甲板潜水器库房3舷侧，可用于水下调查及紧急情况下对载人潜水器实施救援；温盐深取样系统35布置在上甲板中部右舷露天区域，由舷侧A型架41进行布放回收；水下自治航行器38布置在上甲板尾部区域，可采用集装箱安装形式或其他形式。

科学调查系统中的甲板通用装备系统包括主吊39、辅吊40、舷侧A型架41、绞车42等。其中，主吊39、辅吊40、舷侧A型架41布置在尾部甲板露天区域，绞车42布置在上甲板下绞车舱，用于各种有缆设备的布放回收。

科学调查系统中的辅助调查装备系统包括重力仪43、磁力仪44和专用集装箱系统45。重力仪43布置在主船体重心附近，磁力仪44布置在尾部甲板适当区域。专用集装箱系统45布置在尾部露天甲板区域。

科学调查系统中的船载实验系统包括船上的各种实验室及仪器设备46，主要布置在上甲板中部及前部。

信息化系统包括数据中心和作业监控中心。其中，数据中心包括信息采集系统、数据管理系统和业务管理系统；作业监控中心包括安全管理系统、综合视频系统和远程交互系统。信息化系统可以在潜水器下潜作业期间及常规调查设备作业期间，为主船体各设备间信息共享、数据融合提供可靠、先进的手段，为各专业领域人员提供协同一致的工作环境，有效提高载人深潜航次的效率。

本发明载人潜水器支持母船的主要作业流程如下：

(1)母船航渡或没有作业时，载人潜水器停放在潜水器库房3中，并系固好。

(2)在作业前一天，利用全海深单/多波束系统34、温盐深取样系统35、流速剖面仪36、浅地层剖面仪37、重力仪43和磁力仪44进行作业区地形、水文及环境扫测，以供载人潜水器使用。

(3)在作业当天，通过运移轨道及轨道车7将载人潜水器从潜水器库房3移出到尾部专用A型架30下方，载人潜水器由尾部专用A型架30起吊布放入水，同时下放超短基线/长基线系统32、水下通信系统33，用于水下定位及通信；

(4)在载人潜水器作业过程中，母船启动动力定位系统，保持主船体船位在潜水器工作区域附近。

(5)在载人潜水器完成作业返航时，母船航行至载人潜水器浮出海面附近，潜水器浮出海面后，将拖曳绞车31上的缆绳连接至潜水器，启动拖曳绞车31，将潜水器拖曳到尾部专用A型架30起吊点下方，起吊至露天作业甲板4，一次作业任务完成。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (14)

1.一种载人潜水器支持母船，其特征在于：包括主船体、推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统，所述推进系统、动力定位系统、科学调查系统和信息化系统设在主船体上，所述推进系统用于推动主船体前进；所述动力定位系统包括主推进系统(26)、首尾推进系统和操作控制系统(29)，操作控制系统(29)控制主推进系统(26)及首尾推进系统在一定范围内控制主船体位置及姿态，为主船体进行定点作业提供支持；所述科学调查系统包括载人潜水器支持系统、甲板通用装备系统、辅助调查装备系统和船载实验系统，为载人潜水器提供拖航就位、水面支持、作业环境调查和科学研究，所述信息化系统包括数据中心和作业监控中心，用于在潜水器下潜作业期间及常规调查作业期间实现主船体各设备间信息共享和数据融合。

2.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述主船体中前部设有长首楼(1)和上层建筑(2)，主船体尾部区域设有用于停放载人潜水器的潜水器库房(3)、用于布置载人潜水器的布放回收及科学调查设备的露天作业甲板(4)，以及供便携式设备安装的系固点(5)，主船体尾部下方中纵位置设有保持航向稳定性的呆木(6)。

3.如权利要求2所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述潜水器库房(3)为跃层式设计，潜水器库房(3)内设有运移轨道及轨道车(7)、维护平台(8)和潜水器周边设备，用于载人潜水器的储存、运移和维护保养；所述潜水器库房(3)舷侧设有ROV系统(9)，潜水器库房(3)尾部设有设备进出用的尾部库门(10)，左右舷分别设有舷侧库门(11)；所述潜水器库房(3)内设有供便携式设备安装的系固点(5)，潜水器库房(3)周边区域设有机械维修间(13)、电子维修间(14)、备件间(15)、潜水器补气室(16)和危险品间(12)，用于载人潜水器相关零部件的维护保养和水下作业物品的储藏。

4.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述推进系统为双桨电力推进系统，设于主船体的中后部。

5.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述推进系统包括发电机组及配电系统(17)、推进电机(18)、推进轴系(20)、螺旋桨(21)和舵(20)，所述推进电机(18)通过弹性连轴节(19)和推进轴系(20)连接螺旋桨(21)带动螺旋桨(21)转动进而推动主船体前进；通过调整舵(20)的方向改变主船体的航向。

6.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述推进系统包括发电机组及配电系统(17)、推进电机(18)、全回转推进器(23)和转向机构(25)，所述推进电机(18)通过转向机构(25)和全回转推进器(23)连接，推进电机(18)带动全回转推进器(23)的螺旋桨(21)转动进而推动主船体前进；通过转向机构(25)调整全回转推进器(23)的方向改变主船体的航向。

7.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述推进系统包括发电机组及配电系统(17)和集成式全回转推进器(24)，所述集成式全回转推进器(24)集成了推进电机(18)、转向机构(25)和螺旋桨(21)，所述推进电机(18)带动全回转推进器(23)的螺旋桨(21)转动进而推动主船体前进；通过转向机构(25)调整全回转推进器(23)的方向改变主船体的航向。

8.如权利要求5至7任意一项所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述推进电机(18)采用低速电机。

9.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述首尾推进系统包括位于主船体首部的首部推进器(27)和位于主船体尾部的尾部推进器(28)，所述首部推进器(27)和尾部推进器(28)为侧向推进器或全回转推进器(23)。

10.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述载人潜水器支持系统包括布放回收系统、作业支持系统和环境保障系统，所述布放回收系统包括尾部专用A型架(30)、运移轨道及轨道车(7)和拖曳绞车(31)；所述作业支持系统包括超短基线/长基线系统(32)、水下通信系统(33)和ROV系统(9)；所述环境保障系统包括全海深单/多波束系统(34)、温盐深取样系统(35)、流速剖面仪(36)、浅地层剖面仪(37)和水下自治航行器(38)。

11.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述甲板通用装备系统包括主吊(39)、辅吊(40)、舷侧A型架(41)和绞车(42)。

12.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述辅助调查装备系统包括重力仪(43)、磁力仪(44)和专用集装箱系统(45)。

13.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述船载实验系统为实验室及仪器设备(46)。

14.如权利要求1所述的一种载人潜水器支持母船，其特征在于：所述数据中心包括信息采集系统、数据管理系统和业务管理系统；所述作业监控中心包括安全管理系统、综合视频系统和远程交互系统。

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