CN113479310B - 一种潜水器水下应急自救装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种潜水器水下应急自救装置，包括载人潜水器框架，所述载人潜水器框架上焊接有间隔的安装支架，所述安装支架上通过紧固件固定有浮标单元，所述载人潜水器框架上还通过支撑部件固定有气囊存放筐；气囊存放筐位于浮标单元的正下方；本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在载人潜水器的框架上安装浮标单元、气囊单元和气囊存放筐，当发生危险时，各个部件之间的配合工作可以方便的实现载人潜水器自动上浮的功能，脱离水下危险环境，大大提高了载人潜水器的安全性能。

Description

一种潜水器水下应急自救装置

技术领域

本发明涉及救生装置技术领域，尤其是一种潜水器水下应急自救装置。

背景技术

载人潜水器是运载科学家、工程技术人员和各种电子装置、特种设备快速、精确地达到各种深海复杂环境，进行高效的勘探、科学考察和开发作业的装备，是海洋探查和资源开发利用不可或缺的装备。

载人潜水器在作业过程中存在无法上浮返回至水面的风险，直接威胁到潜航员和潜水器自身的安全，并造成巨大的损失。

目前，随着载人潜水器技术的快速发展，针对上述风险，载人潜水器配置了等多种应急手段，主要以应急压载抛弃、电池箱抛弃、机械手抛弃等载荷抛弃为主，使潜水器自身重量减小，产生浮力—重力差，使潜水器上浮。采取载荷抛弃的自救方式相对成熟，但电池、机械手等设备价格昂贵，这使得采取载荷抛弃的自救方式成本较高，且一旦载人潜水器上述应急手段失灵而无法上浮，那么只能等待水面支持母船提供他救。

在他救方面，现有技术中，常用的救生艇，可对潜艇艇内人员实施救援，最大救援深度不超过650米，而载人潜水器的作业深度一般不小于1000米，在大深度载人潜水器水下救援方面还未有相关成熟的技术与经验。

如现有技术中的一种采用电力驱动的载人潜水器应急救援装置，利用浮标带动缆绳至水面，然后通过水面绞车将潜水器上拉至水面，实现潜水器的救援。再如一种潜水器水下应急救援装置，通过带机械手的救援潜水器携带快速对接母头为失事潜水器提供额外的浮力，实现潜水器上浮至水面。上述两种装置虽然均可实现载人潜水器的救援，但上述两种装置在救援过程中，失事载人潜水器均要在水下长时间等待，由于载人潜水器携带的能源、氧气量、物资等有限，救援时效性是救援的关键，而上述两种装置在载人潜水器失事后的搜索、他救装备的救援实施等方面均需要消耗大量时间，不利于载人潜水器的救援。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种潜水器水下应急自救装置，从而可以方便的实现载人潜水器失事后的应急自救功能，响应速度快，使潜水器迅速上浮至水面，脱离水下危险环境，大幅缩短救援响应时间，提高救援的时效性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种潜水器水下应急自救装置，包括载人潜水器框架，所述载人潜水器框架上焊接有间隔的安装支架，所述安装支架上通过紧固件固定有浮标单元，所述载人潜水器框架上还通过支撑部件固定有气囊存放筐；

气囊存放筐位于浮标单元的正下方；

浮标单元的安装结构为：浮力块，所述浮力块的上部开有凹坑，所述凹坑内安装充气装置，所述浮力块的顶面配合安装有浮标盖板，所述浮标盖板上表面安装有频闪灯和依星示位器；所述浮力块的底部设置有与凹坑连通的凹槽，所述凹槽内部固定有凹槽连接板，所述凹槽内安装爆炸螺栓，所述爆炸螺栓的一端与凹槽连接板固定，另一端与安装支架固定；

气囊存放筐的安装结构为：气囊存放筐内底面固定有支板，支板的上方放置气囊下连接板，还包括设置在浮力块底面的气囊上连接板，所述气囊上连接板和气囊下连接板之间安装柔性气囊，所述气囊上连接板的上表面设置充气接头，所述充气接头与充气装置连通；

气囊下连接板的底面设置有缆绳吊耳。

所述载人潜水器框架上设置有起吊点，所述缆绳吊耳通过凯夫拉缆绳与起吊点。

其进一步技术方案在于：

所述浮力块呈长方体结构。

所述浮标盖板的表面设置有均匀间隔的透气孔。

所述浮标盖板上开有安装频闪灯和依星示位器的设备安装孔。

所述气囊存放筐侧板和底部均设有透水孔。

所述浮力块的底部设置有透水孔。

所述充气装置的结构为：包括安装在凹坑内的高压空气瓶、充气控制罐、蓄电池罐和充气阀组，高压空气瓶内存储高压压缩空气，高压空气瓶通过管路连接至充气阀组，充气阀组内设有压力传感器，在控制气囊充气的同时监控气囊内的压力变化，充气控制罐内设置触发器和充气控制单元，充气控制罐通过缆线分别与爆炸螺栓和充气阀组连接，触发器接收爆炸螺栓传递过来的电信号；凹坑的底部设置有两个通孔，其中一个通孔通过安装充气管路，充气管路将充气阀组与充气接头连通，另一个通孔内安装柔性气囊的单向排气阀。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在载人潜水器的框架上安装浮标单元、气囊单元和气囊存放筐，当发生危险时，各个部件之间的配合工作可以方便的实现载人潜水器自动上浮的功能，脱离水下危险环境，大大提高了载人潜水器的安全性能。

本发明可实现载人潜水器失事后的应急自救，响应速度快，使潜水器迅速上浮至水面，脱离水下危险环境，大幅缩短救援响应时间，提高救援的时效性。

本发明有效降低了他救的不确定性，救援成功率高。

本发明无需抛弃任何载荷，可重复使用，救援成本相对较低。

附图说明

图1为本发明安装在载人潜水器框架上的结构示意图。

图2为本发明浮标单元的结构示意图。

图3为本发明浮标单元的爆炸图。

图4为本发明的内部结构示意图。

图5为本发明的侧视图。

图6为本发明应急自救的状态图。

其中：1、载人潜水器框架；2、起吊点；3、凯夫拉缆绳；4、浮标单元；5、充气控制罐；6、高压空气瓶；7、蓄电池罐；8、气囊存放筐；9、凹槽连接板； 10、爆炸螺栓；11、安装支架；12、充气阀组；13、充气管路；14、柔性气囊； 15、气囊下连接板；16、支板；17、单向排气阀；18、气囊上连接板；19、充气接头；20、缆绳吊耳。

401、浮力块；402、浮标盖板；403、频闪灯；404、依星示位器；405、凹坑。

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6所示，本实施例的潜水器水下应急自救装置，包括载人潜水器框架1，载人潜水器框架1上焊接有间隔的安装支架11，安装支架11上通过紧固件固定有浮标单元4，载人潜水器框架1上还通过支撑部件固定有气囊存放筐8；

气囊存放筐8位于浮标单元4的正下方；

浮标单元4的安装结构为：浮力块401，浮力块401的上部开有凹坑405，凹坑405内安装充气装置，浮力块401的顶面配合安装有浮标盖板402，浮标盖板402上表面安装有频闪灯403和依星示位器404；浮力块401的底部设置有与凹坑405连通的凹槽，凹槽内部固定有凹槽连接板9，凹槽内安装爆炸螺栓10，爆炸螺栓10的一端与凹槽连接板9固定，另一端与安装支架11固定；

气囊存放筐8的安装结构为：气囊存放筐8内底面固定有支板16，支板16 的上方放置气囊下连接板15，还包括设置在浮力块401底面的气囊上连接板18，气囊上连接板18和气囊下连接板15之间安装柔性气囊14，气囊上连接板18 的上表面设置充气接头19，充气接头19与充气装置连通；

气囊下连接板15的底面设置有缆绳吊耳20。

载人潜水器框架1上设置有起吊点2，缆绳吊耳20通过凯夫拉缆绳3与起吊点2。

浮力块401呈长方体结构。

浮标盖板402的表面设置有均匀间隔的透气孔。

浮标盖板402上开有安装频闪灯403和依星示位器404的设备安装孔。

气囊存放筐8侧板和底部均设有透水孔。

浮力块401的底部设置有透水孔。

充气装置的结构为：包括安装在凹坑405内的高压空气瓶6、充气控制罐5、蓄电池罐7和充气阀组12，高压空气瓶6内存储高压压缩空气，高压空气瓶6 通过管路连接至充气阀组12，充气阀组12内设有压力传感器，在控制气囊充气的同时监控气囊内的压力变化，充气控制罐5内设置触发器和充气控制单元，充气控制罐5通过缆线分别与爆炸螺栓10和充气阀组12连接，触发器接收爆炸螺栓10传递过来的电信号；凹坑405的底部设置有两个通孔，其中一个通孔通过安装充气管路13，充气管路13将充气阀组12与充气接头19连通，另一个通孔内安装柔性气囊14的单向排气阀17。

本发明的具体结构和功能如下：

主要包括浮标单元4、气囊单元和气囊存放筐8。

其中，气囊单元包括气囊和充气装置，本发明通过安装支架11与载人潜水器框架1固定连接。

浮标单元4包括浮力块401、浮标盖板402、频闪灯403和依星示位器404。

其中浮力块401上部中空，设置一个凹坑405，为气囊单元中的充气装置提供安装空间，浮力块401底部设有透水孔，浮标单元4顶部设有浮标盖板402，浮标盖板402表面设有透气孔和设备安装孔，频闪灯403和依星示位器404通过设备安装孔安装在浮标盖板402上，当浮标单元4漏出水面时，依星示位器 404即可向母船发射信号，提供潜水器当前的水面位置信息，频闪灯403可向母船提供光信号，引导母船靠近；浮力块401底部设有凹槽，凹槽内部设有凹槽连接板9，凹槽连接板9通过螺栓与浮力块401紧固连接；爆炸螺栓10可爆炸分离的两段螺栓体中，一端螺栓体锁紧在凹槽连接板9上，另一端螺栓体锁紧在载人潜水器框架1上的安装支架11上。

气囊存放筐8通过支撑部件(图中未画出)固定在载人潜水器框架1上，气囊存放筐8侧板和底部均设有透水孔，气囊存放筐8底部设置支板16。

气囊单元包括气囊和充气装置，其中，气囊包括柔性气囊14、气囊上连接板18和气囊下连接板15；

充气装置包括充气控制罐5、高压空气瓶6、蓄电池罐7、充气阀组12、充气管路13和充气接头19。

气囊充气装置布置安装在浮力块401内部，各部分通过缆线和管路连接，高压空气瓶6内存储高压压缩空气，通过管路连接至充气阀组12，充气阀组12 设有压力传感器，在控制气囊充气的同时监控气囊内的压力变化，充气控制罐 5内设置触发器和充气控制单元，充气控制罐5通过缆线分别与爆炸螺栓10和充气阀组12连接，触发器用于接收爆炸螺栓10传递过来的电信号，触发充气控制单元启动，充气控制单元可根据预设的控制程序自主控制充气阀组12完成对柔性气囊14的充气。蓄电池罐7内设置蓄电池组，用于对充气控制罐5中的控制单元、浮标单元4中的频闪灯403和依星示位器404供电。

柔性气囊14折叠后存放在气囊存放筐8内部，气囊上连接板18设有充气接头19，通过充气管路13与充气阀组12连接，气囊下连接板15底部设有缆绳吊耳20，缆绳吊耳20通过凯夫拉缆绳3与起吊点2连接，浮力块401底部设有导缆槽，凯夫拉缆绳3从中穿过，引入至气囊存放筐8内，并最终连接至缆绳吊耳20。气囊下连接板15下表面搁置在支板16的上表面上，使缆绳吊耳 20悬空，保证柔性气囊14存放的平稳性。

本发明的具体运行过程为：

当载人潜水器失事无法正常上浮至水面后，载人舱内的潜航员启动开关为爆炸螺栓10通电引爆，爆炸螺栓10在凹槽连接板9和安装支架11之间的螺栓体部分会断裂为两段，浮标单元4在浮力块401提供的正浮力的作用下向上运动，并逐渐将气囊从气囊存放筐8内牵引出来，在爆炸螺栓10通电引爆的同时，电信号通过缆线传递至充气控制罐5内的触发器，触发充气控制单元启动，自主控制充气阀组12向柔性气囊14内充气，当柔性气囊14内的压力大于环境压力时，柔性气囊14通过单向排气阀17进行放气保护，保持柔性气囊14内外压力的平衡。充气控制罐5中的充气控制单元接收充气阀组12内的压力传感器反馈的柔性气囊14内的压力，当柔性气囊14内的压力稳定后，充气控制罐5中的充气控制单元控制充气阀组12停止向柔性气囊14充气。气囊充气后产生额外的正浮力，通过凯夫拉缆绳3带动载人潜水器上浮至水面，在上浮过程中，环境压力逐渐减小，柔性气囊14内的压力大于环境压力，柔性气囊14通过单向排气阀17进行放气保护，如此反复，保持柔性气囊14在潜水器上浮过程中的内外压力平衡。潜水器上浮至水面后，浮标漏出水面，依星示位器404向母船发射当前位置信息，母船接收到信息后，向潜水器方向行进，当行进到一定距离后，即可接收到频闪灯403的光源信号，引导母船向潜水器靠近，实现载人潜水器的及时救援。

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 (5)

1.一种潜水器水下应急自救装置，其特征在于：包括载人潜水器框架(1)，所述载人潜水器框架(1)上焊接有间隔的安装支架(11)，所述安装支架(11)上通过紧固件固定有浮标单元(4)，所述载人潜水器框架(1)上还通过支撑部件固定有气囊存放筐(8)；

气囊存放筐(8)位于浮标单元(4)的正下方；

浮标单元(4)的安装结构为：浮力块(401)，所述浮力块(401)的上部开有凹坑(405)，所述凹坑(405)内安装充气装置，所述浮力块(401)的顶面配合安装有浮标盖板(402)，所述浮标盖板(402)上表面安装有频闪灯(403)和依星示位器(404)；所述浮力块(401)的底部设置有与凹坑(405)连通的凹槽，所述凹槽内部固定有凹槽连接板(9)，所述凹槽内安装爆炸螺栓(10)，所述爆炸螺栓(10)的一端与凹槽连接板(9)固定，另一端与安装支架(11)固定；

气囊存放筐(8)的安装结构为：气囊存放筐(8)内底面固定有支板(16)，支板(16)的上方放置气囊下连接板(15)，还包括设置在浮力块(401)底面的气囊上连接板(18)，所述气囊上连接板(18)和气囊下连接板(15)之间安装柔性气囊(14)，所述气囊上连接板(18)的上表面设置充气接头(19)，所述充气接头(19)与充气装置连通；

气囊下连接板(15)的底面设置有缆绳吊耳(20)，

所述载人潜水器框架(1)上设置有起吊点(2)，所述缆绳吊耳(20)通过凯夫拉缆绳(3)与起吊点(2)；

所述充气装置的结构为：包括安装在凹坑(405)内的高压空气瓶(6)、充气控制罐(5)、蓄电池罐(7)和充气阀组(12)，高压空气瓶(6)内存储高压压缩空气，高压空气瓶(6)通过管路连接至充气阀组(12)，充气阀组(12)内设有压力传感器，在控制气囊充气的同时监控气囊内的压力变化，充气控制罐(5)内设置触发器和充气控制单元，充气控制罐(5)通过缆线分别与爆炸螺栓(10)和充气阀组(12)连接，触发器接收爆炸螺栓(10)传递过来的电信号；凹坑(405)的底部设置有两个通孔，其中一个通孔通过安装充气管路(13)，充气管路(13)将充气阀组(12)与充气接头(19)连通，另一个通孔内安装柔性气囊(14)的单向排气阀(17)；所述浮标盖板(402)上开有安装频闪灯(403)和依星示位器(404)的设备安装孔；

工作时，当载人潜水器失事无法正常上浮至水面后，载人舱内的潜航员启动开关为爆炸螺栓(10)通电引爆，爆炸螺栓(10)在凹槽连接板(9)和安装支架(11)之间的螺栓体部分会断裂为两段，浮标单元(4)在浮力块(401)提供的正浮力的作用下向上运动，并逐渐将气囊从气囊存放筐(8)内牵引出来，在爆炸螺栓(10)通电引爆的同时，电信号通过缆线传递至充气控制罐(5)内的触发器，触发充气控制单元启动，自主控制充气阀组(12)向柔性气囊(14)内充气，当柔性气囊(14)内的压力大于环境压力时，柔性气囊(14)通过单向排气阀(17)进行放气保护，保持柔性气囊(14)内外压力的平衡，充气控制罐(5)中的充气控制单元接收充气阀组(12)内的压力传感器反馈的柔性气囊(14)内的压力，当柔性气囊(14)内的压力稳定后，充气控制罐(5)中的充气控制单元控制充气阀组(12)停止向柔性气囊(14)充气，气囊充气后产生额外的正浮力，通过凯夫拉缆绳(3)带动载人潜水器上浮至水面，在上浮过程中，环境压力逐渐减小，柔性气囊(14)内的压力大于环境压力，柔性气囊(14)通过单向排气阀(17)进行放气保护，如此反复，保持柔性气囊(14)在潜水器上浮过程中的内外压力平衡，潜水器上浮至水面后，浮标漏出水面，依星示位器(404)向母船发射当前位置信息，母船接收到信息后，向潜水器方向行进，当行进到一定距离后，即可接收到频闪灯(403)的光源信号，引导母船向潜水器靠近，实现载人潜水器的及时救援。

2.如权利要求1所述的一种潜水器水下应急自救装置，其特征在于：所述浮力块(401)呈长方体结构。

3.如权利要求1所述的一种潜水器水下应急自救装置，其特征在于：所述浮标盖板(402)的表面设置有均匀间隔的透气孔。

4.如权利要求1所述的一种潜水器水下应急自救装置，其特征在于：所述气囊存放筐(8)侧板和底部均设有透水孔。

5.如权利要求1所述的一种潜水器水下应急自救装置，其特征在于：所述浮力块(401)的底部设置有透水孔。

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