CN117227948A - 一种新型潜艇水舱设计 - Google Patents

Abstract

潜艇上水舱有：主压载水舱、浮力调整水舱、纵倾平衡水舱、快潜水舱燃油压载水舱等，各种水舱分工合作才能使潜艇在水中任意浮潜、悬停、乃至坐底；本发明涉及一种新型水舱，用于潜艇遇到海底悬崖的自救、海底换气以及超深潜。

Description

一种新型潜艇水舱设计

一种新型潜艇水舱设计，用于潜水艇技术领域。

背景技术

潜艇上浮和下潜分别依靠对压载水舱内水量的控制来进行，而潜艇高压气罐中的气体压强远远大于艇外海水的压强，高压气罐的气体需减压后再输入到压载水舱，在遇到突发情况时不能快速排水。

发明内容

一种新型潜艇水舱设计，主要用于潜艇遇到海底断崖的脱困、海底换气、超深潜；其实施方法为：一：在压载水舱里划分出一部分设立快浮水舱；快浮水舱内设置装有小当量低烈度炸药的爆炸点；遇到海底断崖等险情时系统根据实际情况引爆相应数量的爆炸点，在不伤害艇身的前提下快速排水；快浮水舱在海底中可用于海底换气，其在常规情况下和主压载水舱的用途完全一致；二：设立柔性通气管和耐高压的救生舱；当潜艇需要深潜前艇员进入救生舱，然后通过柔性通气管往艇内各舱室填充高压气体，利用高压气体的压力对抗海水压力；在潜艇下潜过程中一直保持艇内空气压强大于潜艇外的海水压强1～2兆帕，使潜艇耐压壳所受的综合压力为向外的压力。

如图(1)所示：快浮水舱拥有3个有排(进)水口：A、B、C，1个进(出)气口D，在进(出)气口D两侧有多个装有小当量低烈度炸药的爆炸点(1～8)，其炸药当量要求能快速从水舱内排出相应数量的海水而不会对潜艇造成伤害；快浮水舱下方的排(进)水口C上有一个只能向潜艇外打开的舱门E，舱门E在弹簧压力作用下处于常闭状态且不锁死，舱门E可以手动开启，也可以在舱内压力大于艇外海水压力时自动打开；快浮水舱的内外壳均为耐压壳且内层耐压壳进行加固；如图(2)所示：快浮水舱进(出)气口D通往两个位置，一个是高压气罐，另一个是空气舱；此处设立一个空气舱的名称用于描述潜艇上当前所有含有空气的舱室，包括快潜水舱、平衡水舱、密封舱、指挥舱等所有的，只要当前含有空气的所有舱室都被统称为空气舱；潜艇通过通气管从海面上泵入新鲜空气，在经过快浮水舱后可选择输送到高压储气罐或空气舱；空气舱里的所有舱室底部位置都接有一条管道并通往潜艇最底部，并用开关和海水隔开；如图(3)所示：潜艇于耐压壳之外多个位置设有耐高压的救生舱，舱内能提供正常压力的新鲜空气以及食物和水，其中一部分专用救生舱拥有潜艇的一些基本控制功能，在救生舱内可以控制潜艇的上浮下潜、前进后退等的基本动作；救生舱与潜艇的连接是可活动的且埋有炸药，在极端情况下可以像战机弹射座椅一样引爆连接处炸药，强行使救生舱和潜艇快速分离。

当潜艇需要在浅海航行时，把快浮水舱中和快潜水舱同等容量的海水泵入快潜水舱，而快潜水舱中的空气泵入快浮水舱，使快浮水舱内上半部为空气下半部为海水；当潜艇遇到海底悬崖或机械故障快速下沉时，潜艇的加速度传感器在接收到潜艇加速下沉的信号后，潜艇控制系统发出警报的同时计时器开始计时，在计时完成后如果潜艇加速度还是没有恢复到安全数值，且艇员没有手动关闭计时器，控制系统将根据潜艇当前的加速度大小和所在深度计算出需要排出的水量，自动引爆相应数量的爆炸点；爆炸冲击力作用下舱内海水将排(进)水口C的舱门E冲开并排出艇外，爆炸冲击结束后排(进)水口C的舱门E在弹簧和海水压力共同作用下自动关闭；在快浮水舱浮力的作用下潜艇的加速度由向下变为向上；系统控制爆炸点爆炸时潜艇有可能已下潜到接近耐压壳允许的下潜深度，此时炸药产生的冲击波强度显然是大于耐压层所能承受的最大压力，必然会对潜艇艇身造成伤害，所以为保证潜艇安全需对快浮水舱内侧的耐压壳进行加固提高抗压能力；当潜艇在需要在深海处航行前，所有艇员进入救生舱，然后往空气舱内泵入大于艇外海水压强1～2兆帕的高压气体；潜艇上需要事先给非耐压设备安装耐压壳进行保护；当潜艇在深海航行遇到海底悬崖或机械故障导致快速下沉，潜艇的加速度达到警戒值后，控制系统将根据潜艇当前的加速度大小和所在深度计算出需要排出的水量，控制系统单独使用空气舱的空气排水，或是同时使用空气舱和高压储气罐的空气排水。

如图(4)所示：换气前将快浮水舱的一部分海水排到快潜水舱中，而快潜水舱的空气侧被排入快浮水舱以保持潜艇的悬浮状态不变，此时排(进)气口D和开关H处于关闭状态；然后打开快浮水舱排(进)水口C的舱门E使其处于常开状态；此时快浮水舱上部的空气压强和下部的海水压强相等，空气和海水的界面高度保持不变；打开排(进)气口D和通气管道K，空气压缩机通过通气管道K将新鲜空气泵入快浮水舱，进入的新鲜空气使快浮水舱上半部的空气压强变大，快浮水舱内海水水位下降并带动浮力球F向下运动；当浮力球F向下运动到预定位置后，和浮力球F联动的开关H被打开，新鲜空气通过排(进)气口D被泵入高压气罐或空气舱；当海水从通气管倒灌进来时，由于快浮水舱和大海是直通的，所以倒灌的海水将直接流到大海里；而当通气管道空气流入量小于排(进)气口D的进气量时，快浮水舱上部的空气压强变小海水水位将不断上升推动浮力球F向上移动使开关H关闭；当浮力球F和开关H失效时，海水将继续上升并推动浮力球G上浮进而堵住排(进)气口D防止海水进入高压气罐或空气舱；浮力球F和G组成预防海水倒灌的两道安全措施，当然也可在快浮水舱内设置多道冗余设计来预防海水倒灌。

当潜艇需要进行深潜前，各个艇员进入救生舱内；然后潜艇一边下潜一边通过柔性通气管不断给空气舱泵入新鲜空气以保持空气舱内压强比艇外海水压强大1～2兆帕；如图(5)所示：柔性通气管由多节软管1、空气压缩泵2、耐高压的浮力球3和传感器4组成；第一节软管头部和各个空气压缩泵上都绑有耐高压的浮力球3；第一节软管内置有弹性支撑件，当第一节软管所在的深度小于预设的海水深度时软管将在弹性支撑件作用下自动张开，此时海水会最先进入软管内并到达第一个空气压缩泵；当第一节软管头部到达海面后传感器4传回到达海面的信号后，第一个空气压缩泵开始工作将海水泵入到第二节软管，第一节软管内的负压自动将新鲜空气吸入第一节软管并到达第一个空气压缩泵，然后被空气压缩泵泵入第二节软管；之后新鲜空气将顺着各节软管被空气压缩泵逐级加压后输送到快浮水舱；柔性通气管不用时可以像消防水带一样卷起来；只要潜艇耐压壳受到的内外压力差小于耐压壳允许的最大压力，同时空气舱空气压强小于救生舱允许的最大压强，潜艇就能一直安全的下潜；当潜艇受到攻击或因故障等原因导致已无法避免的被动沉入深海时，艇员快速进入救生舱之后打开潜艇下方联通空气舱的管道开关，主动放海水进入潜艇内部使耐压壳内外压强保持一致，从而避免潜艇被海水巨大压力撕碎；在潜艇坐底之后根据潜艇当前条件可放出柔性通气管给潜艇充气自救或等待队友营救；而潜艇下沉深度接近救生舱设计的最大耐压深度时系统将自动引爆预埋的炸药，强行将救生舱和潜艇分离并上浮。

附图说明

图(1)为快浮水舱主视图和左视图；

图(2)为潜艇的气管与各舱室的连接图；

图(3)为救生舱简图；

图(4)为快浮水舱内换气结构；

图(5)为柔性通气管结构；

图(6)实施例参数列表；

具体实施例：为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围；本文所使用的术语″及/或″包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例：假设潜艇悬浮时排水量为10000立方米，耐压壳设计耐压深度为350米；海水断崖层上下密度差为25千克/立方米即潜艇进入海底断崖后丢失的浮力为250吨，需要排水275吨；快潜水舱容积为100立方米，快浮水舱容积为400立方米，空气舱容积为2500立方米；高压气罐容积100立方米耐压40兆帕，救生舱耐压20兆帕；为简化计算这里指定每下降100米深海水压强增加1兆帕；进入海水断崖前后潜艇各参数如图(6)所示。

Claims (4)

1.一种新型潜艇水舱设计：由快浮水舱、柔性通气管和救生舱组成。

2.如权利要求1所述的一种新型潜艇水舱设计，快浮水舱内设有内含炸药的爆炸点，用于快速排水。

3.如权利要求1所述的一种新型潜艇水舱设计，快浮水舱内设有浮力球F和G，浮力球F连通开关H，由海水水位的高低自动控制开关H的导通与关闭；浮力球G通过海水平位的高低自动控制排(进)气口D的导通与关闭，给潜艇提供两道预防海水倒灌的措施。

4.如权利要求1所述的一种新型潜艇水舱设计，在潜艇上设立救生舱，在艇员进入救生舱后由柔性通气管从海面上不断把高压空气泵入潜艇内各舱室，由各舱室内的高压气体向耐压壳施加向外的压力来抵消海水压力，从而提高潜艇下潜深度。