CN117622440A - 一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置及操作方法，包括舱体，其内部艉部位置设置有高压气罐，其一端通过管路安装有一号电磁阀，其另一端伸出有一根总管，总管上分支有三根分支管，其中两根分支管对称安装两组气缸，中间一根分支管通过四号电磁阀连接高压气软管，气缸的活塞杆固定有坐底支撑腿，坐底支撑腿伸出舱体后通过铰链连接坐底板，坐底板的底部设置有孔。通过在深海载人装备的艏艉坐底支撑腿上分别连接气缸，用于实现坐底缓冲，并利用高压气罐内的压缩空气，改变艏艉气缸内的压力，调节气缸活塞的行程，进而调节艏艉支撑腿的高度，以实现深海载人装备在坐底时的姿态调整。

Description

一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置及操作方法

技术领域

本发明涉及深海装备技术领域，尤其是一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置及操作方法。

背景技术

世界上90％面积的海洋水深超过1000米，深海是科学、军事、经济竞争的前沿阵地。随着国家建设海洋强国战略目标的持续推进，目前正加大对1000米以深深海作业平台的研发与投入，以支撑深入开展海洋前沿科学与技术研究。

深海载人装备，如载人潜器、深海作业平台等，稳定悬停会消耗大量能量，通过坐底方式可降低深海长时间作业期间能源消耗，且隐蔽性较好。同时，深海载人装备水下驻留时间长，坐底工况能够为艇员提供更加舒适的工作生活环境。

现役深海载人装备，如蛟龙号、深海勇士号、奋斗者号，都采用结构较为简单可靠的固定式坐底支架，该类坐底装置虽然能够满足基本的坐底功能，但存在以下缺点：

不具备缓冲功能。若着底速度过快，可能对深海载人装备内的人员、设备造成损伤。

不具备姿态调整功能。若海底具有一定坡度，深海载人装备会发生纵倾。倾斜的姿态不利于各类作业的开展以及人员工作生活。

不具备防吸附功能。若深海载人装备坐沉到软质沉积物地基，会存在陷入沉积物中无法离底的风险。

为了弥补上述不足，本发明提出了一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置及操作方法，从而实现着底缓冲、姿态调整、离底防吸附功能。

本发明所采用的技术方案如下：

一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，包括舱体，所述舱体内部艉部位置设置有高压气罐，高压气罐的一端通过管路安装有一号电磁阀，一号电磁阀的入口端与保障船上的空压机相连，高压气罐的另一端伸出有一根总管，总管上分支有三根分支管，第一根分支管依次串联有二号电磁阀、一号减压阀、三号电磁阀和一号缓冲气囊，一号缓冲气囊的输出端连接一号气缸，一号气缸的活塞杆固定有一号坐底支撑腿，一号坐底支撑腿伸出舱体后通过一号铰链连接坐底板；第二根分支管上安装四号电磁阀，四号电磁阀的出口端通过管路分支成一号高压气软管和二号高压气软管，第三根分支管依次串联有五号电磁阀、二号减压阀、六号电磁阀和二号缓冲气囊，二号缓冲气囊的输出端连接二号气缸，二号气缸的活塞杆固定有二号坐底支撑腿，二号坐底支撑腿伸出舱体后通过二号铰链连接坐底板，坐底板的底部设置有孔。

其进一步技术方案在于：

位于舱体内部一号坐底支撑腿上向外延伸有一号支杆，与一号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的一号限位挡板。

位于舱体内部二号坐底支撑腿上向外延伸有二号支杆，与二号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的二号限位挡板。

一号高压气软管和二号高压气软管对称布置。

一号高压气软管和二号高压气软管均伸出舱体后与坐底板内部连通。

所述孔沿着坐底板底面均匀间隔分布。

每个孔设置成圆形或者方形。

一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置的操作方法，包括如下操作流程：

在准备阶段，首先关闭所有电磁阀，将一号电磁阀的入口端与保障船上的空压机相连，打开空压机，打开一号电磁阀，对高压气罐进行补气，补气至设定压力后，关闭一号电磁阀，关闭空压机，断开一号电磁阀与空压机的连接；

坐底前，打开二号电磁阀、五号电磁阀，压缩气体经二号电磁阀、一号减压阀进入艉部的一号缓冲气囊和一号气缸，经五号电磁阀、二号减压阀进入艏部的二号缓冲气囊和二号气缸，使一号坐底支撑腿、二号坐底支撑腿伸出；

坐底时，受深海载人平台在水下的负浮力作用，艏艉的一号气缸、二号气缸内的气缸会带动一号坐底支撑腿、二号坐底支撑腿向上运动，实现坐底缓冲；

当坐底的海底存在坡度时，打开二号电磁阀，压缩空气经二号电磁阀、一号减压阀进入艉部的一号缓冲气囊和一号气缸，使艉部一号坐底支撑腿向外伸出；打开六号电磁阀，艏部的二号缓冲气囊、二号气缸内的压缩空气经六号电磁阀流出，使艏部二号坐底支撑腿向内回收，使深海载人平台在斜坡上仍能维持水平姿态；

调整完毕后，关闭二号电磁阀、六号电磁阀；

离底时，若发生海底沉积物吸附，导致无法离底时，打开四号电磁阀，压缩空气经四号电磁阀和一号高压气软管、二号高压气软管进入坐底板，并经过坐底板内部流道从底部孔流出，对吸附的沉积物进行吹扫，降低吸附力，使深海载人平台能够顺利离底。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在深海载人装备的艏艉坐底支撑腿上分别连接气缸，用于实现坐底缓冲，并利用高压气罐内的压缩空气，改变艏艉气缸内的压力，调节气缸活塞的行程，进而调节艏艉支撑腿的高度，以实现深海载人装备在坐底时的姿态调整。采用底部孔的坐底板结构，并将压缩空气引入坐底板内部，压缩空气经过坐底板内部流道，从底部孔处流出，对吸附在坐底板上的沉积物进行吹扫，降低吸附力，实现防吸附功能。

同时，本发明还具备如下优点：

1)实现了坐底缓冲功能，通过气动系统的设计，采用气缸等气动元件，减小了坐底过程中的冲击，提高了深海载人装备内的人员、设备安全。

2)实现了姿态调整功能，通过艏艉气缸的设计，能够分别控制艏艉坐底支撑腿的伸出与收回，实现了坐底后的姿态调整，抑制纵倾。

3)实现了离底防吸附功能，通过采用内部设有压缩空气流道，底部设有吹扫口的坐底板，并利用压缩空气对吸附的海底沉积物进行吹扫，减小吸附力，有效提高离底能力。

4)坐底腿可完全收回，使深海载人平台具有良好的水动力外形，提高航行效率。

5)气缸配有缓冲气囊，可吸收气缸活塞运动时引起的压力脉动，有利于提高气缸部件使用寿命。同时增大了气缸腔体容积，更方便于气缸压力调节。

6)坐底支撑腿和平台结构上设有挡板进行限位，可以避免在陆上或甲板上坐底时气缸直接受力导致损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的工作状态图。

其中：1、一号电磁阀；2、高压气罐；3、二号电磁阀；4、一号减压阀；5、三号电磁阀；6、一号限位挡板；7、一号缓冲气囊；8、一号气缸；9、四号电磁阀；10、五号电磁阀；11、二号减压阀；12、六号电磁阀；13、二号缓冲气囊；14、二号气缸；15、二号限位挡板；16、一号坐底支撑腿；17、一号铰链；18、一号高压气软管；19、二号高压气软管；20、二号坐底支撑腿；21、二号铰链；22、坐底板；23、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和图2所示，本实施例的姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，包括舱体，舱体内部艉部位置设置有高压气罐2，高压气罐2的一端通过管路安装有一号电磁阀1，一号电磁阀1的入口端与保障船上的空压机相连，高压气罐2的另一端伸出有一根总管，总管上分支有三根分支管，第一根分支管依次串联有二号电磁阀3、一号减压阀4、三号电磁阀5和一号缓冲气囊7，一号缓冲气囊7的输出端连接一号气缸8，一号气缸8的活塞杆固定有一号坐底支撑腿16，一号坐底支撑腿16伸出舱体后通过一号铰链17连接坐底板22；第二根分支管上安装四号电磁阀9，四号电磁阀9的出口端通过管路分支成一号高压气软管18和二号高压气软管19，第三根分支管依次串联有五号电磁阀10、二号减压阀11、六号电磁阀12和二号缓冲气囊13，二号缓冲气囊13的输出端连接二号气缸14，二号气缸14的活塞杆固定有二号坐底支撑腿20，二号坐底支撑腿20伸出舱体后通过二号铰链21连接坐底板22，坐底板22的底部设置有孔23。

位于舱体内部一号坐底支撑腿16上向外延伸有一号支杆，与一号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的一号限位挡板6。

位于舱体内部二号坐底支撑腿20上向外延伸有二号支杆，与二号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的二号限位挡板15。

一号高压气软管18和二号高压气软管19对称布置。

一号高压气软管18和二号高压气软管19均伸出舱体后与坐底板22内部连通。

孔23沿着坐底板22底面均匀间隔分布。

每个孔23设置成圆形或者方形。

实际工作过程中：

在准备阶段，关闭所有电磁阀，将一号电磁阀1的入口端与保障船上的空压机相连，打开空压机，打开一号电磁阀1，对高压气罐2进行补气。补气至设定压力后，关闭一号电磁阀1，关闭空压机，断开一号电磁阀1与空压机的连接。

坐底前，打开二号电磁阀3、五号电磁阀10，压缩气体经二号电磁阀3、一号减压阀4进入艉部的一号缓冲气囊7和一号气缸8，经五号电磁阀10、二号减压阀11进入艏部的二号缓冲气囊13和二号气缸14，使一号坐底支撑腿16、二号坐底支撑腿20伸出。

坐底时，受深海载人平台在水下的负浮力作用，艏艉的一号气缸8、二号气缸14内的气缸会带动一号坐底支撑腿16、二号坐底支撑腿20向上运动，实现坐底缓冲。

当坐底的海底存在坡度时，打开二号电磁阀3，压缩空气经二号电磁阀3、一号减压阀4进入艉部的一号缓冲气囊7和一号气缸8，使艉部一号坐底支撑腿16向外伸出；打开六号电磁阀12，艏部的二号缓冲气囊13、二号气缸14内的压缩空气经六号电磁阀12流出，使艏部二号坐底支撑腿20向内回收，使深海载人平台在斜坡上仍能维持水平姿态，如图2所示。调整完毕后，关闭二号电磁阀3、六号电磁阀12。

离底时，若发生海底沉积物吸附，导致无法离底时，打开四号电磁阀9，压缩空气经四号电磁阀9和一号高压气软管18、二号高压气软管19进入坐底板22，并经过坐底板22内部流道从底部孔23流出，对吸附的沉积物进行吹扫，降低吸附力，使深海载人平台能够顺利离底。

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)

1.一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，包括舱体，其特征在于：所述舱体内部艉部位置设置有高压气罐(2)，高压气罐(2)的一端通过管路安装有一号电磁阀(1)，一号电磁阀(1)的入口端与保障船上的空压机相连，高压气罐(2)的另一端伸出有一根总管，总管上分支有三根分支管，第一根分支管依次串联有二号电磁阀(3)、一号减压阀(4)、三号电磁阀(5)和一号缓冲气囊(7)，一号缓冲气囊(7)的输出端连接一号气缸(8)，一号气缸(8)的活塞杆固定有一号坐底支撑腿(16)，一号坐底支撑腿(16)伸出舱体后通过一号铰链(17)连接坐底板(22)；第二根分支管上安装四号电磁阀(9)，四号电磁阀(9)的出口端通过管路分支成一号高压气软管(18)和二号高压气软管(19)，第三根分支管依次串联有五号电磁阀(10)、二号减压阀(11)、六号电磁阀(12)和二号缓冲气囊(13)，二号缓冲气囊(13)的输出端连接二号气缸(14)，二号气缸(14)的活塞杆固定有二号坐底支撑腿(20)，二号坐底支撑腿(20)伸出舱体后通过二号铰链(21)连接坐底板(22)，坐底板(22)的底部设置有孔(23)。

2.如权利要求1所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：位于舱体内部一号坐底支撑腿(16)上向外延伸有一号支杆，与一号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的一号限位挡板(6)。

3.如权利要求1所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：位于舱体内部二号坐底支撑腿(20)上向外延伸有二号支杆，与二号支杆对应位置的舱体内部设置有直角形的二号限位挡板(15)。

4.如权利要求1所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：一号高压气软管(18)和二号高压气软管(19)对称布置。

5.如权利要求1所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：一号高压气软管(18)和二号高压气软管(19)均伸出舱体后与坐底板(22)内部连通。

6.如权利要求1所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：所述孔(23)沿着坐底板(22)底面均匀间隔分布。

7.如权利要求6所述的一种姿态可调的深海气动坐底缓冲装置，其特征在于：每个孔(23)设置成圆形或者方形。

8.一种如权利要求1所述的姿态可调的深海气动坐底缓冲装置的操作方法，其特征在于：包括如下操作流程：

在准备阶段，首先关闭所有电磁阀，将一号电磁阀(1)的入口端与保障船上的空压机相连，打开空压机，打开一号电磁阀(1)，对高压气罐(2)进行补气，补气至设定压力后，关闭一号电磁阀(1)，关闭空压机，断开一号电磁阀(1)与空压机的连接；

坐底前，打开二号电磁阀(3)、五号电磁阀(10)，压缩气体经二号电磁阀(3)、一号减压阀(4)进入艉部的一号缓冲气囊(7)和一号气缸(8)，经五号电磁阀(10)、二号减压阀(11)进入艏部的二号缓冲气囊(13)和二号气缸(14)，使一号坐底支撑腿(16)、二号坐底支撑腿(20)伸出；

坐底时，受深海载人平台在水下的负浮力作用，艏艉的一号气缸(8)、二号气缸(14)内的气缸会带动一号坐底支撑腿(16)、二号坐底支撑腿(20)向上运动，实现坐底缓冲；

当坐底的海底存在坡度时，打开二号电磁阀(3)，压缩空气经二号电磁阀(3)、一号减压阀(4)进入艉部的一号缓冲气囊(7)和一号气缸(8)，使艉部一号坐底支撑腿(16)向外伸出；打开六号电磁阀(12)，艏部的二号缓冲气囊(13)、二号气缸(14)内的压缩空气经六号电磁阀(12)流出，使艏部二号坐底支撑腿(20)向内回收，使深海载人平台在斜坡上仍能维持水平姿态；

调整完毕后，关闭二号电磁阀(3)、六号电磁阀(12)；

离底时，若发生海底沉积物吸附，导致无法离底时，打开四号电磁阀(9)，压缩空气经四号电磁阀(9)和一号高压气软管(18)、二号高压气软管(19)进入坐底板(22)，并经过坐底板(22)内部流道从底部孔(23)流出，对吸附的沉积物进行吹扫，降低吸附力，使深海载人平台能够顺利离底。