CN1843841A - 用于氦氧潜水培训的装置及其培训控制程序 - Google Patents

Abstract

一种用于氦氧潜水培训的装置及其培训控制程序，该装置包括设有水舱的甲板舱组，潜水钟(人员转运舱)，生命保障部分的生命支持系统、卫生系统、消防系统、气体分析系统、热水系统，通讯系统，舱压自动控制系统，潜水钟吊放液压系统，压缩机和贮气系统和配电及应急发电系统；利用本发明的装置及其培训控制程序进行潜水员培训，不但保证了安全，而且水舱加压使用空气，减压过程中减压到55m后不再使用氦氧混合气，从而极大地节省了价格昂贵的氦氧混合气。该装置及训练程序能使潜水员熟悉加压舱的构造和操作，掌握实施氦氧潜水的实操过程，并对氦氧潜水的实施和减压都有感性认识，该装置及程序经使用证明是安全，经济和可操作性强的。

Description

用于氦氧潜水培训的装置及其培训控制程序

技术领域

本发明涉及潜水装置技术，特别是涉及一种用于潜水员培训的装置及其培训控制程序。

背景技术

我国从事潜水作业的人员逾万人，其中许多人未经过正规的训练，很难适应日益发展的潜水事业和高难度技术工作的要求。随着国民经济建设的发展或海洋石油，天然气的勘探、开采，对大深度潜水作业服务的需求也愈来愈多。而潜水员在进行潜水作业，特别是大深度潜水作业前，如不熟悉加压舱的构造和操作，没有掌握实施氦氧潜水的程序，就很难保证潜水作业的可靠操作和安全。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能保证安全的，经济性和可操作性强的，有很大实用价值的用于氦氧潜水培训的装置及其培训控制程序。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于氦氧潜水培训的装置，包括设有水舱的甲板舱组，潜水钟(人员转运舱)，生命保障部分的生命支持系统、卫生系统、消防系统、气体分析系统、热水系统，通讯系统，舱压自动控制系统，潜水钟吊放液压系统，压缩机和贮气系统和配电及应急发电系统。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种用于氦氧潜水培训的计算机控制程序，其步骤如下：

A)经提示数名潜水员结伴，着装(不戴头盔或面罩、不佩腰铅)后通过过渡舱进入水舱，控制舱压自动控制系统，用空气加压到50m，加压时间7min；

B)提示潜水员佩腰铅、互戴头盔或面罩，从舱壁阀门呼吸水面供给的氦氧混合气(氧浓度18％)，控制舱压自动控制系统，继续用空气加压到90m，加压时间5min；

C)当加压到90m后，提示潜水员轮流到水舱水下工作，控制舱压自动控制系统及热水系统，使水舱水深3m，水温16℃，水下工作时间60min(包括加压到90m所用的12min)；

D)提示潜水员水下工作完毕，开始执行减压程序。

在步骤D)中控制舱压自动控制系统和生命支持系统，执行所述减压程序的步骤如下：

a)减压开始，先用4min减压到第一停留站55m，减压到第一停留站过程中提示潜水员仍用头盔或面罩呼吸氦氧混合气；

b)减压到55m停留站后，提示潜水员卸头盔或面罩，呼吸介质改为水舱内的压缩空气；在55m停留站停留5min，期间提示潜水员可以卸腰铅和装具；

c)减压到第二停留站50m后，提示潜水员可以返回居住舱内继续减压；

d)各后续停留站的深度和停留时间见本说明书实施例中的表2，各停留站的移行时间均为1min；

e)减压到18m停留站后，提示潜水员用面罩间歇吸氧，直至减压出舱；减压总时间为360min。

本发明提供的用于氦氧潜水潜水员培训的装置及其培训控制程序的有益效果：利用本发明的装置及其培训控制程序进行潜水员培训，不但保证了安全，而且水舱加压使用空气，减压过程中减压到55m后不再使用氦氧混合气，从而极大地节省了价格昂贵的氦氧混合气。该装置及训练程序有很大的实用价值，能使潜水员熟悉加压舱的构造和操作，掌握实施氦氧潜水的实操过程，并对氦氧潜水的实施和减压都有感性认识，该装置及程序经使用证明是安全，经济和可操作性强的。

附图说明

图1是本发明实施例的培训装置的结构示意图；

图2是本发明实施例的甲板舱组配置的结构示意图；

图3是本发明实施例中舱压自动控制系统流程图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

本发明的用于氦氧潜水潜水员培训的装置的结构参见图1所示，包括设有水舱的甲板舱组，潜水钟(人员转运舱)，生命保障部分的生命支持系统9、卫生系统、消防系统、气体分析系统14、设有热水贮罐6的热水系统12，通讯系统，舱压自动控制系统5，潜水钟吊放液压系统7，设有贮气罐8的压缩机和贮气系统10和配电及应急发电系统11。

一、甲板舱组

参见图2所示，甲板舱组由一只双舱和一只居住舱31呈丁字连接而成，连接顺序为主舱33-过渡舱32(进口闸)-居住舱31，过渡舱32顶部有门，可与潜水钟34对接，其配置情况的技术特性见表1。

             表1  甲板舱组的技术特性

	主舱	过渡舱	居住舱	潜水钟
					工作压力(MPa)	3.1	3.1	3.1	内外3.1
内径(m)	2.05	2.05	1.95	1.8

长度(m)	3.20	2.20	5.27
					容积(m3)	7.96	5.60	14.12	3.10
递物筒(只)	1	0	1	0
					观察窗(只)	4	3	7	8
外照明(只)	3	2	3	1
					电视摄像头(只)	1	1	1	0
二氧化碳净化器	2	1	2	1
					呼吸面罩(只)	4	4	6	2
内部设施	床4张	面盆、便桶、淋浴。凳2只	床6张，桌2只，橱1只	凳2只

主舱33、过渡舱32和居住舱31内均有用热水加热的舱内加热盘管，各舱内均装有本舱的压力表和邻近舱室的压力表。各舱外都包有50mm厚的玻璃棉，增强其绝热性能，其外再敷以0.5mm厚的不锈钢护罩，不仅美观，而且防止海水锈蚀。图2中21~28所示八只气密门上都装有单向阀和平衡阀。主舱33有19芯贯穿舱壁的密封接线柱一只，可供生理测试、医学监护和通讯使用。主舱33、居住舱31和进口阀还设置了供给24V电的密封接线柱；主舱33和居住舱31分别设有递物筒A，潜水钟34设二气密门29、30。

二、潜水钟

潜水钟外部有2只16L氧气瓶和8只混合气瓶(7只16L，1只10L)，工作压力均为20MPa，并有压力指示表。潜水员在潜水钟内可通过观察窗读取表压值。

潜水钟外部有2只可解脱的压载重物，钟内有解脱机械扳手。在应急时可将压载重物抛掉，使潜水钟自由上浮。潜水钟顶部有一提升接头，两边有硬臂，通过导索与锚缆导索相连，并有一个速脱装置以解脱导索。潜水钟四周装有保护环。潜水钟内还有一台手摇绞车，供潜水员开关潜水钟内、外门及提吊重物用。

潜水钟脐带由四根气管、一根热水管和三根电缆组成。四根气管为：主供气管、水面控制排气管、钟内压力管和钟外压力测深管。一根热水管为潜水钟内供应钟内加热及潜水员热水加热式潜水服用的热水。三根电缆分别用于通讯、动力和照明。四芯的通讯电缆分别供潜水钟内喇叭及两名潜水员耳机用。动力电缆供以24V电源，驱动钟内二氧化碳净气器和热水加热器的风扇马达。220V交流电照明电缆供3只1000W卤素灯，其中1只为潜水钟的外照明，2只为水下作业照明。

三、生命支持系统9

培训装置亦可将生命保障系统的设备和功能予以细化，分为生命支持系统9、供水和排污系统、灭火系统、气体分析系统和热水系统12。培训装置的生命支持系统9是二套实施高压气体外循环，以达到气体净化目的装置。该装置由一台7.5kW的罗兹鼓风机、三只过滤器组成。三只过滤器分别装有钠石灰、活性炭、硅胶，可分别吸收二氧化碳、臭气和水份。另有一台7.5kW电动机带动的冷冻机，对循环气体冷冻除湿。2只功率分别为2kW和4kW的加热器使循环气体回复到潜水员感到舒适的温度。

循环气体返回各舱室的进气口装有消音器，以减小运转噪音。为保持舱内氧分压恒定，在控制室装有主舱、居住舱的代谢氧补充装置，用流量计补充因潜水员代谢所消耗的氧量。

二套生命支持系统轮换使用，一套生命支持系统的操纵开关在控制室内，另一套生命支持系统的控制开关置放在设备架上。

四、通讯系统

电话系统由氦氧电话、扩音机、无线电收录机和水声电话组成。两台3312型氦氧电话，每台均有六条通道，可进行控制台与潜水钟，或与两名潜水员，或与各舱室之间的对讲通话。另有一台中、短波无线收录机，可通过舱内扬声器或耳机进行广播。在控制室和潜水钟内各有一套3118型水声电话无线通讯机，备有水中超声波换能器，由12V直流电池供电，输出功率为0.5W，超声波音频载波频率42kHz，供脐带通讯失灵时应急使用。

电视系统由一台电视监视器和三只电视摄像头组成，分别监视主舱、进口闸和居住舱，另备的第四只电视摄像头供水下作业时使用。显示器一只30cm，三只8cm。

五、卫生系统

由高压气动水泵将冷水压进舱内，同时将冷水灌至两只位于控制室旁的热水贮罐，贮罐内各安装有1.5kW的电热丝可予加热。冷水和热水送至进口闸内的面盆、便桶和淋浴喷头。

污水贮于污水罐中，由排污阀排至海中。进口闸内的积水可由舱外排水阀排出。

六、消防系统

消防水由高压气动水泵供给，主舱、进口闸和居住舱分别配有三套可分别单独使用的喷水装置，可由控制室的三只气动阀或由舱内的手动开启阀或由舱外的手动开启阀控制消防水的启、闭。

七、气体分析系统14

该系统可对主舱、进口阀、居住舱气体的氧含量、二氧化碳含量进行连续分析。使用的仪器为红外二氧化碳分析仪和顺磁氧分析仪。各舱室气体试样通过减压调节器流出，以不大于0.1MPa的低压气通过四通选择阀，再经干燥器后导入分析仪。也可使用采气袋小气样分析氧含量。

八、舱压自动控制系统5

该系统可使主舱或居住舱的压力保持自动稳压或以四种预调的速度实施自动等速减压。其基本原理是利用一恒温的参比室作为标准压力室，将舱室压力与参比室进行比较，由压差腔输出信号控制气动阀对舱室实施调压，达到对舱室压力的自动控制。压力控制的精度为±0.1m水柱。舱室加压的气体可为空气，亦可为氦气，加压方式用手动或舱室跟踪。

九、潜水钟吊放系统7

潜水钟吊放系统由液压马达带动的液压泵、门架吊柱、锚、导向索、钟缆绞车、恒量张力系统、锚机等组成。

潜水作业时，先用锚机放索，直到3t重的压重锚沉落海底。导向索的连接方法是：从吊放设备基座底端经过恒量张力系统，套过吊杆一端的滑轮，往下又套过锚侧的一个滑轮，通过锚到锚侧的另一个滑轮，往上套过吊杆另一端滑轮，绕在锚机上。操纵锚机就可以起锚、下锚。当锚沉落海底时，可锁住锚机并启动恒量张力系统，当潮水涨落时，该系统可借助预调气缸压力保持导索张力恒定，其最大升降补偿量为3.6m。潜水钟通过两只导索轴瓦将导索与潜水钟外的硬臂连接，籍以在潜水钟吊放时借助导索保持潜水钟的稳定。锚机由液压驱动，恒量张力气缸由气瓶加压。

由液压马达驱动的钟缆绞车，可控吊潜水钟的速度为0~36m/min，即可用手动制动，也可用自动制动。在钟缆和钟之间的接头上还有一个减振器。此外还有一个可接到绞车滚筒上的离合器气动马达，以作为增强安全的措施。在紧急情况下，锚机能同时起锚和吊起潜水钟。潜水钟脐带长270m。

十、压缩机和贮气系统10

二台压缩机工作压力为20MPa，排气量282~564L/min，工作介质可为空气，也可为氦氧混合气。压缩机系统配有二组水冷分离器和二组过滤器。过滤器装有活性氧化铝和活性炭。两台压缩机可分别使用，也可并联使用。

氦气瓶组成的气瓶组并置于气瓶架上，每架24只氦气瓶，工作压力20MPa，每组气体容量为192m³，并配置了阀门导管和压力表。

十一、配电及应急发电系统11

应急柴油发电机可提供50kW应急动力，由2只12V蓄电池组启动。

动力主控制板设在控制室内，分为1号、2号、3号、4号和潜水钟等五个配电盘。变压器箱内有三只变压器，分别是440V/220V(7kW)、440V/110V(3kW)和440V/24V(2kW)。

十二、热水系统12

设有一套燃烧柴油的热水系统，该装置可以供应流量30L/min和压力0.3MPa、最高温度达88℃的淡水和海水。热水系统可为甲板舱组和潜水钟加热，可为潜水员呼吸气加热，还可以向潜水员使用的热水加热式热水服供应热水。该热水系统设自动控制程序，通过水温传感器控制柴油喷嘴的喷油量，调节燃烧产热量，以保证输出水的温度符合需要。

本发明实施例的甲板舱组供气管路：主控制室内的主配气面板上有六只气源管路的控制阀，分别是：通向甲板舱组的氦气气源管路阀、氧气气源管路阀和治疗气源管路阀，通向潜水钟控制台的两只氦氧混合气气源管路阀(各控制一组24瓶氦氧混合气)，通向甲板舱组、潜水钟控制台、恒量张力系统气瓶、供水系统气动泵、舱室压力自动控制系统、潜水气瓶充气的压缩空气气源管路阀。氦气加压时，注意观察氦气气源压力表的压力，调节氦气减压器，使供气余压不大于2MPa，然后再打开相应舱室的氦气阀。加压过程中，注意氦气气源压力和舱室压力的变化。

启动压缩空气气源管路阀时，注意观察气源压力表的压力，调节空气减压器，使供气余压不大于2MPa，然后再打开通向输入气容器的阀门。

需启用治疗气管路供气时，需先关闭氦气进气阀，然后打开氦气—治疗气旁通阀，即可从治疗气管路供应治疗气。通过面罩供应治疗气时，需先调节减压器使供气余压为0.2~0.3MPa，深度浅于18m时可将供气余压调至0.45MPa。

给甲板舱面罩供氧有两条管路，第一路供居住舱，第二路供主舱和进口闸，其间有氧气旁通阀相连。使用时要注意观察氧气气源压力，首先打开该舱的氧气高压阀，再调节供氧余压为0.45MPa，打开氧气低压阀即可对该舱的吸氧面罩供氧。代谢氧的补充也通过两条管路，使用时首先打开该舱室的氧气高压阀，再调整相应舱室的代谢氧调节阀，调节代谢氧流量计以获得适宜的流量。

本发明的舱压自动控制系统流程如图3所示，将系统的所有阀门关闭，压力表调零，二只功能阀指向“参比室跟踪”。打开电源，预热数分钟，参比室加热电压控制在小于60V。参比室压力选择选定主舱或居住舱，加压气体选择选定空气或氦气，舱室排气选择选定主舱或居住舱。调节减压器使供气余压较舱室压力高0.7MPa。打开参比室供气阀和仪表供气阀，使控制系统进入工作状态。

运行数分钟后，待左右信号压力表压力指示0.02MPa时，可使系统控制功能阀指向“舱室控制”。

在“舱室控制”状况下，计量阀指向“稳压”，此时控制的舱室的压力即稳定在参比室压力表的指示压力，控制的精度可以达到0.075m水柱。注意观察气动阀工作状况，并注意倾听补气加压的进气声和排气减压声。如将计量阀指向四种预调的减压速度，此时控制的舱室按预调的减压速度自动减压。减压过程中，注意倾听减压排气声，调节计量阀的供气压力表稳压在0.02MPa，同时要密切观察舱室压力降低的速度。

本发明的用于氦氧潜水培训的计算机控制程序，其具体步骤如下：

1)提示两名潜水员结伴，着装(不戴头盔或面罩、不佩腰铅)后通过过渡舱进入水舱，控制舱压自动控制系统，用空气加压到50m，加压时间7min；

2)提示潜水员佩腰铅、互戴头盔或面罩，控制生命支持系统在水面供给氦氧混合气(氧浓度18％)，并提示潜水员从舱壁阀门呼吸，控制舱压自动控制系统，继续用空气加压到90m，加压时间5min；

3)加压到90m后，提示潜水员轮流到水舱水下工作，控制舱压自动控制系统及热水系统，使水舱水深3m，水温16℃，水下工作时间60min(包括加压到90m所用的12min)；

4)提示潜水员水下工作完毕，开始执行减压程序。减压程序见表2。

      表2  氦氧潜水90m60min方案的减压程序

减压时间	停留站深度(m)	呼吸介质	停留时间(min)	呼吸介质	减压总时间(min)
						4	55	氦氧	5	空气	9
1	50	空气	6	空气	16
						1	45	空气	8	空气	25
1	40	空气	14	空气	40
						1	35	空气	20	空气	61
1	30	空气	30	空气	92
						1	25	空气	40	空气	133
1	20	空气	50	空气	184
						1	18	空气	15	氧气	200
1	16	氧气	15	氧气	216

1	14	空气	4	空气	221
									30	氧气	251
1	12	空气	4	空气	256
									30	氧气	286
1	10	空气	4	空气	291
									15	氧气	306
1	8	氧气	15	氧气	322
						1	6	空气	4	空气	327
			10	氧气	337
						1	4	氧气	10	氧气	348
1	2	氧气	10	氧气	359
						1	0	氧气			360

在步骤4)中控制舱压自动控制系统和生命支持系统，执行所述减压程序的步骤如下：

a)减压开始，先用4min减压到第一停留站55m，减压到第一停留站过程中提示潜水员仍用头盔或面罩呼吸氦氧混合气；

b)减压到55m停留站后，提示潜水员卸头盔或面罩，呼吸介质改为水舱内的压缩空气；在55m停留站停留5min，期间提示潜水员可以卸腰铅和装具；

c)减压到第二停留站50m后，提示潜水员可以返回居住舱内继续减压；

d)各后续停留站的深度和停留时间见表2，各停留站的移行时间均为1min；

e)减压到18m停留站后，提示潜水员用面罩间歇吸氧，直至减压出舱；减压总时间为360min。

Claims (4)

1.一种用于氦氧潜水培训的装置，其特征在于，包括甲板舱组，潜水钟，生命保障部分的生命支持系统、卫生系统、消防系统、气体分析系统、热水系统，通讯系统，舱压自动控制系统，潜水钟吊放液压系统，压缩机和贮气系统和配电及应急发电系统。

2.根据权利要求1所述的用于氦氧潜水培训的装置，其特征是，所述甲板舱组设有水舱。

3、一种用于氦氧潜水培训的计算机控制程序，其特征在于，程序的步骤如下：

A)经提示数名潜水员结伴，着装(不戴头盔或面罩、不佩腰铅)后通过过渡舱进入水舱，控制舱压自动控制系统，用空气加压到50m，加压时间7min；

B)提示潜水员佩腰铅、互戴头盔或面罩，从舱壁阀门呼吸水面供给的氦氧混合气(氧浓度18％)，控制舱压自动控制系统，继续用空气加压到90m，加压时间5min；

C)当加压到90m后，提示潜水员轮流到水舱水下工作，控制舱压自动控制系统及热水系统，使水舱水深3m，水温16℃，水下工作时间60min(包括加压到90m所用的12min)；

D)提示潜水员水下工作完毕，开始执行减压程序。

4.根据权利要求3所述的用于氦氧潜水培训的计算机控制程序，其特征是，所述的步骤D)中控制舱压自动控制系统和生命支持系统，执行所述减压程序的步骤如下：

a)减压开始，先用4min减压到第一停留站55m，减压到第一停留站过程中提示潜水员仍用头盔或面罩呼吸氦氧混合气；

b)减压到55m停留站后，提示潜水员卸头盔或面罩，呼吸介质改为水舱内的压缩空气；在55m停留站停留5min，期间提示潜水员可以卸腰铅和装具；

c)减压到第二停留站50m后，提示潜水员可以返回居住舱内继续减压；

d)各后续停留站采用不同的深度和不同的停留时间，各停留站的移行时间均为1min；

e)减压到18m停留站后，提示潜水员用面罩间歇吸氧，直至减压出舱；减压总时间为360min。

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