CN202358284U - 水下脱险快速加压实验验证装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下脱险快速加压实验验证装置，属于工程技术领域，具体为一种水下脱险快速加压实验验证装置。该装置由高压气瓶、加压罐、压缩罐经管道连接组成。其中，高压气瓶通过管道与加压罐连接，在连接管道上设有减压器和第一压力表；加压罐的侧面与进水管相连，该进水管上设有控制球阀，开度范围为0°～90°；加压罐的上部分别设有安全阀、第一排气阀、第二压力表；加压罐与压缩罐之间有进水管相连，该进水管上设有进水管控制球阀；压缩罐上方设有压力表、压力传感器接头、压力传感器和排气阀，下方设有排水阀。所述进水管的直径与压缩罐的直径之比等于实际模型的对应参数之比。本实用新型可将快速加压装置的加压过程在实验室里得到安全、快速、准确的实现，为我国水下脱险快速加压装置的改进提供重要依据。

Description

水下脱险快速加压实验验证装置

技术领域

本实用新型属于工程技术领域，具体涉及一种水下脱险快速加压实验验证装置。 

背景技术

快速加压法是现代大深度水下脱险的一种主要方式，其主要原理是：当潜水员于大深度的水下准备出水上浮时，潜水员进入快速加压舱中，此时快速加压舱中的空气压力为一个大气压。加压舱底部有一根进水管通向外界海水，当快速加压开始时，将进水管阀门打开，由于外界海水压力比筒内大，海水则会通过进水管流入到加压舱中，舱内原有的空气被压缩，直到舱内空气压力与外界海水压力平衡时加压过程停止。然后经过一定时间的稳压，加压舱上盖打开，潜水员从加压舱自由上浮至水面。整个脱险的加压过程时间很短，潜水员高压暴露的时间也就很短，自由上浮过程又是一个快速减压的过程，所以不会形成长时间的高压暴露，也就不会导致减压病的发生，从而为潜水员的生命安全提供了保障。 

英国是目前将快速加压上浮技术在大深度潜水中应用最发达的国家之一，已在海上成功完成较大深度的快速加压上浮实验。他们使用的快速加压舱是直径1m，高约2m的圆柱形筒，进水管管径为180mm，进水阀门是手动开启的截止阀。 

我国快速加压上浮技术尚处于初始阶段，加压控制也和国外不同。国内的快速加压装置进水管管径比英国小，进水阀门是用电脑程序控制开度变化的海水流量调球阀。由于管径小的原因，如果球阀开度控制不合适的话，就会使快速加压过程不能在规定时间内完成，导致人员安全受到威胁。正是考虑到人员的安全性问题，我国快速加压上浮只进行过海上较小深度的实验，并未来做过大深度的实验。国外进水管直径比我国大，进水阀门用手动开启的截止阀就完全可以在规定时间内达到加压平衡。因此，国外快速加压装置的安全性是用真正载人实验验证过的，也是安全可靠的。 

本实用新型利用流体力学原理以及相似准则模拟英国快速加压装置，通过高压空气模拟的各种海水深度在实验室中实现快速加压的全过程，为快速加压的安全性验证提供了有力依据。 

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种安全、准确的水下脱险快速加压实验验证装置。 

本实用新型是通过以下的技术方案实现的： 

一种水下脱险快速加压实验验证装置，其特征在于由高压气瓶1、加压罐5、压缩罐9经管道连接组成。高压气瓶9通过管道与加压罐5连接，在该连接管道上设有减压器2和第一压力表3。加压罐5的侧面与进水管相连，该进水管上设有进水阀门4。加压罐5的上部分别设有安全阀6、第一排气阀7、第二压力表8。加压罐5与压缩罐9之间有进水管16相连，该进水管上设有进水管控制球阀15，该球阀的开度范围为0°～90°。压缩罐9上方设有压力表10、压力传感器接头11、压力传感器12和排气阀13，压缩罐9上方设有排水阀14。 

本水下脱险快速加压实验验证装置的使用方法： 

向大加压罐5中先注入一定量的海水，再通过高压气瓶1注入一定压力的压缩空气，便可模拟某深度海水压力。压缩罐9的作用为模拟快速调压舱。压缩罐9中没有水，与外界大气压力相同，为一个大气压。加压罐5与压缩罐9之间通过内径为26mm的进水管16相连接，管道上安装有进水管控制球阀15，该球阀的开度范围为0°～90°。压缩罐9顶部接有压力传感器12，可以通过电脑实时记录罐内气体压力变化。当实验开始时，打开进水阀门，由于加压罐5与压缩罐9之间有很大的压力差，加压罐5里的水由于压力作用下便会快速流入压缩罐9中，压缩罐9里的空气体积变小，压力逐渐增大，直到压缩罐9与加压罐5中气体压力相同时，快速加压完毕。此时，接在压缩罐9顶部的压力传感器12就已将整个加压过程压力随时间的变化曲线记录到电脑上。本实验装置记录的压力变化曲线，与国外同一深度快速加压装置的加压曲线相同，因为两者进水管直径与调压筒直径之比是相同的。因此，本实用新型可将快速加压装置的加压过程在实验室里得到安全、快速、准确的实现，为我国水下脱险快速加压装置的改进提供重要依据。 

附图说明

图1是水下脱险快速加压实验验证装置模型图。 

图中标号：1-高压气瓶，2为减压器，3为压力表，4为进水阀门，5为加压罐，6为安全阀，7为排气阀，8为压力表，9为压缩罐，10为压力表，11为压力传感器接头，12为压力传感器，13为排气阀，14为排水阀，15为进水管控制球阀，16为进水管。 

具体实施方式

以下结合附图，对本实用新型做进一步说明。 

如图1，是水下脱险快速加压实验验证装置模型图，它由高压气瓶1、加压罐5、压缩罐9经管道连接组成；其中，高压气瓶1通过管道与加压罐5连接，在该连接管道上设有减压器2和压力表3；加压罐5的侧面与进水管相连，该进水管上设有进水阀门4；加压罐5的上部分别设有安全阀6、排气阀7、压力表8；加压罐5与压缩罐9之间有进水管16相连，该 进水管16上设有进水管控制球阀15；压缩罐9上方设有压力表10、压力传感器12和排气阀13，压缩罐9上方设有排水阀14；这里，进水管16的直径与压缩罐9的直径之比是0.18。 

以下结合实施例，对本实用新型做进一步说明。 

实施例 

1、各主要部件参数： 

加压罐5是中间为圆柱形，两端为圆弧形的压力容器，容积为1500L，安全压力为3.0Mpa。压缩罐9是用12L轻潜气瓶改装，安全压力为3.0Mpa。压力表量程为5.0Mpa，压力传感器最大工作压力为3.0Mpa，安全阀在2.5Mpa时起跳。进水阀最大工作压力为3.0Mpa，高压气瓶最大可提供10Mpa的压缩空气。 

2、实验过程： 

如图1所示，向加压罐5中先注入海水，水量超过加压罐体积的4/5，再通过高压气瓶1注入一定压力的压缩空气，便可模拟某深度海水压力。压缩罐9的作用为模拟快速调压舱。压缩罐9中没有水，压力为一个大气压，与外界大气压力相同。加压罐9与压缩罐5之间通过内径为26mm的管道相连接，管道上有四个90°的弯头，并安装有调节阀。压缩罐9顶部接有压力传感器12，可以通过电脑实时记录罐内气体压力变化。当实验开始时，打开进水管控制球阀，由于加压罐与压缩罐之间有很大的压力差，加压罐里的水由于压力作用下便会快速流入压缩罐中，压缩罐里的空气体积变小，压力逐渐增大，直到压缩罐与加压罐中气体压力相同时，快速加压完毕。此时，接在压缩罐顶部的压力传感器就已将整个加压过程压力随时间的变化曲线记录到电脑上。 

3、实验结果： 

本装置通过调节阀门开度来控制不同深度下加压平衡时间，通过实验可以得出调节阀在90°、30°时，水深分别为50m、80m、100m、150m、185m时的加压平衡时间。 

表1.各深度下不同阀门开度加压平衡时间 

	50m	80m	100m	150m	185m
						90°	4.65s	3.69s	3.29s	2.67s	2.4s
30°	53s	43.8s	39s	31.6s	28.4s

Claims (4)

1.一种水下脱险快速加压实验验证装置，其特征在于由高压气瓶(1)、加压罐(5)、压缩罐(9)经管道连接组成；高压气瓶(1)通过管道与加压罐(5)连接，在该连接管道上设有减压器(2)和第一压力表(3)；加压罐(5)的侧面与进水管相连，该进水管上设有进水阀门(4)；加压罐(5)的上部分别设有安全阀(6)、第一排气阀(7)、第二压力表(8)；加压罐(5)与压缩罐(9)之间有进水管(16)相连，该进水管(16)上设有进水管控制球阀(15)；压缩罐(9)上方设有压力表(10)、压力传感器接头(11)、压力传感器(12)和排气阀(13)，压缩罐(9)下方设有排水阀(14)。

2.如权利要求1所述水下脱险快速加压实验验证装置，其特征在于所述进水管(16)管路上有4个90°的直角转弯。

3.如权利要求1所述水下脱险快速加压实验验证装置，其特征在于所述进水管(16)的直径与压缩罐(9)的直径之比是0.18。

4.如权利要求1所述水下脱险快速加压实验验证装置，其特征在于所述进水管控制球阀(15)开度范围为0°～90°。