一种上浮脱险等比例模拟装置及其自动水加压控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种快速上浮脱险等比例模拟装置，包括艇外海水模拟系统、快速上浮脱险模拟舱及水加压流量监控装置。本发明为实艇装置的等比例模型，工作原理和操作流程契合实际使用工况，形成的技术成果具有较好的可移植性，经过适当的改装或改进即可运用于下一代大深度快速上浮脱险装置的样机研制，为下一步新型大深度快速上浮脱险装置的定型列装奠定坚实的技术基础。
【专利说明】一种上淳脱险等比例模拟装置及其自动水加压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于援潜救生【技术领域】，更具体地，涉及一种上浮脱险等比例模拟装置及 其自动水加压控制方法。
【背景技术】
[0002] 快速上浮脱险为水下遇险潜艇艇员的一种主要脱险方式，该脱险方式是基于现代 潜水医学关于高压暴露不减压脱险理论的验证而出现的，其主要工作原理是：当潜艇在水 下训练或作战时，由于各种因素无法自行上浮且艇内大气环境为常压时，可以采用快速上 浮脱险方式实施脱险。在实施快速上浮脱险时，首先打开快速上浮脱险舱下盖，潜艇艇员着 快速上浮脱险抗浸服进入脱险舱，关闭脱险舱下盖，同时打开脱险舱通气阀.向脱险舱内 注入海水，保持舱内为常压.在舱内水位达到预定高度后，关闭通气阀.打开海水加压阀对 脱险舱进行快速加压或应用高压空气对脱险舱快速加压，同时调节水加压流量或空气加压 流量以保证脱险舱内压力变化曲线满足潜水医学确定的快速上浮脱险理论压力曲线的要 求，在对脱险舱进行加压的同时也向潜艇艇员穿着的脱险服同步供气，避免脱险艇员发生 气压伤和溺水，待单人脱险舱内压力与潜艇弦外压力平衡，开启脱险舱上盖，脱险艇员拔下 脱险服充气接头，在脱险服浮力作用下离开失事潜艇。以2.2?3 m/s速度上浮出水。到达 水面后，拉开头罩拉链，即可呼吸外界空气。整个快速上浮脱险过程时间很短，潜水员快速 加压的时间也很短，离艇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，高压暴露累计时间控制在高压暴露不减压脱险极限时间范围内，不会导致各种减压 病的发生。因此，快速上浮脱险方式受到很多国家的重视，并相继开展研究和引用。目前除 英国外，法国、美国、荷兰、希腊、德国、瑞典、新加坡、澳大利亚等约22个国家的海军均己采 用了该脱险方法。我国也开展了快速上浮脱险技术方法、医学保障及其装备研究，并于2002 年完成了模拟快速上浮脱险人体实验。
[0003] 依据国内外潜水医学关于快速上浮脱险人体承压理论的研究成果，快速上浮脱险 方式除了应保证高压暴露累计时间小于高压暴露不减压脱险极限时间外，特别重要的是应 保证快速加压过程压力曲线应高精度跟踪符合人体需求的压力变化曲线，以保证人体体内 氮张力与快速漂浮脱险舱内压力基本平衡，减少罹患减压病、耳膜破损等疾病的风险，经过 国内外潜水医学的深入研究，符合人体需求的压力变化曲线为以下形式：
【权利要求】
1. 一种大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：包括艇外海水模拟系统、 快速上浮脱险模拟舱（27)及水加压流量监控装置（7); 艇外海水模拟系统包括高压空气瓶组（12)，高压空气瓶组（12)连接气水压力均衡舱 (26)，高压空气瓶组（12)和气水压力均衡舱（26)之间设置减压器（14)和通断阀； 快速上浮脱险模拟舱（27)上分别连接通气阀（1)、第一安全溢流阀（2)、第一液位传感 器（3)、温度传感器（4)、第一压力传感器（5)、第一压力表（6)和第一排水阀（25); 气水压力均衡舱（26)上分别连接第二压力表（8)、第二压力传感器（9)、第二液位传感 器（10)、第二安全溢流阀（15)、排气阀（16)、进水阀（17)和第二排水阀（18); 快速上浮脱险模拟舱（27)与气水压力均衡舱（26)通过压水管道（24)连接，压水管道 (24)上设置水流量检测仪表（19)、水流量调节装置（20)和电液快速通断阀（21); 水加压流量监控装置（7)连接第一液位传感器（3)、温度传感器（4)、第一压力传感器 (5)、第二压力传感器（9)、第二液位传感器（10)、水流量检测仪表（19)、水流量调节装置 (20)和电液快速通断阀（21)，以进行实时信号的采集与控制指令的下达。
2. 根据权利要求1所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：还包括 脱险模拟舱内气体温度控制系统，脱险模拟舱内气体温度控制系统包括连接在压水管道 (24)上的电磁通断阀（23)，电磁通断阀（23)依次连接隔舱阀（22)和高压微雾喷头（28)， 高压微雾喷头（28)设置在快速上浮脱险模拟舱（27)内。
3. 根据权利要求1所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：水流量 调节装置（20)的开度范围为0%?100%。
4. 根据权利要求1所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：水流量 调节装置（20)响应时间小于0.5s，全行程时间小于4s。
5. 根据权利要求1所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：电液快 速通断阀（21)通断时间小于0.5s。
6. 根据权利要求1所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置，其特征在于：所述通 断阀包括第一通断阀（11)和第二通断阀（13)，减压器（14)设置在第一通断阀（11)和第二 通断阀（13)之间。
7. 权利要求1?7中任一权利要求所述的大深度快速上浮脱险等比例模拟装置的自动 水加压控制方法，其特征在于：包括以下步骤： a) 通过进水阀（17)向气水压力均衡舱（26)常压注水，同时手动开启压水管道（24)上 的水流量调节装置（20)、电液快速通断阀（21)，向快速上浮脱险模拟舱（27)常压注水，当 气水压力均衡舱（26)、快速上浮脱险模拟舱（27)水位达到设定限值时停止注水，至此常压 注水完成； b) 开启供气阀（13)并根据目标加压深度调节减压器（14)的出口压力，高压空气瓶组 (12)给气水压力均衡舱（26)供气加压直至压力平衡，至此建立了模拟目标加压深度压力 的艇外海水环境； c) 启动水加压流量监控装置（7)，开始自动水加压操作，水加压流量监控装置（7)快速 开启电液通断阀（21)，气水压力均衡舱（26)内的水在压差作用下通过压水管道（24)快速 流入快速上浮脱险模拟舱（27)，压缩快速上浮脱险模拟舱（27)上部气体，气体压缩后压力 上升；水加压流量监控装置（7)实时采集压力传感器（5)的信号，并与快速上浮脱险理论压 力曲线当前时刻参数值进行比对，水加压流量监控装置（7)对两者差值进行PID运算，运算 结果以指令的形式下达至水加压流量调节装置（20)，实时调节水加压流量调节装置（20) 开度从而控制水流量，保证快速上浮脱险模拟舱（27)压力变化曲线精确跟踪快速上浮脱 险理论压力曲线； d)当水加压流量监控装置（7)检测到快速上浮脱险模拟舱（27)压力达到设定的目标 加压深度时，水加压流量监控装置（7)发出指令快速关闭电液通断阀（21)和水加压流量调 节装置（20)，快速上浮脱险模拟舱（27)内加压结束。
【文档编号】B63G8/40GK104229106SQ201410425081
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年8月26日 优先权日:2014年8月26日
【发明者】邹军, 方聪, 陈庆, 曹碧华, 杨振宇, 甘霖, 谭颖, 邢晓文 申请人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所