一种中浅深度潜水器用浮力调节系统及调节方法与流程

文档序号:26100612发布日期:2021-07-30 18:11阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:包括水舱组件、排水支路和应急排水支路,

所述水舱组件的结构为:包括水舱(14),所述水舱(14)为低耐压部件,水舱(14)的内部安装有电液位计(13),所述水舱(14)的底部设置有通海口(1401);

所述排水支路的结构为:包括气瓶组(2),所述气瓶组(2)的输出端通过管路依次串联有手动开关阀(4)、节流阀(5)、第一进气阀(601)、止回阀(8)、第一海水过滤器(901)、第一固定节流孔(1001),第一固定节流孔(1001)的输出端与水舱(14)的顶部连接;

所述应急排水支路的结构为:包括应急气瓶(15),所述应急气瓶(15)的输出端通过管路依次串联有应急开关阀(16)、第二进气阀(602)、第三海水过滤器(903)、第三固定节流孔(1003),第三固定节流孔(1003)的输出端与水舱(14)的顶部连接;

所述水舱(14)的顶面还通过管路依次串联有放气阀(11)、第二固定节流孔(1002)和第二海水过滤器(902),第二海水过滤器(902)的输出口与外界海水环境连通;

所述水舱(14)的顶面还安装有安全阀(12);

还包括控制系统(17),所述控制系统(17)分别与电液位计(13)、第一进气阀(601)、第二进气阀(602)和放气阀(11)电信号连接。

2.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述水舱(14)采用空心薄壁圆柱体结构。

3.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述水舱(14)的顶面设置有多个接口。

4.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述水舱(14)的横截面积为(a1),内部气体压力为(p1),通海口(1401)横截面积为(a2),潜水器设计工作深度下海水压力为(p2)。

5.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述第一进气阀(601)和第二进气阀(602)均封装于耐压罐体内。

6.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述放气阀(11)封装于耐压罐体内。

7.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述气瓶组(2)与手动开关阀(4)之间的管路上安装有第一充气阀(101)和第一高压压力传感器(301)。

8.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述应急气瓶(15)与应急开关阀(16)之间的管路上安装有第二充气阀(102)和第二高压压力传感器(302)。

9.如权利要求1所述的一种中浅深度潜水器用浮力调节系统,其特征在于:所述第一进气阀(601)和止回阀(8)之间的管路上安装有低压压力传感器(7)。

10.一种利用权利要求1所述的中浅深度潜水器用浮力调节系统的调节方法,其特征在于:包括如下操作步骤:

(一)系统排水:

打开第一进气阀(601),气瓶组(2)内部高压气经过节流阀(5)、止回阀(8)、第一海水过滤器(901)、第一固定节流孔(1001)节流调速后,进入水舱(14)内,然后将水舱(14)内部海水从通海口(1401)排出;

(二)系统注水:

打开放气阀(11),海水在外界环境压力下,自通海口(1401)进入水舱(14),水舱(14)内部空气经放气阀(11)、第二固定节流孔(1002)、第二海水过滤器(902)排出;

(三)潜水器上浮下潜功能实现过程如下:

潜水器吊放于水面之后,将水舱(14)内部注满水,潜水器获得较大的负浮力,实现下潜;

潜水器在海底准备上浮时,启动系统排水功能,将水舱(14)内部的海水吹除一部分,获得上浮速度,随着潜水器上浮,深度变小,外部海水压力p2改变,依据理想气体状态方程:

pv=nrt,

其中:

p为水舱14顶部气体压力p1;

v为水舱14顶部气体体积;

n为气体物质量;

r为普适气体常量;

t为理想气体的热力学温度;

水舱(14)内部的气体体积将膨胀,直至将水舱(14)内部海水完全排出,潜水器上浮速度将会越来越大,直至和上浮阻力重新平衡为止;

(四)当潜水器作业时获取大重量取样或抛弃大重量压载,引起浮力较大变化时,潜水器需要较大的正负浮力调节,此时调节过程如下:

舱内潜航员启动排水操作,获得满足要求的正浮力;

舱内潜航员启动系统注水的操作,获得满足要求的负浮力;

在上述调节之后,潜水器会在一个确定作业深度,轻微上浮或下潜,这将导致水舱(14)内部压缩空气的膨胀或收缩,从而引起潜水器浮力的轻微变化,如果潜水器是在确定作业深度上下±50米之内轻微上浮下潜,那可以忽略潜水器轻微的浮力变化,潜水器通过推进器的配合达到稳定姿态,当超过该深度时,引入由控制系统(17)实时监控水舱(14)内部液位,自动控制第一进气阀(601)或放气阀(11)的开合,从而智能控制水舱(14)内部液位在一合适的确定值。


技术总结
一种中浅深度潜水器用浮力调节系统及调节方法,包括水舱组件、排水支路和应急排水支路,水舱组件的结构为:包括水舱,水舱为低耐压部件,水舱的底部设置有通海口;排水支路的结构为:包括气瓶组,其输出端通过管路依次串联有手动开关阀、节流阀、第一进气阀、止回阀、第一海水过滤器、第一固定节流孔;应急排水支路的结构为:包括应急气瓶,其输出端通过管路依次串联有应急开关阀、第二进气阀、第三海水过滤器、第三固定节流孔;水舱的顶面还串联有放气阀、第二固定节流孔和第二海水过滤器,第二海水过滤器的输出口与外界海水环境连通,不仅可以实现潜水器的上浮下潜功能,还可以实现潜水器的浮力微调,并具有成本低、可靠性高。

技术研发人员:刘浩;杨申申
受保护的技术使用者:中国船舶科学研究中心
技术研发日:2021.06.03
技术公布日:2021.07.30
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