一种潜水器分布式综合配电系统的制作方法

本发明涉及水下装备研发与应用领域，尤其是一种潜水器分布式综合配电系统。

背景技术：

1、综合配电系统是潜水器重要的系统，用于根据来自控制系统的指令，将来自蓄电池组或电源模块的电源分配给各电气设备，进行启/停控制，并进行短路保护的一个系统。在传统的潜水器综合配电系统中，均采用“集中式”配电设计，比如“蛟龙”号、“深海勇士”号和“奋斗者”号这三型载人潜水器，动力源设备配电均在载人舱外的配电罐内进行配电保护，信号源电源干路配电在舱内配电箱完成，在计算机罐内进行每台信号源设备的配电保护，其优点是能够实现一站式配电，系统结构简单易于实现。

2、但是传统的潜水器综合配电系统也存在以下缺点：首先现有的“集中式”配电系统通常安装在耐压罐中，耐压罐体积大、重量重，如果发生故障，拆检非常不便，故障维修时间长；其次耐压罐上安装水密插座数量有限，通常需要通过接线箱进行配电线路转接，然而接线箱内部端子排仅用于实现转接，功能单一，提高了电气线路的复杂性，增加了故障点，降低了系统的可靠性。

技术实现思路

1、本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种潜水器分布式综合配电系统，该系统由若干个配电节点，通过总线形式与潜水器的供电端和控制端连接。该系统取消了集中配电的耐压罐，将配电电路与作为电气线路转接的充油箱组合为一个配电节点，通过总线通讯接收控制端指令，实现对各电气设备的配电保护，同时可实现对设备的模拟量控制，以及设备信号检测，并将检测结果通过通讯总线网络反馈给控制端。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种潜水器分布式综合配电系统，包括潜水器的供电端、潜水器控制端和若干个分布在潜水器外的配电节点，配电节点布置在潜水器电气设备附近，用于为若干相同类型的电气设备配电，或者为同一区域内的电气设备配电；各个配电节点分别接入供电总线和通讯总线，供电端通过供电总线为配电节点供电，潜水器控制端通过通讯总线与配电节点交互，对电气设备进行配电保护、操作控制和信号检测。

4、其进一步的技术方案为，配电节点包括配电节点模块、接线端子、充油箱体和水密连接件，配电节点模块和接线端子安装在充满补偿油的充油箱体内；水密连接件安装在充油箱体开孔处，作为充油箱体内、外的电气信号接口，配电节点模块通过水密连接件连接到供电总线、通讯总线和各个电气设备上，充油箱体内、外的电气线路通过接线端子转接。

5、其进一步的技术方案为，配电节点模块包括节点控制器以及与节点控制器相连的通讯单元、模拟量输入和输出单元、开关量输入和输出单元组成的控制部分，模拟量输入单元和开关量输入单元分别连接所要监测的设备，模拟量输出单元连接所要控制的设备，节点控制器由供电端供电，节点控制器通过通讯单元与潜水器控制端进行以太网寻址通讯，节点控制器接收模拟量和开关量控制信号，发送模拟量和开关量检测信号；配电节点模块还包括开关单元和短路保护单元组成的配电部分，开关单元的控制端连接开关量输出单元，开关单元的输出端通过短路保护单元连接相应的电气设备，开关单元根据开关量控制信号实现配电控制。

6、其进一步的技术方案为，配电节点还包括外接补偿器，外接补偿器与充油箱体通过油管连接，外接补偿器为箱体提供额外的补偿油，实现全海深环境下的压力补偿。

7、其进一步的技术方案为，充油箱体采用锥形密封面和耐油橡胶密封圈密封，且箱体安装面与潜水器采用锁扣式紧固。

8、其进一步的技术方案为，开关单元根据电气设备的功率及电压属性分为基于大功率mos管搭建的电子开关、固态继电器。

9、其进一步的技术方案为，短路保护单元基于熔断器或保险丝实现。

10、其进一步的技术方案为，配电节点模块的所有组成部件均使用密闭封装、不含气室、满足油浸和耐压要求的部件。

11、其进一步的技术方案为，供电总线和通讯总线分别设置在水密电缆中，或者，供电总线和通讯总线集成在一根水密电缆中。

12、其进一步的技术方案为，补偿油选用无碳的硅油。

13、本发明的有益技术效果是：

14、和传统“集中式”综合配电系统相比，本申请公开的潜水器“分布式”综合配电系统去除了重量重、体积大、操作维护不方便的耐压罐，将各个配电节点模块分别与作为电气线路转接的充油箱组合为一个配电节点，在潜水器外分布式安装，使得系统重量、体积有较大减少，有利于潜水器总体设计；使用本系统对潜水器电气设备实现分块区域化管理，设备电气故障定位与隔离更加快捷、精确，有利于提高潜水器安全性能；本系统还将配电节点模块设计为同时兼顾信号控制和信号检测并反馈给潜水器控制端的功能，比如电机转速控制、传感器模拟量或开关量检测功能，提高了系统的可靠性；相比于现有耐压罐通过空气散热，本系统将配电节点模块和电气线路均处于油浸环境中，绝缘性能和散热性能更好，有利于提高配电系统安全可靠性；各充油箱体与潜水器易于拆装，使得故障检修和维护保养工作更加简便，有利于提高配电系统可维性和可操性。

技术特征：

1.一种潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，包括潜水器的供电端、潜水器控制端和若干个分布在潜水器外的配电节点，所述配电节点布置在潜水器电气设备附近，用于为若干相同类型的电气设备配电，或者为同一区域内的电气设备配电；各个所述配电节点分别接入供电总线和通讯总线，所述供电端通过所述供电总线为所述配电节点供电，所述潜水器控制端通过所述通讯总线与所述配电节点交互，对所述电气设备进行配电保护、操作控制和信号检测。

2.根据权利要求1所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述配电节点包括配电节点模块、接线端子、充油箱体和水密连接件，所述配电节点模块和所述接线端子安装在充满补偿油的充油箱体内；所述水密连接件安装在充油箱体开孔处，作为充油箱体内、外的电气信号接口，所述配电节点模块通过所述水密连接件连接到所述供电总线、所述通讯总线和各个所述电气设备上，充油箱体内、外的电气线路通过所述接线端子转接。

3.根据权利要求2所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述配电节点模块包括节点控制器以及与所述节点控制器相连的通讯单元、模拟量输入和输出单元、开关量输入和输出单元组成的控制部分，模拟量输入单元和开关量输入单元分别连接所要监测的设备，模拟量输出单元连接所要控制的设备，所述节点控制器由所述供电端供电，所述节点控制器通过所述通讯单元与所述潜水器控制端进行以太网寻址通讯，所述节点控制器接收模拟量和开关量控制信号，发送模拟量和开关量检测信号；所述配电节点模块还包括开关单元和短路保护单元组成的配电部分，所述开关单元的控制端连接开关量输出单元，所述开关单元的输出端通过所述短路保护单元连接相应的电气设备，所述开关单元根据开关量控制信号实现配电控制。

4.根据权利要求2所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述配电节点还包括外接补偿器，所述外接补偿器与所述充油箱体通过油管连接，所述外接补偿器为箱体提供额外的补偿油，实现全海深环境下的压力补偿。

5.根据权利要求2所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述充油箱体采用锥形密封面和耐油橡胶密封圈密封，且箱体安装面与潜水器采用锁扣式紧固。

6.根据权利要求3所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述开关单元根据所述电气设备的功率及电压属性分为基于大功率mos管搭建的电子开关、固态继电器。

7.根据权利要求3所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述短路保护单元基于熔断器或保险丝实现。

8.根据权利要求3所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述配电节点模块的所有组成部件均使用密闭封装、不含气室、满足油浸和耐压要求的部件。

9.根据权利要求1所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述供电总线和所述通讯总线分别设置在水密电缆中，或者，所述供电总线和所述通讯总线集成在一根水密电缆中。

10.根据权利要求2或4所述的潜水器分布式综合配电系统，其特征在于，所述补偿油选用无碳的硅油。

技术总结
本发明公开了一种潜水器分布式综合配电系统，涉及水下装备研发与应用领域，该系统包括潜水器的供电端、潜水器控制端和若干个分布在潜水器外的配电节点，配电节点布置在潜水器电气设备附近，用于为若干相同类型的电气设备配电，或者为同一区域内的电气设备配电；各个配电节点分别接入供电总线和通讯总线，供电端通过供电总线为配电节点供电，潜水器控制端通过通讯总线与配电节点交互，对电气设备进行配电保护、操作控制和信号检测；该系统具备通讯、配电、控制和检测功能，和传统的集中式综合配电系统相比，具有更高可靠性、可维性、经济性，重量轻、体积小等优点。

技术研发人员：程斐,杨申申,张伟,何巍巍,胡震,刘浩,卢宝雷,曲文新
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14