[发明专利]一种大比容量浮力调节、应急自救一体装置及潜水器

说明书

技术领域

本发明属于潜水器技术领域，具体涉及一种大比容量浮力调节、应急自救一体装置及潜水器。

背景技术

潜水器作为人类开发利用海洋的主要技术手段之一，已成为海洋高新技术的重要前沿。大量潜水器相继涌现，包括载人潜水器（HOV）、有缆遥控的无人潜水器（ROV）以及无缆自主的无人潜水器（AUV）等。这些潜水器如AUV，最多在近海底巡航或座底待命，无法在海床上自由机动。而可在海底作业的如履带式ROV需要脐带缆水面供电，故目前世界上尚未出现兼具海底运动和水中浮游功能的多栖型潜水器。

浮力调节是多栖型潜水器的关键技术之一，也是实现潜水器水面、水下和海底多栖运动的重要技术基础。在典型海床条件下，潜水器海底运动的前向驱动力与海床所受压力直接相关，而该压力来自于潜水器在海底的负浮力。因此，浮力调节能力直接影响潜水器在海底的机动性能。

现有技术中的浮力调节系统或装置存在的缺陷主要体现在：

1.浮力调节比太小：以“蛟龙”号载人潜水器为例，其空气中重量22吨，浮力调节量为±150kg，浮力调节比仅为±0.68%。而美国典型的“Spray”水下滑翔机，其空气中重量51kg，浮力调节量为±0.45kg，浮力调节比仅为±0.88%。

2.调节方式较落后：目前国内外研制的潜水器浮力调节系统从工作形式上主要有抛载、油囊和注排水三种形式。通过固定抛载，潜水器减轻自重的浮力控制精度较差，且过程不可逆。油囊式的浮力调节量较小，油囊容积也受到限制。而通过机泵注排水易于实现高精度的大容量浮力控制，可循环使用，为大型载人潜水器所常用，但通常采用单向机泵进行注排水。这种方式需要借助电磁阀或液压油路操纵阀门进行换向，加大了浮力调节系统的集成难度。

3.安装布置较麻烦：常规潜水器多为水平-垂直立式三维布置空间，球形潜水器的内外球之间属于异型空间，浮力调节装置的安装布置存在困难。此外，对于多栖潜水器在水中和海底的作业模式具有重复切换的特点，因此浮力调节装置必须可重复多次使用、实用可靠，对其工程设计和应用性能提出了严苛要求。

4.自救设计不合理：当两栖型潜水器在海底发生严重故障或应急条件下，依靠固定抛载等方式难以确保整个潜水器从海底脱离。这种自救方式稳定性差且不可逆转，无法做到高效重复使用的目的。

综上所述，为了满足潜水器的工作要求，不仅需要具备更好的浮力调节能力，而且还要考虑到极端恶劣条件，在潜水器在海底整体无法脱困的情况下，保证潜水器的可靠回收。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种大比容量浮力调节、应急自救一体装置及潜水器，不仅能够保证多栖潜水器正常的浮力调节作业能力，也能够在应急情况下保证潜水器的安全上浮回收。

为解决现有技术问题，本发明公开了一种大比容量浮力调节、应急自救一体装置，包括水舱、机泵阀组总成、检测模块和控制模块；

机泵阀组总成的数目至少为一个，其一个端口与潜水器的通海口连通、另一个端口与水舱连通实现海水的注入和排出；检测模块和机泵总成分别电联接控制模块；检测模块将检测到的信号发送给控制模块，控制模块根据信号控制机泵阀组总成的启闭实现浮力的调节。

进一步地，机泵阀组总成包括第一顺序阀、第一单向阀、第二顺序阀、第二单向阀和机泵；通海口与水舱之间顺次联接第一顺序阀、机泵和第二顺序阀，第一顺序阀和和第二顺序阀互为反向设置；第一单向阀反向联接在第一顺序阀的两端，第二单向阀反向联接在第二顺序阀的两端；机泵电联接控制模块。

进一步地，检测模块包括温度传感器和气压传感器；温度传感器和气压传感器的检测端设置于水舱中、其输出端电联接控制模块。

进一步地，机泵阀组总成的数目为两个，且以对称方式设置。

进一步地，还包括气源、第一电磁阀和第二电磁阀；第一电磁阀与第二电磁阀分别电联接控制模块，水舱通过第一电磁阀连通气源、通过第二电磁阀连通通海口。

进一步地，还包括安全阀，安全阀联接于气源和第一电磁阀之间。

进一步地，还包括截止阀，截止阀联接于气源和第一电磁阀之间。

进一步地，还包括压力表和充气接头；压力表和充气接头均设置于气源的出口处或靠近出口的位置。

进一步地，气源包括一个或多个相串联的气瓶。

本发明还公开了一种潜水器，包括上述的大比容量浮力调节、应急自救一体装置。

本发明具有的有益效果：