一种可控制的浮力系统 |
|||||||
| 申请号 | CN200980161986.8 | 申请日 | 2009-12-09 | 公开(公告)号 | CN102639394B | 公开(公告)日 | 2016-09-28 |
| 申请人 | 蒂姆·莱昂斯; | 发明人 | 蒂姆·莱昂斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种用于移动 水 中物体(401)的浮 力 系统。该系统包括至少一个可充气机构(17)和用于为所述至少一个可充气机构(17)充气的充气装置(37)，所述可充气机构充气后增大了所述物体(401)的 浮力 。所述系统还包括用于驱动所述充气装置(37)的启动系统(21)。当所述启动系统(21)启动时，所述充气装置(37)使气体流到所述至少一个可充气机构(17)，使得所述物体(401)移动。所述充气装置可以包括用于自动控制所述物体的深度的静压 传感器 (407)和卸压 阀 (91、93)、以及用于在水面上帮助 定位 所述物体的导绳(411)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于移动水中物体的浮力系统，所述浮力系统包括: 至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时增大所述物体的浮力； 用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置，所述充气装置包括气体产生系统，所述气体产生系统包括气体产生媒介，所述气体产生媒介产生的气体在输送到所述至少一个可充气机构之前被热交换器冷却； 用于启动所述充气装置的启动系统； 当所述启动系统启动时，所述充气装置使气体立即从所述气体产生系统产生并流入所述至少一个可充气机构，一旦所述可充气机构膨胀到要求的体积，就使所述物体被移动； 所述至少一个可充气机构包括至少一个用于从所述可充气机构释放过多的气体的上卸压阀，当所述物体到达要求的深度时，所述卸压阀被锁定在闭合状态。 |
||||||
| 说明书全文 | 一种可控制的浮力系统技术领域[0002]在本发明的一个应用中，所述浮力系统被设计用来从某深度提升故障物体或被损坏的物体，比如潜艇和飞机，和/或将它们维持在水面。 [0003]在本发明的另一应用中，所述浮力系统被设计用来从深水中升高和/或降低物体，使它们被升高并重新回到水面或者降低到某位置。所述物体包括水下的海底基础设施，比如海底的支柱(sub-sea trees)、管汇和平台销。 背景技术[0004]在深水中进行的操作存在许多固有困难。这些问题通常与随着深度的增加而逐渐增大的压力有关，还与基础设施(比如缆绳)的重量有关。 [0005]在增大的深度，物体的回收越来越困难。多次海难事故使得这一点非常突出，在这些事故中，损坏的潜艇或飞机沉入水中超过一定深度，救援设备不能就位。因此，这些事故造成了大量伤亡。 [0006]近几十年来，潜艇逃脱和救援/离弃安全技术得到了发展。第一代技术由逃生途径(可以看见潜艇上配备有应急脱离塔/安全舱口)和特殊设计的逃生服构成，该逃生服可以为逃生的潜艇人员提供浮力和呼吸空气，以到达水面。该技术曾经并且依然受到船所处的深度的限制。第二代技术由使用潜水器或救生钟的救援构成。这显著增加了人员可以从潜艇出逃的深度并且比使用逃生服更加安全。 [0007]然而，这些方法都有很大的局限性。如果潜艇在超过其压扁/破碎深度的水下进行操作时，发生故障或被损坏，那么现有的逃生或救援方法并不能有效救出潜艇中的人员。而且，这些方法需要用大量的时间，会影响救援。在此期间内，潜艇内部压力增大，(氧烛、二氧化碳吸收装置等等)以及维持生命的空气的恶化和污染(硫化氢、氯气等等)将会是致命的。 [0008] 越来越多地在较大深度进行操作的另一工业是石油和天然气工业。这种工业设备经常在不同的季节为了不同的目的在海底使用。近海石油和天然气工业使用海底设备来提取矿物燃料并将它们供应至水面平台和石油平台。由于在较浅深度的石油和天然气的储存被消耗，所以需要移向深水探索更多的储量。 [0009]从海底定位和回收重的设备是一个昂贵的过程，需要大量的资产。目前，在海底使用的设备使用高强钢丝和卷扬机来定位以及在后回收，该卷扬机位于相对大的动态定位船上。然而，该方法受到深度的限制，该深度取决于回收设备各自的能力。随着水深的增大，定位和后续回收这种设备的挑战和成本也会增大。 发明内容[0011]本发明的目的在于提供一种浮力系统，该浮力系统可以克服现有技术中的至少一个问题或至少提供一种有用的可供选择的事物。 [0012]本发明提供了一种用于移动水中物体的浮力系统，所述系统包括: [0013]至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时，增大了所述物体的浮力； [0014]用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置； [0015]用于启动所述充气装置的启动系统； [0016]当所述启动系统启动时，所述充气装置使气体流到所述至少一个可充气机构，一旦所述可充气机构膨胀到需要的体积，就使所述物体移动。 [0017]优选地，所述浮力系统适用于在基本上竖直的方向上移动所述物体。所述浮力系统适用于使所述物体上升或下降。当所述浮力系统在下降物体的操作中使用时，所述系统提供控制所述下降过程的手段。 [0018]所述至少一个可充气机构可以固定在所述物体上。优选地，震动吸收装置在所述至少一个可充气机构和所述物体之间延伸。所述震动吸收装置将确保所述物体上升，尤其是最初和最后阶段，更加平稳。 [0019]充气后，每个可充气机构优选地在所述物体外部膨胀。 [0020]所述至少一个可充气机构可以具有释放结构，使得所述至少一个可充气机构可以从所述物体分离。如果所述浮力系统是无意中被启动的，所述释放结构可以被操作。 [0021]所述至少一个可充气机构可以包括至少一个用来从所述可充气机构中释放过量气体的上卸压阀。释放过量气体的需求可以是充气装置产生过量气体的结构，或者可以是由所述可充气包中的气体的体积膨胀引起，这是因为物体上升和水施加在所述可充气机构上的压力减小。 [0022] —旦物体到达需要的深度，所述卸压阀可以锁合，以确保所述可充气机构保持膨胀。这将使所述物体保持在期望的高度。 [0023] 所述至少一个可充气包还可以包括至少一个下卸压阀，所述下卸压阀位于所述可充气机构的底部。一旦所述至少一个上卸压阀被锁定，所述至少一个下卸压阀可以排放所述可充气机构中的任何增大的压力。这将防止所述至少一个可充气机构过度膨胀及其可能的破裂。 [0024]所述卸压阀可以具有阀门活塞，所述阀门活塞偏向闭合位置。当所述阀门活塞的外表面上受到的压力增大，所述阀门活塞移动，使得过多的气体可以从所述可充气机构排出。当所述阀门活塞刚开始移动时，锁定结构被释放，这样，当所述阀门活塞回到其闭合位置，所述锁定结构将所述阀门锁定在所述位置。 [0025]所述至少一个可充气机构还可以包括一个单向阀，所述单向阀位于所述充气装置和所述可充气机构上的开口之间。这将防止输入所述可充气机构中的气体回到所述充气装置。 [0026]本发明的一个方面，所述至少一个可充气机构固定在卷扬机上，所述卷扬机向所述至少一个可充气机构放线。这将使得所述物体可以下降，同时所述至少一个可充气机构停留在水面。当所述物体被要求/可以上升时，所述卷扬机被驱动，所述物体向上移动。类似地，如果水面的天气恶劣的话，所述卷扬机可以用来将所述物体降至更深，或者可以控制物体在海底的定位。 [0027]优选地，所述至少一个可充气机构由耐热且具有高抗张强度性质的材料制成。所述至少一个可充气机构的内层可以由耐热并具有高抗张强度性质的材料制成。优选地，所述可充气机构为可充气包的形式。 [0028]优选地，所述浮力系统包括复数个可充气机构。 [0029]优选地，所述复数个可充气机构设置来使所述物体沿期望的方向上升或下降。 [0030]优选地，所述浮力系统还包括控制结构，用以将所述物体维持在一定深度，比如水面。一旦被充气，所述可充气机构可以在一定时间内，保持膨胀。 [0031]优选地，所述浮力系统对于每个可充气机构设置一个充气装置。 [0032]所述充气装置可以包括调节装置，以调节进入所述至少一个可充气机构的气体量。 [0033]本发明的一个方面，所述调节装置可以流体静压控制，由此，所述调节装置可以提供需要量的气体，以抵消外部压力并使得所述可充气机构膨胀，提供期望的浮力。当所述物体移动到更深位置，施加在所述物体上的压力增大，需要用来为所述可充气机构充气的压力也增大。 [0035]所述充气装置可以包括气体产生系统、气体存储系统、或者其可以与活性气体产生系统连接、或者这些系统的组合。 [0036]所述气体产生系统可以包括包含在所述至少一个容器中的气体产生媒介，比如炸药、推进剂或者其它化合物，由此，电荷使所述媒介活化，在所述至少一个压力下的容器中产生气体。所述至少一个容器中可以具有一系列通道和/或缓冲装置，所述通道和/或缓冲装置位于所述媒介和容器出口之间，媒介产生的气体在排出所述至少一个容器之前先通过所述通道。这将确保所述容器出口不会直接承受媒介产生气体时的初始作用力。 [0037]所述媒介可以由引爆器或雷管活化，该引爆器或雷管可操作地与所述启动系统连接。所述气体产生系统可以包括大于一个引爆器或雷管，以防引爆器或雷管中的一个或多个不能正常工作。 [0038] 优选地，产生的气体的分子量与空气的分子量相近。 [0039]优选地，所述容器出口与气体传输调节装置连接，这样，输送到所述可充气机构的气体在期望的压力下被输送。 [0040]优选地，从所述媒介产生的气体在输送到所述至少一个可充气包之前被冷却。 [0041]所述充气装置还可以包括储气缸。当所述物体下降时，所述储气缸可以为所述至少一个可充气机构提供气体，以确保它停留在期望的膨胀状态，进而控制下降的速率并维持所述物体的重量或下沉力。优选地，当所述储气缸达到预定的压力时，气体供应或气体产生器被启动，以提供更多的气体。 [0042]在该应用中，所述浮力系统可以与一个下降的或者导向的绳连接，所述浮力系统可以移除大部分重量或下沉力，使得所述物体可以轻易地准确地在海底定位。以前，线缆的能力限制了一次可承受的放置到海底的物体的重量。在那些使用了所述浮力系统的应用中，所述物体的重量可以显著增大，因为所述浮力系统将减轻重量负担，否则这些重量负担将被所述线缆限制。 [0043] 一旦到达水面，所述至少一个可充气机构可以通入一种供应的气体，以减弱和/或去除在所述气体产生过程中产生的气体。该功能可以自动启动，由静压传感器构成，或者可以手动或遥控启动。这将保证在回收装置回收所述物体之前，有毒气体已经从所述可充气机构排出。 [0044]所述气体存储系统可以包括含有气体的储气瓶。优选地，所述储气瓶与所述至少一个可充气机构通过出口通道连通。所述出口通道可以具有一个或多个压力挡盘，以防止所述气体泄露出所述储气瓶。每个压力挡盘可以与雷管连接。每个雷管可以可操作地与所述启动系统连接。 [0045]所述活性气体产生系统可以包括所述浮力系统外部的气体供应。当所述物体是潜艇时，该气体供应可以是产生来使潜艇运行的压缩空气。所述启动系统可以包括四通阀，该四通阀将所述启动系统和所述气体供应相连通。 [0046]所述充气装置可以包括至少一个静压传感器或卸压阀，适用于在开始上升时，中止向所述至少一个可充气机构输送气体。一旦上升开始，即使没有气体再提供给所述可充气机构，所述可充气机构也将持续膨胀，因为所述可充气机构内部的气体随着外部压力的减小而扩张。 [0047]所述启动系统可以通过不同方式启动，很大程度上由特定的应用规定。所述浮力系统可以包括多个启动系统。这在与潜艇和飞机有关的应用中是很重要的，因为这可以保证所述浮力系统无论在什么情况下都可以启动。 [0048]所述启动系统适用于在所述物体处于预定深度时，自动启动。这种应用可以在潜艇被损坏而不能回到水面时，或者当飞机落入水中时进行。 [0049]所述启动系统可以在所述物体到达预定深度时，流体静力(hydrostatically)启动。所述自动启动系统可以包括一个或多个安装在所述物体外部的流体静力操作装置。在潜艇中，这些装置可以位于所述耐压壳体的外部。 [0050]所述流体静力操作装置可以包括基本上封闭的单元，该单元具有裸露面，该裸露面上设有多个齿孔。所述裸露面可以靠近第一板。所述第一板可以偏至一个常态位置，在那里，其与第二板间隔开。当所述流体静压增大时，通过所述齿孔作用的压力使得所述第一板向第二板移动。当所述流体静压进一步增大，所述第一板与所述第二板接合，从而导通启动所述启动系统的电路。[0051 ]所述启动系统可以包括一个超控机构，以使在要求所述物体下降到超过预定深度时，所述启动系统的自动操作失效。 [0052]所述启动系统可以声学操作。 [0053]在那些所述浮力系统安装在潜艇上的布置中，所述启动系统可以包含在潜艇的紧急吹气/表面(blow/surf ace)系统。 [0054]所述启动系统可以手动操作。 [0055]在所述物体是潜艇或类似船只的那些例子中，可以包括操作员，所述启动系统可以从所述物体内部启动。 [0056]所述内部手动启动系统可以包括所述潜艇内的控制面板。所述控制面板可以包括用于初始化所述启动系统的主按钮和启动所述启动系统的启动按钮。所述控制面板还可以包括连续按钮，该连续按钮用于检验所述启动系统的完整并从所述控制面板开始所述启动系统的启动顺序。这是为了确保所述浮力系统不会意外启动。 [0057]所述控制面板还可以包括释放结构，用来释放所述至少一个可充气机构。 [0058] 所述手动启动系统还可以由遥控潜水器外部启动。所述外部手动启动系统可以包括在所述物体外部的对接座，所述遥控潜水器可以与之对接。所述遥控潜水钟适用于将所述对接座从正常状态移动到对接状态，此时，启动系统被启动。所述外部手动启动系统可以这样配置，使得需要唯一的钥匙进入该系统。 [0059]优选地，一旦所述外部手动启动系统被启动，所述至少一个可充气机构具有延迟的膨胀次序，从而为所述遥控潜水器与所述物体分离并离开所述物体提供足够的时间。 [0060]所述浮力系统可以由发电的电源或电池组供电。 [0061]所述物体可以具有多个浮力系统。各个浮力系统的启动系统可以被校准，以同时启动或者在彼此规定时间内启动。 [0062]优选地，所述浮力系统包括一个定位信标，比如紧急位置指示器，当所述浮力系统被启动时，该定位信标被驱动。所述定位信标可以与所述至少一个可充气机构连接。 [0063]所述浮力系统还可以包括一个推进结构，所述推进结构可以用来在不同方向移动、指引或引导所述物体。气体可以用来运行所述推进结构。气体可以由气体产生过程提供。 [0064]在本发明的一个应用中，所述物体是潜艇。优选地，所述浮力系统基本上不影响所述潜艇的声学性能或流体力学。所述浮力系统可以基本上包含在所述潜艇的壳体内，直到其被启动。所述浮力系统可以基本上位于所述潜艇的壳体和耐压壳体之间。该凹形空间可以带盖子。当所述启动系统被启动时，所述盖子从所述凹形空间打开。 [0066]在本发明的另一应用中，所述物体为潜水服或遥控潜水器。在遥控潜水器的情况下，所述遥控潜水器可以包括断开与所述表面容器的连接的结构。 [0067]在本发明的另一应用中，所述物体为减压舱。 [0068]在本发明的再一应用中，所述物体为生产基础设施或者钻井设备，包括海底支柱、管汇和增压栗。在这种应用中，所述浮力系统可以包括至少一个从海面延伸至海底的导绳。所述导绳提供一条稳定索，以控制所述物体的上升并预测其露出水面的位置。 [0069]所述浮力系统可以包括至少一个固定在所述物体上的提升吊索。这将使得所述物体可以在到达水面后被回收。所述吊索绝对上浮。这将保证所述吊索保持竖直方向，以回收。 [0070]当将海底管汇从海底提升时，其它海底设施，管道、线缆等与其断开连接，在启动所述浮力系统之前，将所述浮力系统安装在所述物体的硬眼/起重吊点上。 [0071]本发明提供了在深水中进行重的海底回收、救援和布置的下一代技术。新一代深水回收包括不管水深，而将所述物体“浮”到水面的概念，以使水面的船可以回收所述物体或将其拖到附近的港口。它还使得有控制的下降和在海底布置所述物体得以实现。 [0072]本发明还提供了一种用于将淹没物体提升至水面的浮力系统，所述浮力系统包括: [0073]至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时，增大了所述淹没物体的浮力； [0074]用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置； [0075]用于启动所述充气装置的启动系统； [0076]其中，当所述启动系统启动时，所述充气装置为所述至少一个可充气机构充气，使所述至少一个可充气机构膨胀，一旦所述可充气机构膨胀到需要的体积，就使所述淹没物体向水面移动。 [0077]本发明还提供了一种用于将潜艇提升至水面的浮力系统，所述浮力系统包括: [0078]至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时，增大了所述淹没物体的浮力； [0079]用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置； [0080]用于启动所述充气装置的启动系统； [0081]其中，当所述启动系统启动时，所述充气装置使所述至少一个可充气机构膨胀，一旦所述可充气机构膨胀到需要的体积，就使所述潜艇向水面移动。 [0082]优选地，所述浮力系统包括这样一种机构，该机构可以将所述潜艇维持在水面足够长的时间，以使潜艇人员可以逃生。 [0083]本发明还提供了一种用于从海底提升生产基础设施或钻井设备来回收的浮力系统，所述浮力系统适用于与所述设备连接，所述系统包括: [0084]至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时，增大了所述设备的浮力； [0085]用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置； [0086]用于启动所述充气装置的启动系统； [0087]其中，当所述启动系统启动时，所述充气装置使所述至少一个可充气机构膨胀，一旦所述可充气机构膨胀到需要的体积，就使所述设备向水面移动。 [0088]所述浮力系统可以包含在一个吊架上，该吊架适用于固定所述设备。所述吊架可以绝对上浮，这样当它安装到所述设备上时，所述浮力系统可以保持在期望的方向。所述吊架可以在所述设备回到水面之前与其连接。 [0089]在这种操作中，吊索可以与所述设备连接以帮助所述回收操作。 [0090]同样地，所述设备可以与导绳连接，该导绳从海底延伸至水面，然后提升所述导绳，为提升导向，从而可以预测到所述设备的回收位置。 [0091]所述设备可以保持在水面下方，直到船可以将起重机附到所述吊索上，从而用起重设备从所述海底提升所述设备或者将所述设备拖到港口。 [0092]本发明提供了一种用于将生产基础设施或钻井设备降至海底的浮力系统，所述浮力系统适用于与所述设备连接，所述系统包括: [0093]至少一个可充气机构，当所述可充气机构膨胀时，增大了所述设备的浮力； [0094]用于为所述至少一个可充气机构充气的充气装置； [0095]用于启动所述充气装置的启动系统； [0096]其中，当所述启动系统启动时，所述充气装置使所述至少一个可充气机构膨胀，部分抵消所述设备的重量并控制所述设备向海底下降的速度。 [0097]优选地，所述系统包括含气体的储气缸，所述储气缸为所述至少一个可充气机构供应气体。 [0098]当将所述设备向海底移动时，所述设备被放入水中或者拖到部署位置的水面，所述至少一个可充气机构完全膨胀，如果配置了的话，所述储气缸施加压力。下降时，所述启动系统将启动所述充气装置，使得所述至少一个可充气机构保持膨胀，于是，所述物体更加轻易并准确地朝海底移动。附图说明 [0099]参见下文中的几个特定实施例的描述，本发明将得到更好地理解，这些实施例显示在附图中，其中: [0100]图1为海底的潜艇的示意图，该潜艇安装有本发明实施例一提供的浮力系统； [0101]图2与图1相似，但是所述浮力系统处于打开状态； [0102]图3为当所述浮力系统安装在潜艇上时的示意图； [0103]图4为本发明实施例二提供的浮力系统的示意图； [0104]图5为所述浮力系统的启动系统的示意图；[0Ί05] 图6a和6b分别为所述浮力系统的静压传感器(hydrostatic sensor)的主视和截面示意图； [0106]图7为所述浮力系统的可充气机构的气体产生系统的截面示意图； [0107]图8为所述浮力系统的可充气机构的气体储存系统的截面示意图； [0108]图9a和9b分别为所述浮力系统的可充气包在充气状态的主视和侧视图； [0109]图10为卸压阀的截面示意图； [0110]图11为图4中显示的实施例二的可充气包和相关容器的示意图； [0111]图12为本发明实施例三的浮力系统的示意图； [0112]图13为本发明实施例四的浮力系统的示意图； [0113]图14为本发明实施例五的浮力系统的安装在直升机上时的示意图； [0114]图15为本发明实施例六的浮力系统安装在飞机上时的示意图； [0115]图16为本发明实施例七的浮力系统安装在船舱(chamber)时的示意图； [0116]图17为本发明实施例八的浮力系统的俯视示意图，所述浮力系统用于从海底回收设备； [0117]图18为与图17相似的结构，但是去除了上层结构； [0118]图19为图17的侧视图； [0119]图20a和20b为图17-19所示的浮力系统在从海底回收设备的两个阶段的示意图。 具体实施方式[0120]本发明可以在多个行业中具有多种应用。当然，更多的应用也是可能的，这些应用将在未来得以实现，尤其是因为人类对海洋深度的探索。 [0121]下文中列举了多个不同领域的多种应用。下面实施例中多数是讨论将水下物体升至海面。然而，本发明还可以应用到控制物体下降到海底、将物体维持在需要的深度以及推动物体穿过大海。 [0122]本发明不同的实施例的浮力系统11可以将物体12升至水面15、将物体12降至海底，还可以将其维持在水面15或期望的深度。 [0123]所述浮力系统11包括一个或多个可充气机构16、一个或多个充气装置19和一个或多个启动系统21的组合。在不同的应用和环境中，所述浮力系统11可以配置为包含需要的数量和结构的上述部件。 [0124]参照图1-3，本发明第一实施例为配置在潜艇13上的浮力系统11。图1显示了位于海底14某位置的潜艇13。这种情况可能在潜艇3发生故障或被损坏时发生。本发明将使图1所示的潜艇13在浮力系统11的驱动下，容易地返回水面15。 [0125]图2显示了所述浮力系统11被启动后的所述潜艇13，多个可充气机构16(可充气包17)被打开。如图所示，所述潜艇13被升至水面15，使得人员可以从所述潜艇13中逃脱。 [0126] 潜艇13通常在船顶部具有耐压壳体81和外护板83，这两个部件相互间隔开。该间隔提供了一个区域，在该区域中，所述可充气包17可以存储在舱18中。该间隔还使得所述浮动系统11可以配置在潜艇上，而不对所述潜艇13的流体动力学或声学性能造成负面影响。 [0127]对于没有外护板83的潜艇13，可充气包17可以存放在舱18中，这些舱18建造设计并包含在所述耐压壳体81中。 [0128]本实施例的所述浮力系统11的各部件最大程度地显示在图3中。 [0129]所述浮力系统11包括充气装置19，在本实施例中，该充气装置19通过活性气体产生系统23提供，其中，为所述可充气包17充气的气体由所述浮力系统12外部的气体供应25提供。所述外部的气体供应25由潜艇内部的空气供应27提供。 [0130]所述充气装置19由启动系统21驱动。本实施例的启动系统21包括外部手动启动系统21a、内部手动启动系统21b和自动启动系统21c。这提供了驱动所述浮力系统12的多种方式，确保所述潜艇13无论在什么环境下都可以升至水面。显然，所述浮力系统的其它应用中，也可以只包括这些启动系统中的一个。 [0131]图5最大程度地显示了本实施例中使用的所述启动系统21的各部件。 [0132] 所述外部手动启动系统21a可以通过遥控潜水器(R0V，remote opertatingVehicle)(图未示)来操作。所述遥控潜水器适用于与对接座29接合，所述启动系统21可以通过该遥控潜水器启动。 [0133]所述手动内部启动系统21b可以从所述潜艇13内部的三个控制面板31中的一个进行操作。 [0134]所述自动启动系统21c包括安装在所述耐压壳体81外部的流体力学操作装置33。在本实施例中，有6个流体力学操作装置49安装在所述耐压壳体81上。 [0135]每个流体力学操作装置49包括一个基本上封闭的单元，该单元具有裸露面51，其上带有多个齿孔53，如图6a所不ο所述裸露面51靠近第一板55，如图6b所不。所述第一板55通过弹簧59从第二板57偏离，使得常态下，所述第一板55和所述第二板57相互间隔开。 [0136]当所述潜艇13到达预定的深度，通过所述齿孔53作用的压力使得所述第一板55朝所述第二板57移动，直到所述第一板底面的接触电刷61a与所述第二板57的顶面上的接触电刷61b相接合。这导通了驱动所述可充气装置19的电路，导致所述可充气包打开。 [0137]就图5所示的所述外部手动启动系统21a而言，所述外部手动启动系统21a包括所述对接座29，该对接座29具有由遥控潜水器旋转的螺母。所述螺母69螺纹连接在所述对接座29的壳体71中。所述螺母69唯一配置，这样，只有具有正确配置臂的遥控潜水器能够操作所述螺母69。所述螺母69可以从所述壳体71去除，以使所述遥控潜水器可以靠近驱动螺钉73，该驱动螺钉73同样螺纹连接在所述壳体71中。当旋转所述驱动螺钉73时，其与驱动板75接合。当它们接合时，电路导通，启动系统21起动所述充气装置19。为了使遥控潜水器与所述潜艇分离并移开，在所述可充气包17充气和所述潜艇13向上移动之前，将存在一个延时。 [0138]就图5所示的内部手动启动系统21b而言，所述控制面板31包括用于初始化所述启动系统的主按钮77和用于驱动所述启动系统的启动按钮79 ο所述控制面板31还包括连续按钮85，该连续按钮85用于检验所述启动系统21的完整并从所述控制面板31开始所述启动系统21b的启动次序。 [0139]所述控制面板31还包括释放部件87，该释放部件87用于在所述浮力系统11突然启动时，释放所述可充气包17。 [0141] 在充气状态的所述可充气包17最大程度地显示在图9a_9b中。每个可充气包17包括四个上卸压阀91，该上卸压阀91被设计来释放所述可充气包17中过多的气体，以及当所述潜艇上升、水施加在所述可充气包17上的压力降低时产生的过量气体。一旦所述潜艇13被升高至需要的深度，所述压力卸压阀91关闭，防止任何气体从其中通过，确保所述可充气包17保持充气状态。 [0142] 所述可充气包17还包括位于所述可充气包17的较低区域的两个下卸压阀93。一旦所述上卸压阀91关闭，所述下卸压阀93在所述可充气机构内排放任何增加的压力。 [0143]参见图1O，每个卸压阀91具有一个偏向闭合位置的阀门活塞95。当所述阀门活塞95外表面97从所述可充气包17内受到的压力增大时，所述阀门活塞95移动，使得过量气体可以通过所述卸压阀91从所述可充气包17排出。当所述阀门活塞95开始移动，锁定结构99被释放，当所述阀门活塞95回到其闭合位置，所述锁定结构99在所述位置锁住所述阀门活塞95。 [0144] 每个可充气包17还包括一个单向阀101，该单向阀101位于所述充气装置19和所述可充气包17的开口 103之间。这可以防止输送到所述可充气包17中的气体回流到所述充气装置19。 [0145] 每个可充气包17还包括紧急位置指示器(EPIRB)105，该紧急位置指示器在所述可充气包17充气时被启动。 [0146]如果所述浮力系统11被要求运行，所述启动系统21将被自动启动、或者从所述潜艇13的外部或内部手动启动。启动后，所述充气装置19被驱动，以从所述浮力系统11外部的气体供应25导入气体。该气体被用来为可充气包17充气，直到产生足够的升力将所述潜艇13升高到水面15。 [0147]本发明的实施例4显示在图4中。该实施例与实施例1非常相似，所以相同的部件将采用相同的标号。该实施例以实施例1为基础，其中，所述浮力系统11的充气装置19目前还包括气体产生系统35和调节装置43。在该实施例中，所述浮力系统11不仅仅依靠所述潜艇13的气体供应。 [0148] 在该实施例中，所述气体产生系统35对于每个可充气包17分别包括六个容器37，如图11所示。每个容器37与流体力学操作装置49连接，并与所述调节装置43关联，以根据所述潜艇13的深度调节输入所述可充气包17的气体量。 [0149]参照图7，每个容器包括一个气体产生媒介39，比如炸药、推进剂或其它化合物，在其爆炸和/或活化时，可以产生气体。这些气体通过所述容器37的出口 41输送以填充所述可充气包17。在进入所述可充气包17之前，气体可以先被冷却。 [0150]所述调节装置43位于所述出口 41上游。为了在气体的快速产生的作用力下保护所述调节装置43，多个通道/缓冲装置45设置在所述媒介39和出口41之间。这些通道45使得气体的快速产生而产生的作用力沿较长的路径传递，减弱了爆炸和压力迅速增大的整个影响。 [0151]所述媒介39被引爆器或与所述启动系统21连接的雷管47点燃。图7显示了媒介39具有三个雷管47的情况。万一雷管47中的一个或两个发生故障，该结构可以提供了备用装置。 [0152]如图11所示，每个可充气包17固定在所述潜艇13的安装点63处，该安装点63固定在所述耐压壳体81上。所述可充气包17和容器37位于舱18内。所述舱18具有盖子65，盖子65在移除销67时被打开。当所述启动系统21被驱动时，这些销67由于爆炸而被去除。 [0153]在本实施例中，所述可充气包17的部署和前述实施例1相同。 [0154]根据本发明的实施例3，所述充气装置19包括气体存储系统107。该实施例与实施例2非常相似，所以相同的部件采用相同的标号。然而，在该实施例中，不是通过媒介39产生气体，而是将气体存储在高压气瓶109中，如图8所示。 [0155]在该实施例中，所述气体存储系统107的气瓶109具有出口 111，该出口 111与所述可充气包17相连通。气体通过三个挡盘113保持在所述气瓶109中。每个挡盘113与雷管115连接，当所述启动系统21驱动时，所述雷管115使挡盘113破裂，使得气体可以进入可充气包17。另一个雷管115a被设置来使得其电荷直接导向所述挡盘113的面。该结构可以确保挡盘113破裂，而气体可以通过。 [0156]图12展示了实施例3中的所述舱18的构造，该舱18用于储存所述可充气包17。 [0157]图13显示了本发明的实施例4。该实施例的充气装置19包括一个混合系统，该混合系统包括气体产生系统35和气体储存系统107。图13展现了本实施例的所述充气装置13和所述可充气包17如何配置在舱18中。 [0158]在本发明的实施例5中，如图14所示，四个独立的浮力系统211战略性地设置在直升机213上。在该实施例中，充气装置19是气体产生装置35的形式，同时，驱动结构是自动启动系统21 c和内部手动启动系统2 Ib的形式。 [0159]图15显示了本发明的实施例6。该实施例与实施例5相似，但是不是与直升机有关，而是与飞机223相关联。 [0160]在本发明的实施例7中，如图16所示，浮力系统311安装在船舱上，在本实施例中为饱和潜水钟313。所述浮力系统311与实施例5和实施例6描述的相似，但是还包括一个卷扬机315。这将使所述潜水钟313可以从水面15降低，如果需要的话。 [0161]如上述实施例所述，本发明提供了第三代逃生和救援系统。所述第三代逃生和救援/遗弃技术包括“自救”的概念，不管所述资产(比如潜艇、潜水钟)的操作或所处的水深，都可以获得成功。在故障或资产被损坏(缺乏能源、火灾、水灾、碰撞、机械故障或甚至任何可能使所述资产失效的事故)的情况下，立即浮上水面的能力可以避免从海底进行危险的浮力上升逃生或等待部署可使用的救援工具。还可以防止资产跌入其能力以外的深度(压扁深度)，从而避免资产和人员的完全损失。 [0162]参照图17-20，其中显示了本发明的实施例8。由于该实施例的部件与前述实施例相似，所以相同的部件将采用相同的标号。在该实施例中，所述浮力系统11被用来从海底升高设备或将设备降至海底。图20显示了浮力系统11将海底管汇401从海底14(图20b)上升至海面15(图20a)，以用船将其回收。 [0163]如图17、18和19所示，本实施例中，浮力系统11由吊架403支撑。所述浮力系统11具有位于所述吊架403上层的可充气包17，该可充气包17以收缩状态存放，如图17所示。所述气体产生系统35位于所述可充气包17下方，其包括容器37，该容器37包含有媒介39，比如炸药、推进剂或产生气体的媒介(图未示)。 [0165]所述启动系统21为声学操作的启动系统21d和手动操作启动系统21a，该手动操作启动系统21a可以由遥控潜水器启动。所述启动系统21与电源409连接。 [0166]参照图20，其显示了海底管汇401的回收过程的两个阶段。所述管汇401固定在导绳411上，该导绳411从海底延伸至海面15。该结构可以帮助管汇401回到水面15，并在所述管汇401升高后，为回收装置提供准确的回收所述管汇401的位置。 [0167]在该过程的第一阶段，浮力系统11的吊架403固定在所述管汇401上并绝对上浮，从而保持在对所述管汇401而言较高的位置。这可以通过遥控潜水器实现。同时连接吊索413。吊索413同样绝对上浮，这样，它始终保持在所述管汇401上方，使得回收装置的起重机可以轻易地从海中提升所述管汇401。 [0168] 一旦所述浮力系统11固定在所述管汇401上且所述管汇401与周围设施断开连接，可以启动启动系统21，使得气体开始产生并进入可充气包17。启动后，优选地通过手动延时或自动结构启动，电源409为静压传感器407供电，静压传感器407启动气体产生容器37。通过所述静压传感器407的水压决定了被启动的气体产生容器37的数量，以提供充足的气体来为所述可充气机构17充气。气体产生容器37产生的气体通过热交换器405和调节装置403，为一个充气节点提供气体，然后该充气节点通过耐压胶管(pneumatic hose)415将所述气体输送到所述可充气包17。 [0169]进一步的充气将导致所述浮力系统11向上移动所述管汇401。然后，所述管汇401将移动到回收位置，位于水面15下等待回收装置的回收。 [0170]当所述管汇401上升时，作用在可充气包17上的压力减小。为了防止可充气包17内部的压力使所述可充气包17破裂，过量的气体将通过卸压阀91和/或93排出，所述卸压阀91和93分别位于所述可充气包17的顶部和底部。 [0171]当所述可充气包17充满气后，过量气体通过卸压阀91、93排放到所述可充气包17夕卜。到达水面后，所述可充气包17内部的气体压力减小，所述上卸压阀重置，并在闭合位置锁定，以确保气体不会从可充气包17中逸出，进而确保所述管汇401保持在水面15。 [0172]所述可充气包17的尺寸和膨胀取决于水下物体的重量。要求被驱动的气体产生容器的数量和大小取决于所述可充气机构的尺寸和水下物体所处的深度。 [0173] 在所述浮力系统安装的所述管汇401的硬眼/起重吊点(hard eye/liftingpoint)处，还安装有绝对上浮的提升吊索413。所述绝对上浮的提升吊索413将足够长，这样，当所述管汇401到达水面时，其硬眼/起重吊点在水面，容易找到。这使得水面的船可以将所述绝对上浮的提升吊索413连接到合适的起重机上，以将所述管汇401和所述浮力系统11提升出水面并放到船(比如驳船等)的甲板上。 [0174] 一旦回收，所述浮力系统11可以从所述管汇401拆卸下来，所述可充气包17泄气并重新打包，被驱动的/使用过的气体产生容器37被替换，上卸压阀91开锁/重置，而电源409重新充电。然后，所述浮力系统11为重新部署做好准备。 [0175]图20所示的相似的系统还可以用来以受控下降的方式，将所述管路401降至海底14。在这种应用中，所述浮力系统11提供的浮力将需要略小于所述管路401的重量产生的力。然而，由于所述管路401的进一步降低，有必要向所述可充气包17输入更多的气体，以克服作用在所述可充气包17上的更多的压力，从而维持对下降的控制。在这一点上，所述浮力系统还可以包括储气缸(图未示)，该储气缸用来保存当需要时充入所述可充气包17中的气体。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈