一种无动力大型潜水器水下试验保障方法技术

本发明专利技术涉及一种无动力大型潜水器水下试验保障方法，包括潜水器以及分布在潜水器两侧的母船，单艘母船上各自搭载两辆吊机，四辆吊机上均设置有力传感器，通过母船和吊机对潜水器形成边界条件，从而能够保证潜水器能够在指定水域下潜指定深度进行试验作业，并且可以保证潜水器水下试验的顺利进行；通过设置力传感器，可以控制潜水器的下潜与上浮速度，从而保证潜水器在浮潜过程中的安全性与稳定性。证潜水器在浮潜过程中的安全性与稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种无动力大型潜水器水下试验保障方法


[0001]本专利技术涉及潜水器
，尤其是一种无动力大型潜水器水下试验保障方法。

技术介绍

[0002]在深海探测领域，无动力大型潜水器能够长时间在水下运行，并能有效抵达很多载人深潜器无法抵达的区域，对于研究深海海洋环境具有重要意义。
[0003]现有技术中，对于无动力的大型潜水器通常采用两种方案进行水下试验：方案一是将潜水器通过缆绳与母船相连，通过母船拖曳至指定水域，再通过潜水器自身的压载水舱下潜进行试验；方案二是将潜水器放置在母船上，母船内部设有月池，月池是母船上的一个贯穿船体与海水相连的空腔，潜水器通过母船上的月池进行投放及回收。
[0004]上述两种方案主要存在以下几个问题：采用方案一时，试验位置受母船行驶惯性以及海洋波浪影响较大，潜水器无法精确定位，并且试验深度完全通过潜水器自身完成浮态调节和姿态调节，不可控因素较大，安全性得不到保证；采用方案二时，如果在回收潜水器时潜水器上浮过快，可能碰撞母船，导致母船倾覆，存在安全风险，并且在投放和回收潜水器时，需要使用母船上的吊机将潜水器完全吊起，对母船自身的稳定性要求较高，作业时也存在安全隐患。

技术实现思路

[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种合理的无动力大型潜水器水下试验保障方法，通过使用两艘母船对潜水器进行控制调节，从而能够保证潜水器能够在指定水域下潜指定深度进行试验作业，并且保证潜水器水下试验的顺利进行；通过设置力传感器，可以控制潜水器的下潜与上浮速度，从而保证潜水器在浮潜过程中的安全性与稳定性。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种无动力大型潜水器水下试验保障方法，包括潜水器以及分布在潜水器两侧的母船，单艘母船上各自搭载两辆吊机，四辆吊机上均设置有力传感器；
[0008]所述潜水器的结构为：包括呈梭形的壳体，壳体的内部设置有压载水舱和浮力调节水舱，压载水舱设置在壳体的中部，浮力调节水舱设置在压载水舱的四周，壳体的内部还搭载有控制系统，壳体外部的顶端均匀设置有四个吊耳；
[0009]所述母船的结构为：包括母船平台，母船平台的顶部设置有两个系泊桩，母船上还搭载工控机；
[0010]所述吊机的结构为：包括吊臂，吊臂通过吊绳连接吊钩，吊钩与吊耳对应，吊臂的顶端设置绕有吊绳的定滑轮，吊机还设置有操作室；
[0011]所述力传感器固定在吊臂顶端的定滑轮上，力传感器使用阻力应变片式测力传感器；
[0012]试验时包括如下步骤：
[0013]S1.准备工作，将潜水器舱内的水全部排空，潜水器浮于海面上，将缆绳的两端分别系在吊耳和系泊桩上，拉紧缆绳使潜水器与母船的相对位置固定；
[0014]S2.运输潜水器到目标海面位置，驱动母船将潜水器运输到目标海面位置，运输时缆绳保持拉紧状态；
[0015]S3.潜水器作业准备，当潜水器准备下潜时，开动吊机，放下吊钩与吊耳固定，解除部分系在系泊桩上的缆绳，使缆绳放松；
[0016]S4.母船搭载的工控机向潜水器的控制系统发出信号，向压载水舱内注水，调节潜水器的自身重力大于浮力，通过力传感器的显示数值确保潜水器处于稳定浮力状态；
[0017]S5.调整潜水器的姿态，确认潜水器与母船之间连接可靠，确认潜水器与吊机之间连接可靠；
[0018]S6.水上调试潜水器中搭载的试验设备，确保试验设备可以稳定运行；
[0019]S7.潜水器下潜，人员在操作室中下放吊绳，工控机向潜水器发出信号，向压载水舱内注入海水，使潜水器下潜；
[0020]S8.潜水器下潜过程中，根据力传感器的显示数值工控机实时控制潜水器的下潜速度和姿态；
[0021]S9.在操作室中的人员根据吊绳的下放长度控制潜水器的下潜深度；
[0022]S10.潜水器下潜至目标深度时，调整潜水器舱内的水量使潜水器处于稳定浮力状态，潜水器开始进行水下试验；
[0023]S11.回收潜水器，当潜水器完成水下试验后准备上浮，通过力传感器的显示数值确认此时潜水器处于稳定浮力状态，启动吊机通过吊绳将潜水器匀速拉上海面。
[0024]本专利技术的进一步技术方案在于：
[0025]所述压载水舱完成潜水器上浮下潜的浮态调节，浮力调节水舱完成潜水器的姿态调节。
[0026]潜水器的稳定浮力状态为潜水器保持3吨负浮力，此时力传感器的显示数值范围为0.5吨
‑
1吨。
[0027]工控机通过力传感器的显示值控制潜水器的姿态，确保四个方向上的吊绳受力均匀。
[0028]当力传感器的显示数值控制在前后差值小于等于0.5吨且左右差值小于等于0.7吨时，无需调节潜水器的姿态；当力传感器的显示数值前后差值大于0.5吨或左右差值大于0.7吨时，需要通过工控机发送指令给潜水器的控制系统调节潜水器的姿态。
[0029]潜水器的下潜过程中，力传感器的显示数值在0.5吨
‑
2吨范围内，说明潜水器的下潜状态正常；力传感器的显示数值超出0.5吨
‑
2吨范围时，需要通过工控机发送指令给潜水器的控制系统调整潜水器的浮态。
[0030]潜水器的下潜深度范围为20米
‑
30米。
[0031]当潜水器的下潜深度距离目标深度的距离范围在5米
‑
7米时，工控机发送信号给潜水器，放慢潜水器的下潜速度。
[0032]回收潜水器时，当潜水器不满足处于稳定浮力状态的条件时，通过工控机向潜水器的控制系统发出指令调整压载水舱中的水量使潜水器处于稳定浮力状态。
[0033]潜水器的下潜过程中，系泊桩不受力，吊机成为主要受力设备，单台吊机具备5吨
承载能力。
[0034]本专利技术的有益效果如下：
[0035]本专利技术方法紧凑、合理，操作方便，通过使用两艘母船对潜水器进行控制调节，从而能够保证潜水器能够在指定水域下潜指定深度进行试验作业，并且保证潜水器水下试验的顺利进行；通过设置力传感器，可以控制潜水器的下潜与上浮速度，从而保证潜水器在浮潜过程中的安全性与稳定性。
[0036]本专利技术还具有以下优点：
[0037](1)在运送潜水器及潜水器作业的整个过程中，潜水器始终保持有海水对其产生的浮力，这种浮力可以极大抵消潜水器的自身重力，吊机不需要完全吊起潜水器，因此对吊机和母船的性能要求不高。
[0038](2)通过吊绳的长度来控制潜水器的下潜深度，可以保证潜水器下潜至指定深度，并且可以保证潜水器水下作业的安全性。
[0039](3)将两艘母船布置在潜水器下潜区域的两侧，可以有效避免潜水器上浮过快导致母船倾覆的安全隐患。
[0040](4)力传感器可以直观反应潜水器在水下作业时其压载水舱和浮力调节水舱的工作状态，可以将潜水器在水下的工作状态传送给水上的控制系统。
[0041](5)当潜水器到达指定深度进行工作时，通过压载水舱和力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无动力大型潜水器水下试验保障方法，其特征在于：包括潜水器(1)以及分布在潜水器(1)两侧的母船(2)，单艘母船(2)上各自搭载两辆吊机(3)，四辆吊机(3)上均设置有力传感器(5)；所述潜水器(1)的结构为：包括呈梭形的壳体(104)，壳体(104)的内部设置有压载水舱(101)和浮力调节水舱(102)，压载水舱(101)设置在壳体(104)的中部，浮力调节水舱(102)设置在压载水舱(101)的四周，壳体(104)的内部还搭载有控制系统，壳体(104)外部的顶端均匀设置有四个吊耳(103)；所述母船(2)的结构为：包括母船平台(201)，母船平台(201)的顶部设置有两个系泊桩(202)，母船(2)上还搭载工控机；所述吊机(3)的结构为：包括吊臂(301)，吊臂(301)通过吊绳(303)连接吊钩(302)，吊钩(302)与吊耳(103)对应，吊臂(301)的顶端设置绕有吊绳(303)的定滑轮，吊机(3)还设置有操作室(304)；所述力传感器(5)固定在吊臂(301)顶端的定滑轮上，力传感器(5)使用阻力应变片式测力传感器；试验时包括如下步骤：S1.准备工作，将潜水器(1)舱内的水全部排空，潜水器(1)浮于海面上，将缆绳(4)的两端分别系在吊耳(103)和系泊桩(202)上，拉紧缆绳(4)使潜水器(1)与母船(2)的相对位置固定；S2.运输潜水器(1)到目标海面位置，驱动母船(2)将潜水器(1)运输到目标海面位置，运输时缆绳(4)保持拉紧状态；S3.潜水器(1)作业准备，当潜水器(1)准备下潜时，开动吊机(3)，放下吊钩(302)与吊耳(103)固定，解除部分系在系泊桩(202)上的缆绳(4)，使缆绳(4)放松；S4.母船(2)搭载的工控机向潜水器(1)的控制系统发出信号，向压载水舱(101)内注水，调节潜水器(1)的自身重力大于浮力，通过力传感器(5)的显示数值确保潜水器(1)处于稳定浮力状态；S5.调整潜水器(1)的姿态，确认潜水器(1)与母船(2)之间连接可靠，确认潜水器(1)与吊机(3)之间连接可靠；S6.水上调试潜水器(1)中搭载的试验设备，确保试验设备可以稳定运行；S7.潜水器(1)下潜，人员在操作室(304)中下放吊绳(303)，工控机向潜水器(1)发出信号，向压载水舱(101)内注入海水，使潜水器(1)下潜；S8.潜水器(1)下潜过程中，根据力传感器(5)的显示数值工控机实时控制潜水器(1)的下潜速度和姿态；S9.在操作室(304)中的人员根据吊绳(303)的下放长度控制潜水器(1)的下潜深度；S10.潜水器(1)下潜至目标深度时，调整潜水器(1)舱内的水量使潜水器(1)处于稳定浮力状态，潜水器(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：景易凡，彭亮斌，刘媛慧，王斌，杨军波，
申请(专利权)人：中国船舶科学研究中心，
类型：发明
国别省市：