[發明專利]應用于大深度潛水器的無動力下潛上浮運動方法及系統

在審

• 申請號: 201811318825.2
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109466728A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 姜哲;孫鵬飛;王芳;羅高生;崔維成
• 申請（專利權）人: 上海海洋大學
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14;B63G8/18;B63G8/22
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于深水潛水器水下運動控制技術領域，公開了一種應用于大深度潛水器的無動力下潛上浮運動方法及系統，綜合運用水平舵、垂直舵、下潛壓載、上浮壓載、縱傾調節系統等方式，使潛水器呈一定縱傾角下潛或上浮，使得下潛或上浮過程中潛水器在運動方向上更趨于流線型，水體在流經潛水器外表面時壓力降低呈緩變狀態，有效地降低粘壓阻力，從而降低了總阻力。本發明提高了下潛上浮的速度，使得潛水器有更長的水下有效作業時間；本發明總體上基于常規潛水器的基本組成部件，通過功能拓展、位置調整和組合應用等方式提高潛水器的下潛上浮運動速度，減少非作業時間，從經濟性、操作習慣和施工經驗上，更具綜合優勢。

技術領域

本發明屬于深水潛水器控制技術領域，尤其涉及一種應用于大深度潛水器的無動力下潛上浮運動方法及系統。特別涉及一種關于應用于大深度載人潛水器的新型無動力下潛上浮運動方法。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：

海洋深度位于6500-11000米的區域稱為深淵區，深淵區所特有的生態學、生物學和地質學等深淵科學問題是海洋科學的前沿和熱點。要研究深淵，首先需要可在深淵區作業的海洋工程裝備下潛至該區域進行作業,其中，載人潛水器由于其作業能力強，科學家可以進行現場實地觀察等優勢，是目前國際上應用比較廣泛的潛水工程裝備之一。

由于大深度潛水器受重量、體積的限制，所帶能源有限，在潛浮運動中盡量不使用艇載能源，這種不使用能源的運動稱為“無動力下潛上浮運動”。

在已投入使用的載人潛水器中，包括中國“蛟龍號”、俄羅斯“和平號”、美國“阿爾文號”等，幾乎全部采用無縱傾角、水平下潛上浮方式，并通過拋掉可棄壓載實現下潛與上浮。該方式下潛由于潛器在下潛上浮方向自身的水阻面積很大，因此，下潛上浮速度很慢。隨著下潛深度的增加，如果仍采用上述下潛上浮方法，以蛟龍號為例，實現全海深(即11000m)的下潛上浮時間需要約8小時，而一臺載人潛水器通常水下作業時間僅為12小時,如果大量的時間用于下潛上浮過程,這將失去寶貴的海底作業時間。因此，如何加快下潛上浮速度也是重要的技術挑戰之一。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

(1)潛器在下潛上浮方向自身的水阻面積很大，下潛上浮速度很慢；

(2)通過增加可棄拋載，在下潛過程中增加負浮力或在上浮過程中增加正浮力來提高運動速度，一旦拋載系統失效，則潛水器存在很大安全隱患；

(3)如果在下潛和上浮中，借助潛器所攜帶的能源驅動推進器增加運動速度，則大幅減少了可用于作業的電量。

解決上述技術問題的難度和意義：

難度在于：如何加快下潛上浮速度是現有技術解決的難點；

解決現有技術的難度后，帶來的意義為：

考慮到潛水器現有系統已日趨成熟，如果引入新的系統會帶來額外的技術風險，而如果通過改進現有系統，且不利用潛水器所攜帶的有限能源的情況下，提高潛水器的下潛上浮速度是本發明要重點解決的技術難題。由于潛水器單次水下作業時間是固定的(或擴展能力較小的)，通過解決上述問題，對于大深度潛水器，可以減少非作業時間，增加水下可作業時間，進行觀察、取樣等作業，提高潛水器的經濟性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種應用于大深度潛水器的無動力下潛上浮運動方法及系統。本發明提供一種適用于常規大深度載人潛水器結構型式和作業特點，不借助于潛器自身動力，能實現潛水器快速下潛上浮運動，且不偏離母船布放位置太遠，易于海上實施的應用于大深度載人潛水器的新型無動力下潛上浮運動方法及系統。

本發明是這樣實現的，一種應用于大深度潛水器的無動力下潛上浮運動系統，包括：

設置在潛水器艏部的下潛壓載和上浮壓載；