[實用新型]全海深水下作業設備用浮力自主配平系統

有效

• 申請號: 201821422092.2
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN208789913U
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 郭亭亭;蘇志強;李國棟;周麗芹;宋大雷
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: B63C11/52
• 分類號: B63C11/52;B63G8/26
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 邵朋程

本實用新型公開了一種全海深水下作業設備用浮力自主配平系統，包括若干個耐高壓浮力自標定裝置，所述耐高壓浮力自標定裝置包括深海耐超高壓復合艙、耐超高壓可伸縮皮囊、皮囊伸縮調節支撐機構和往復驅動機構；所述耐超高壓可伸縮皮囊設置在深海耐超高壓復合艙的一端，皮囊伸縮調節支撐機構設置在耐超高壓可伸縮皮囊的內部，皮囊伸縮調節支撐機構與往復驅動機構連接，往復驅動機構設置在深海耐超高壓復合艙的內部。本實用新型使用結構緊湊輕巧的耐超高壓可伸縮皮囊，配合皮囊伸縮調節支撐機構和大扭矩承載自鎖式往復驅動機構，實現在超深海超高壓力的浮力自主配平功能，結構緊湊輕巧，控制繁瑣度低，應用范圍廣，通用性強。

技術領域

本實用新型涉及一種水下輔助類設備，具體地說是涉及一種全海深水下作業設備用浮力自主配平系統，屬于超深海作業設備的浮力配平技術領域。

背景技術

21世紀是“海洋世紀”，人類社會進入全面認知、開發海洋的新世紀。各國競相爭奪國際海底這塊世界上最后的，也是最大的“人類共同繼承財產”蛋糕。由于海洋隱蔵著眾多的礦產資源和未知的生物奧秘，顯示出巨大的商業利益和科學價值，促使各國紛紛推出了新海洋發展戰略和海洋科技發展規劃，加大投入搶占先機，試圖成為海洋強國。

近年來，隨著我國“海洋強國”戰略的推動和實施，海洋勘測無論在范圍還是技術能力方面，都有了很大程度的提升。在現代海洋環境參數采集設備中，傳統依靠浮力驅動機構改變體積為運動動力或依靠浮力進行輔助運動的深海機器人占了海洋探測設備的絕大多數比重，例如水下滑翔機、ROV、AUV、ARGO等。在當前海洋領域技術下，這些設備在工作前使用的絕大多數是一次浮力配平技術，即：根據作業海域海水表面的密度和水下作業機器人的體積及重量的關系進行海水表面配平，使得浮力和重力基本持平，這樣在進行水下姿態變換或前進后退時，需要克服重力與浮力的差值變小，從而降低功耗。

但由于大潛深水下航行器組成材料繁多且耐壓艙的形式各不相同，以及不同航行水域水文環境的不確定性，精確計算不同航行深度配平量很困難，故需要在試驗前針對不同下潛深度進行配平；而在大洋深海環境下，配平過程非常耗時且困難。目前，一般采用分幾次下潛配平，逐步提高下潛深度和逐步增加配平鉛塊的方法達到預定深度優化航行的目的。一般情況下需要2～3次下潛才可以實現在預定深度的優化配平。由于航行深度大，下潛和上浮操作過程實施周期長且相對困難，靈敏度差、耗費大量人力物力并且存在很大的技術缺陷：

技術缺陷Ⅰ：水下作業設備在投放時必須提前根據將要下潛海域所在的海水表面密度和水下作業機器人的體積及重量的關系進行海水表面配平。但如果設備的運動范圍較大(深度改變范圍較大，航程范圍較大)，如水下滑翔機、AUV等，其所在海域的海水密度改變量較大，其所受浮力改變量較大，此時之前在海水表面進行的一次配平對應浮力和重力差值不再接近零狀態，而是一個較大的差值，此時水下作業設備如需保持深度不變或者變換成預期的工作姿態或狀態，必須依靠推進器等外力方可實施動作或姿態變換。例如：由于海水密度隨著海水深度的增加而增加，在深海勘測機器人體積不變、重量不變的情況下，隨著其下潛深度的增加，其受到海水的浮力會增加，若期望水下作業設備保持某一姿態，必須依靠推進器等外力方可實施動作或姿態變換。

技術缺陷Ⅱ：由于大潛深水下航行器組成材料繁多且耐壓艙的形式各不相同，以及不同航行水域水文環境的不確定性，精確計算不同航行深度配平量很困難，故配平工序復雜繁瑣。而在大洋深海環境下，配平過程非常耗時且困難。例如對于當前的水下滑翔機來說，首先需要淡水配平，然后內配平、外配平，進而海水配平。單是一項海水配平工作，一臺設備的配平工作少則一天時間，多則數天時間，對人力和物力的消耗巨大。因此，減少自治水下航行器下潛配平次數和提高配平質量有著重要的實際意義。