[發明專利]潛水器浮力裝置及其使用方法

有效

• 申請號: 202110364747.5
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN112793749B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 吳世彬;高雷;賈杰
• 申請（專利權）人: 上海彩虹魚海洋科技股份有限公司
• 主分類號: B63G8/22
• 分類號: B63G8/22
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊潔

本發明公開了潛水器的浮力裝置及其使用方法。本發明的浮力裝置包括與潛水器的主體部分貼合的雙層結構的浮力艙、用于存儲液體浮力材料的容器、浮力艙頂部的單向閥門、浮力艙底部的單向閥門、壓力補償器、泵、第一氣體管路、第二氣體管路，和液體管路。容器用于存儲液體浮力材料——己烷混合溶液。使用時將己烷混合溶液從容器經由液體管路中注入到浮力艙內；完畢后將浮力艙內的己烷混合溶液通過泵抽離重新注入容器中保存。己烷混合溶液的液體浮力材料，無需考慮外型，不存在吸水率，可以多次反復利用，是現有固體浮力材的良好替代。

技術領域

本發明涉及潛航領域，尤其涉及潛水器所使用的用于產生浮力的裝置及其使用方法。

背景技術

隨著世界科技的發展，人類已經將目光投向更遠的深空和更深的大海。探索未知的海底如同探索浩瀚的深空一樣需要“特殊”的設備，其中潛水器便是探索大海的有力裝備，而潛水器配備的浮力裝置和浮力材料的選擇是其關鍵技術之一。

浮力裝置是為了平衡潛水器因為設備、結構重量而布置在潛水器上的部件，其整體密度小于海水。

1960年1月23日首次抵達馬里亞納海溝最深處的“里雅斯特”號潛水器的浮力裝置是一個儲油器，其上固定了球型鋼制吊艙。儲油器中裝滿了比水輕的汽油，能在必要的情況下使潛水器浮出水面。

此后的潛水器放棄了采用易燃的汽油來提供浮力。而改用固體的浮力材料，簡稱浮力材。現代浮力材有硬質聚氨酯泡沫和玻璃微珠復合泡沫等。一般而言，浮力材料的抗水壓等級，是和其自身密度呈正向比例關系。在0至7000米深度，浮力材料的密度優勢是無可取代的。即使7000米水深，浮力材料也可以控制到自身密度僅0.60g/cm3。每立方米的浮力材料，可以產生不低于400kg的靜浮力。然而，應對11000m（全海深）的浮力材密度則需要0.69 g/cm3~0.79g/cm3，甚至某些浮力材為了保證結構強度和使用次數要求，密度高達0.89g/cm³。相比汽油（0.70g/cm3~0.78g/cm3）就沒有優勢了。而且固體浮力材因為是固體材料，存在著一定吸水率（常見1%~3%左右）。吸水率的存在意味著產生浮力的損失。而且反復出入水的“加壓減壓”過程，很容易導致固體浮力材料開裂變為粉末狀。

因此，需要一種新型方便使用且可反復利用的浮力裝置。

發明內容

提供本發明內容以便以簡化形式介紹將在以下詳細描述中進一步描述的一些概念。本發明內容并不旨在標識出所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征；也不旨在用于確定或限制所要求保護的主題的范圍。

本發明的浮力裝置包括浮力艙、容器、頂部單向閥門、底部單向閥門、壓力補償器、泵、第一氣體管路、第二氣體管路，和液體管路。容器用于存儲液體浮力材料——己烷混合溶液。在需要深潛時，將己烷混合溶液從容器經由液體管路中注入到浮力艙內。在深潛工作過程中，通過壓力補償器實時調控艙內外的壓力差，達到內外壓力平衡。在工作完畢后，將浮力艙內的己烷混合溶液通過泵抽離浮力艙，重新注入容器中保存，已達到反復利用的目的。

本發明的一種用于潛水器的浮力裝置包括：與潛水器主體部分貼合的浮力艙、位于浮力艙頂部的頂部單向閥門、位于浮力艙壁上的壓力補償器、位于浮力艙底部的底部單向閥門、用于存儲液體浮力材料的容器、連接容器和底部單向閥門的液體管路、泵、連接泵和頂部單向閥門的第一氣體管路；以及連接泵和容器的第二氣體管路。其中，液體浮力材料為己烷混合溶液，即添加了如下成份的己烷：總體積容量3~5%的丙三醇、體積容量5%的酒精溶液（酒精含量為71%），以及每1000毫升2~3g的MgSO₄。

浮力艙為雙層結構，外層采用玻璃纖維強化塑料或者碳纖維，內層采用金屬，金屬通常為鋁合金、鈦合金、不銹鋼之一。

壓力補償器可以是軟膜，用于實時調控浮力艙的內外的壓力差，達到艙內外壓力平衡。

液體管路、第一氣體管路，和第二氣體管路均為透明。