一种深海设备回收装置的制作方法

本实用新型涉及一种深海设备回收装置。

背景技术：

随着深水环境中进行的各种测试或试验的急剧增加，产品或仪器设备的安全回收是一个新的课题，研制深水回收装置也正逐渐得到国内外的广泛关注和重视。

目前，国内采用压重式回收、浮体式回收以及气囊式回收三种深水回收方法，其中压重式深水回收装置对被回收的设备有自身浮力足够大的要求，浮体式回收所使用的浮体材料具有自身重量大，且当被回收设备重量很大时，所需要的浮力材料体积很大，异常笨重。而气囊式深水回收装置通过将高压气瓶中的气体释放到气囊中产生浮力，具有运输与布放体积小的优势，但是通常使用的气囊式回收装置由于受到高压气瓶压强的影响，以及当回收重量较大物体时，需要大容量高压气瓶等缺陷，在深水回收领域的应用受到了限制。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种深海设备回收装置，以达到负重大、体积小、安全可靠、适用全海深的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种深海设备回收装置，包括耐压壳体和底座，所述耐压壳体顶部为可开启的顶盖，所述顶盖上设置释放与控制装置，所述耐压壳体内设置多组气囊组件，每组气囊组件包括气囊和为该气囊充气的高压气瓶，相邻的两个气囊之间通过缆绳连接，位于最顶端的气囊上方通过缆绳连接浮球。

上述方案中，所述释放与控制装置包括声学换能器、控制电路、电池、电磁进水阀和第一电磁阀，所述声学换能器通过控制电路与设置于顶盖上的电磁进水阀和第一电磁阀电连接，实现顶盖的开启。

上述方案中，所述高压气瓶上设置转接管、卡箍和卡环，所述转接管上设有深度传感器、第二电磁阀、充排气阀、压力表和安全阀。

进一步的技术方案，所述气囊上设置低压安全阀、放气口、进气口、用于连接高压气瓶上的卡环的第一固定环扣和用于连接缆绳的第二固定环扣，所述进气口与高压气瓶上的充排气阀密封连接。

通过上述技术方案，本实用新型提供的深海设备回收装置中顶盖、耐压壳体和底座组成耐压密封舱体，为气囊、高压气瓶等提供密封空间。释放与控制装置接收来自水面操作人员给予的声学指令信号，当释放与控制装置接收到回收指令时，首先，控制开启电磁进水阀电磁进水阀打开，海水进入耐压壳体内部，使壳体内外压力平衡，然后，第一电磁阀打开，顶盖弹开，浮球牵引着通过缆绳连接的一串气囊组件开始上浮，上浮过程中高压气瓶中的深度传感器感受到深度的减小，控制排气阀开始将高压气瓶中的高压气体给气囊充气。当浮球到达水面时，各个气囊组件在水中按照深度依次排开，此时由于距离水面越近，气囊承受的水压越低，排开水的体积越大，浮力越大，所以距离水面较近的气囊拖曳下方的气囊以及深海设备向水面运动，当距离水面较近的气囊到达水面时，由于其下方的气囊还在上升，两者之间的缆绳处于松弛状态，水面上的气囊已经对整个回收系统不产生浮力，但是此时其下方的气囊已经替代了它原有的位置，同样到达了水压较小的深度，继续接力上浮，整个系统通过气囊接力的方式，最终将深海物体拖曳到水面。

本装置不仅结合了浮体式回收与气囊式回收装置的优势，同时开创性的提出了通过多个小体积、低压强的高压气瓶接力提升牵引的方式将水下设备托运到水面，相较于传统的回收方法，此方法具有负重大、体积小、安全可靠、适用全海深的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种深海设备回收装置示意图；

图2为本实用新型实施例所公开的深海设备回收装置回收过程示意图；

图3为本实用新型所公开的顶盖结构示意图；

图4为本实用新型所公开的高压气瓶结构示意图；

图5为本实用新型所公开的气囊结构示意图。

图中，1、耐压壳体；2、顶盖；3、底座；4、声学换能器；5、气囊；6、高压气瓶；7、缆绳；8、浮球；9、金属环；10、被回收设备；11、第二固定环扣；12、控制电路；13、电池；14、电磁进水阀；15、第一电磁阀；16、转接管；17、卡箍；18、卡环；19、深度传感器；20、第二电磁阀；21、充排气阀；22、压力表；23、安全阀；24、低压安全阀；25、放气口；26、进气口；27、第一固定环扣。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了一种深海设备回收装置，如图1所示，该装置包括耐压壳体1和底座3，耐压壳体1顶部为可开启的顶盖2，顶盖2上设置释放与控制装置，耐压壳体1内设置多组气囊组件，每组气囊组件包括气囊5和为该气囊5充气的高压气瓶6，相邻的两个气囊5之间通过缆绳7连接，位于最顶端的气囊5上方通过缆绳7连接浮球8。

耐压壳体1的功能是用来存储高压气瓶6、气囊5以及缆绳7等，便于运输与布放，同时保证组件不受损伤。

如图3所示，释放与控制装置包括声学换能器4、控制电路12、电池13、电磁进水阀14和第一电磁阀15，声学换能器4用于接收来自海面的指令，通过控制电路12控制设置于顶盖2上的电磁进水阀14和第一电磁阀15，电磁进水阀14打开，海水进入耐压壳体1内部，使壳体内外压力平衡，第一电磁阀15打开，顶盖2弹开，实现顶盖2的开启，电池为其提供电能。

如图4所示，高压气瓶6功能是把高压气瓶6中的高压气源转化为低压气源后供给气囊5。高压气瓶6上设置转接管16、卡箍17和卡环18，转接管16上设有深度传感器19、第二电磁阀20、充排气阀21、压力表22和安全阀23。为了降低装配工艺要求，高压气瓶6的配件选用标准器件，结构更加简单，系统可靠性与稳定性更高。高压气瓶6内可充空气、氮气、二氧化碳等气体，所存贮的气体纯净且无高温热源影响；深度传感器19是用来感知高压气瓶6深度变化，若高压气瓶6深度达到一定值，则第二电磁阀20打开，高压气瓶6中的气体进入气囊5中。充排气阀21主要用来给高压气瓶6充气和放气。压力表22用来检测高压气瓶6中气体压强，安全阀23控制充气压力小于高压气瓶6的安全压力值，防止气压过高带来危险。

如图5所示，气囊5用来为系统上浮提供浮力，折叠放置，采用尼龙帘子布夹层的氯丁胶结构。气囊5上设置低压安全阀24、放气口25、进气口26、用于连接高压气瓶6上的卡环18的第一固定环扣27和用于连接缆绳7的第二固定环扣11，进气口26与高压气瓶6上的充排气阀21密封连接，实现对气囊5的充气。低压安全阀用来保证气囊5中气压略大于气囊5外压强，保证气囊5不被涨破。放气口25用来在整体设备回收后将气囊5中的气体排出，实现气囊5的重复使用。

如图2所示，底座3上设有金属环9，用来与被回收设备10连接。本装置在使用过程中，首先需要确定使用海域的水深，假设为n米，则需要准备超过n米的缆绳7，建议为1.5*n米，高压气瓶6建议使用常用的15mpa压强，高压气瓶6与气囊5套数根据距离使用水深以及被回收设备重量确定，水深越大或被回收设备重量越大，则可以考虑增加套数，一般情况建议使用3-4套，各高压气瓶6的体积根据如下计算公式计算，以四套举例，x1、x2、x3、x4分别为四套气囊5依次排列在水中的深度，n1、n2、n3、n4分别为四个高压气瓶6的最小体积(实际使用时要略大于此体积)，将被回收物体和回收系统升至水面所需浮力对应的排开水的体积(单位：立方米)，此浮力就是被回收物体与回收系统的重力，y为高压气瓶6对应压强的大气压，如果增加或者减少套数，则按照此公式规律进行增加和减少矩阵维度。

气囊5体积按照其对应的高压气瓶6的体积转化为1个大气压之后的体积计算。

将气囊5与高压气瓶6组装到一起，均匀固定在缆绳7上，将缆绳7的一端固定在耐压壳体1底部，将多套气囊5与高压气瓶6和缆绳7依次叠放在耐压壳体1内部，将缆绳7的另外一端连接在深海玻璃浮球8上，将浮球8叠放在最上方，将顶盖2上的第一电磁阀15通电，关闭顶盖2，最后将此回收装置与被回收设备进行连接。

布放过程：试验船到达布放位置，将本深海设备回收装置与被回收的深海设备一起布放到水中。

回收过程：试验船到达设备所在海域，使用声学换能器发射回收指令，释放与控制装置接收到此声学指令，控制开启电磁进水阀14和第一电磁阀15，电磁进水阀14打开，海水进入耐压壳体1内部，使壳体内外压力平衡，第一电磁阀15打开，实现顶盖2的弹开，深海玻璃浮球8牵引着缆绳7以及气囊5与高压气瓶6向上运动，此过程中高压气瓶6中的气体进入气囊5中，整个回收装置的浮力逐渐增大，将被回收设备向上牵引，各个气囊5通过接力上浮，最终将被回收设备牵引至海面，完成设备回收。

具体实施例如下：

假设被回收的深海设备位于水深1000m的海底，被回收设备的水下重量是1000kg，重力约为10⁴n。

1、若使用传统的浮体式回收方式，需配备能提供10⁴n浮力的浮力材料，也就是这些浮力材料的体积至少为1m³，加之深海浮力材料的自重也比较大，且在布放的时候需要再加载重物将其沉入水中，所以传统的浮体式回收方式所需要的浮体材料体积大，重量大，在运输与布放过程中非常不方便。

2、若使用传统的气囊式回收方式，为了提供10⁴n的浮力，气囊需要在1000m的深度排开至少1m³的水，假设高压气瓶的压力为20mpa(200个大气压)，经计算需要气瓶体积为0.5m³，可以看出所需要的高压气瓶气压高且体积大。

3、使用本新型的气囊式回收方式，假设气囊组件和高压气瓶组件的数量为4套(在实际应用时，根据具体水深、被回收设备重量、高压气瓶压强等因素，确定气囊组件与高压气瓶组件套数)，且与深海玻璃浮球一起平均分布在1000m的缆绳上。在顶盖打开后，本装置在水下的状态如图2所示，从上至下依次为一号气囊组件、二号气囊组件、三号气囊组件、四号气囊组件。深海玻璃浮球位于海面，一号所处深度为250m，二号所处深度为500m，三号所处深度为750m，四号所处深度为1000m。假设我们使用的四个高压气瓶的压强为15mpa，假设一号高压气瓶体积为n1，在250m位置气囊体积为二号气瓶体积为n2,在500m位置气囊体积为3号气瓶体积为n3，在750m位置气囊体积为四号气瓶体积为n4，在1000m位置气囊体积为气囊的总体积需要大于1m³，我们得到如下等式：

此时整个系统开始上浮，当一号到达海面时，其不再为整个系统提供浮力，二号取代了一号的位置，三号取代了二号的位置，四号取代了三号的位置，同理可得等式：

整个系统继续上浮，当二号到达海面时，其不再为整个系统提供浮力，三号取代了二号的位置，四号取代了三号的位置，同理可得等式：

整个系统继续上浮，当三号到达海面时，其不再为整个系统提供浮力，四号取代了三号的位置，同理可得等式：

联立上述四个公式可得，四个高压气瓶的总体积为0.38m³，气压为15mpa，相较于方法2中传统的气囊式回收装置中高压气瓶体积0.5m³，气压为20mpa，以及方法1中需要大于1m³的浮体材料，本装置体积更小，气压更低，安全性更高。

整个装置的创新是，改变了以前气囊式回收装置在海底回收设备时，气囊需克服海底附近很大的水压获取浮力的缺点，并且本装置不是简单的将单气囊拆分为多个气囊，而是通过提前将气囊的深度减小，使用相同气压、相同体积的高压气瓶获得更大的浮力，实现利用更低气压、更少体积的高压气瓶，达到回收深海水下物体的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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