0045]這種方法結(jié)合了 “在水面一次充氣”和“水下逐級充氣”技術(shù)。
[0046]當(dāng)潛艇在水面時，首先向貨艙充氣。再隨著潛艇不斷下潛，再逐漸增加向貨艙充氣。當(dāng)潛艇在水面時可依靠岸上的空氣壓縮機或高壓空瓶或液化空氣罐給貨艙充氣的，通過裝在貨艙的充氣閥和連接的管路向貨艙充氣。為了支持向貨艙4和壓力過渡艙9充氣和排氣，一個高壓空氣源的存儲和操縱室3用來存放和控制高氣壓瓶和空氣壓縮機。高壓氣瓶的壓力可達(dá)到200-300atm，貨艙只要充氣壓力不高，它就很容易提供為存儲適量的高壓氣源設(shè)備所需的空間和重量，從而使貨艙能保持一個合適的氣壓。
[0047]貨艙的充氣和排氣過程可由一個安裝在艙室3內(nèi)的壓力控制系統(tǒng)來實現(xiàn)自動控制，該系統(tǒng)包括各種壓力傳感器、閥門、儀表、顯示器和管路。常規(guī)潛艇有空氣壓縮系統(tǒng)，主要用于吹除進(jìn)水和支撐受損艙室。該空氣壓縮系統(tǒng)中的設(shè)備同樣可用于本發(fā)明的貨艙充氣和排氣操作。
[0048]充氣潛艇的結(jié)構(gòu)、動力設(shè)備和總布置圖
[0049]I)結(jié)構(gòu)
[0050]整個充氣潛艇的船體是采用鋼或其他金屬結(jié)構(gòu)。壓力艙結(jié)構(gòu)用作船員居住和安置動力和控制設(shè)備。在這些艙室，空氣壓力始終維持在I個大氣壓，以保證船員的正常生活和工作。非耐壓結(jié)構(gòu)只用于貨艙和水艙。一艘貨運潛艇的貨艙將占據(jù)潛艇的大部分體積。貨艙容積愈大，貨艙充氣帶來的好處愈大。據(jù)報道，一個水下核動力油輪，它的非耐壓貨艙結(jié)構(gòu)與相同噸位的耐壓結(jié)構(gòu)相比，可以導(dǎo)致載貨量增長30%，同時降低生產(chǎn)成本50%。對于這樣一個水下油輪的船體重量，預(yù)計將比同樣載重的水面船為小。本發(fā)明的非耐壓的充氣貨艙結(jié)構(gòu)同樣具備上述相同的優(yōu)勢。
[0051]2)動力設(shè)備
[0052]充氣潛艇有兩種類型的動力:柴油機/電力動力和核動力。用柴/電動力的，必須在海面讓蓄電池充電，所以潛水深度不應(yīng)該很大。在這種情況下，充氣壓力也是不大的。當(dāng)潛艇在海面時，貨艙內(nèi)部的壓力將由其殼體強度來承擔(dān)，潛艇可以在設(shè)計深度范圍內(nèi)航行。對于核動力的充氣潛艇，由于核動力可以長期在水下航行，沒有動力系統(tǒng)引起的航行深度的限制。
[0053]由于這類潛艇的下潛深度不大，通常在40米水深，所以可用臍帶式的水面供排氣管路，使這類潛艇在水下時長期由水面供應(yīng)新鮮空氣，保證艇內(nèi)柴油機的正常操作和人員呼吸供給。這對定點式的工程操作潛艇特別合適。而水下操作的隱蔽性和不受海面風(fēng)暴影響的有利條件它都能占有。
[0054]3)總布置圖
[0055]圖1是貨艙充氣干貨潛艇的縱向剖面圖，它分為兩部分:
[0056]第一部分，大多數(shù)是非耐壓的金屬單殼結(jié)構(gòu)船體，包括充氣干貨艙4和水艙5 ;除了少數(shù)的加壓結(jié)構(gòu)的船體:包括船員走廊7，指揮艙8，壓力轉(zhuǎn)換艙9和高壓氣源存儲艙和操縱控制艙3。
[0057]第二部分，都是由船員那里生活和工作的常壓艙室，它們都是雙層金屬殼體加壓結(jié)構(gòu)。
[0058]圖2為圖1中A-A剖面的橫截面視圖。
[0059]圖3為圖1中B-B剖面的橫截面視圖.
[0060]非壓力結(jié)構(gòu)的船體包括充氣干貨艙4和水艙5。這些結(jié)構(gòu)占據(jù)大部分充氣潛艇的空間。其余的人員艙、動力艙、控制設(shè)備艙、指揮艙、走廊和壓力轉(zhuǎn)換艙。這些艙室均是船員工作和生活的地方，均應(yīng)維持在I個大氣壓的壓力，艙室均使用耐壓艙的結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)大部分是在充氣潛艇的艉部(圖一的第二部分)。船員走廊7連接指揮艙與其他船員艙。觀察窗設(shè)在船員走廊兩側(cè)，面對充氣貨艙4和壓力過渡艙9，用作監(jiān)控和維護。這個壓力過渡艙9內(nèi)的空氣壓力可以改變，以允許船員通過小門10和11進(jìn)出貨艙(見圖3)。重要的管路、通信線路和電氣線路鋪設(shè)于走廊以便于維修。貨艙門可開在潛艇艏部，底部和上(偵D部，這樣的布置對裝卸大型裝備特別有利，如坦克、導(dǎo)彈、飛機、深潛器、魚雷、水雷，車輛，集裝箱和其他設(shè)備。
[0061]充氣貨艙的安全性
[0062]I)安全地充氣和排氣，防止漏氣
[0063]當(dāng)潛艇在海面上充氣時，應(yīng)防止氣體的泄漏。當(dāng)逐漸在水下充氣時、與傳感器相連的自動控制閥門應(yīng)該被用來控制充氣艙的壓力增加(充氣)和減少(排氣)。在潛艇的潛深小于100米深度時，給貨艙充以空氣；在潛深大于100米深度時，艙內(nèi)氧分壓會由于艙內(nèi)壓縮空氣壓力相應(yīng)增加而增加。以防止貨艙氧分壓高，容易引起燃燒。為防止干貨艙內(nèi)的貨物因氧分壓過高易于燃燒，給貨艙充氣時至少須充以部分無氧空氣或其他不燃?xì)怏w；合適的無氧氣體包括無氧空氣、氮氣和二氧化碳。在這種環(huán)境中，人員進(jìn)入這些高壓貨艙艙室必須戴呼吸面具。
[0064]充氣貨艙在卸貨之前通常首先需減壓。最簡單的方法是貨艙通過在水下排氣或在水面排氣的方法實現(xiàn)減壓。減壓排氣的操作需有控制地經(jīng)排氣閥進(jìn)行排氣，以免傷害人員和損壞設(shè)備。
[0065]充氣潛艇的充氣貨艙不允許在水下發(fā)生空氣泄漏，因為這樣的漏氣會減少漏氣部位船體的強度，造成事故或在戰(zhàn)爭期間暴露潛艇在水下隱蔽的位置。當(dāng)貨艙的內(nèi)部壓力大于舷外壓力(即在小深度航行)時，水下漏氣通常發(fā)生在船體連接和其他小孔處。為防止漏氣發(fā)生，在貨艙和貨艙們的內(nèi)壁鋪以防漏氣密薄膜，它的功能就像汽車輪胎的內(nèi)胎一樣。
[0066]2)監(jiān)控系統(tǒng)
[0067]貨艙充氣潛艇的船員通常生活和工作在一個大氣壓力(Iatm)的常壓艙內(nèi)，而不去高壓貨艙內(nèi)的。因此，在常壓艙內(nèi)通常會安裝一個監(jiān)控系統(tǒng)，用以監(jiān)控貨艙。監(jiān)控系統(tǒng)可以用來監(jiān)測貨艙事故的發(fā)生，包括火災(zāi)、水泄漏和空氣泄漏。監(jiān)控系統(tǒng)包括觀察窗、傳感器、閉路電視設(shè)備和通信/指揮系統(tǒng)等。
[0068]3)防火
[0069]當(dāng)充氣潛艇航行在40米水深深度時，貨艙需加充4個附加壓的空氣。在這種情況下，貨艙內(nèi)的氧分壓是低于latm。雖然這樣的氧分壓不容易引起火災(zāi)，但對充氣貨艙仍需遵循一定的安全程序，應(yīng)當(dāng)采取措施防止艙內(nèi)貨物的燃燒。在貨艙內(nèi)部和外部均需設(shè)置滅火設(shè)備。如果貨艙內(nèi)充的是非氧氣體，防火就不是一個問題。
[0070]4)貨物需求
[0071]在充氣貨艙內(nèi)所有裝載的貨物必須能承受充氣艙內(nèi)的壓力。這個要求對一般的干貨和散貨通常都是沒有問題的。但對工業(yè)和軍事設(shè)備，凡沒有通過耐壓測試的，均應(yīng)做抗壓測試。有些還需對貨物采取一些準(zhǔn)備措施，包括對非耐壓儀表需添加耐壓保護套和對引擎燃料箱在充氣前要加滿燃料等。
[0072]船員在高氣壓艙室的安全性
[0073]平時當(dāng)潛艇航行時，船員均呆在一個大氣壓(Iatm)的常壓艙內(nèi)，只有當(dāng)貨艙發(fā)生事故時才會進(jìn)入貨艙。人員將因此面臨進(jìn)入貨艙高氣壓環(huán)境的問題。當(dāng)船員進(jìn)入和退出貨艙時需要按照高壓潛水表醫(yī)療安全程序進(jìn)行。船員應(yīng)完成潛水訓(xùn)練。只有經(jīng)過潛水訓(xùn)練，船員才能在充氣艙室的高壓環(huán)境內(nèi)進(jìn)行安全操作。當(dāng)船員退出高壓貨艙時，同樣須遵循潛水減壓程序。一個壓力轉(zhuǎn)換艙設(shè)在位于正常大氣壓力艙(常壓艙)和高壓充氣艙之間。人們通常可以每分鐘4個大氣壓的速率進(jìn)入一個高氣壓環(huán)境。所以人員可以很快地由常壓艙進(jìn)入高氣壓貨艙。
[0074]當(dāng)潛艇在水深為40米的深度時，充氣貨艙內(nèi)的壓力為4個附加壓(總數(shù)為5個大氣壓)，此時船員可以安全地在這種環(huán)境下停留24小時，可以直接呼吸艙內(nèi)空氣，而不用戴呼吸面罩。這樣就保證船員有足夠的時間在高氣壓貨艙內(nèi)處理故障和問題。
[0075]人員在離開貨艙時必須進(jìn)行減壓，以防止減壓病發(fā)生。減壓需在壓力轉(zhuǎn)換艙內(nèi)進(jìn)行。減壓時間取決于貨艙的壓力，人員被暴露在高氣壓的時間長短、在貨艙時呼吸氣體的類型。通常人員僅需要10到20分鐘來處理高壓艙內(nèi)的麻煩，這樣可以用快速減壓技術(shù)，它只需要幾分鐘即能完成人員的減壓程序。為保證安全、人員應(yīng)嚴(yán)格遵循適當(dāng)?shù)慕鈮撼绦颉?br>[0076]當(dāng)潛水深度超過60米時，貨艙內(nèi)的空氣壓力可超過7atm。人員在這樣高的氣壓下就不能直接呼吸壓縮空氣，此時應(yīng)該用呼吸面具呼吸氦氧或氮氧混合氣體。減壓時間也將比上述較低貨艙壓力時為長。目前人類可以呼吸氦氧混合物達(dá)到61個大氣壓，這相當(dāng)于在在600米水深時的水壓力。由此可見，操作人員可以在非常高的氣壓環(huán)境下停留和操作。
【主權(quán)項】
1.一種新型結(jié)構(gòu)的貨艙充氣干貨潛艇，包括耐壓結(jié)構(gòu)艙室和非耐壓結(jié)構(gòu)艙室兩類，其特征在于: 此潛艇的干貨艙為非耐壓結(jié)構(gòu)的單層金屬殼體，該干貨艙殼體上設(shè)有大小尺寸的艙門，用以裝卸各種大小尺寸的干貨； 其人員艙包括工作機艙，人員居住艙，指揮艙，操縱艙，高壓氣儲備艙，人員通道艙和壓力轉(zhuǎn)換艙，它們均為耐壓結(jié)構(gòu)的雙層金屬殼體； 在耐壓結(jié)構(gòu)的人員艙和非耐壓結(jié)構(gòu)的干貨艙間設(shè)有耐壓結(jié)構(gòu)的人員通道艙和壓力轉(zhuǎn)換艙，壓力轉(zhuǎn)換艙內(nèi)的氣壓可以調(diào)節(jié)，以便于在貨艙發(fā)生事故時人員可以通過壓力轉(zhuǎn)換艙進(jìn)出干貨艙排除事故； 在貨艙內(nèi)壁粘貼覆蓋一層氣密防漏氣薄膜，以防潛艇干貨艙在水下航行時艙壁漏氣。
2.按權(quán)利要求1所述的貨艙充氣干貨潛艇，其特征在于: 在這些潛艇貨艙的非耐壓結(jié)構(gòu)的單層金屬殼體上開啟艙門，它們分別設(shè)在貨艙艏部，底部，頂部和側(cè)部。
3.按權(quán)利要求1所述的貨艙充氣干貨潛艇，其特征在于: 耐壓結(jié)構(gòu)的艙室內(nèi)設(shè)置高氣壓儲備艙，安置空氣壓縮機，高壓氣瓶，或液化空氣罐，以及連接它們的充氣管路和充氣閥，用于向潛艇的干貨艙充以高壓空氣，以平衡干貨艙舷外的水壓。
4.按權(quán)利要求1所述的貨艙充氣干貨潛艇，其特征在于: 這類潛艇設(shè)有臍帶式的水面供排氣管路，使這類潛艇在水下時長期由水面供應(yīng)新鮮空氣，保證艇內(nèi)柴油機的正常操作和人員呼吸供給。
【專利摘要】本實用新型涉及一種貨艙充氣的干貨潛艇，此潛艇的干貨艙為非耐壓結(jié)構(gòu)的單層金屬殼體，該干貨艙殼體上設(shè)有大小尺寸的艙門；其人員艙包括工作機艙，人員居住艙，指揮艙，操縱艙，高壓氣儲備艙，人員通道艙和壓力轉(zhuǎn)換艙，它們均為耐壓結(jié)構(gòu)的雙層金屬殼體；在耐壓結(jié)構(gòu)的人員艙和非耐壓結(jié)構(gòu)的干貨艙間設(shè)有耐壓結(jié)構(gòu)的人員通道艙和壓力轉(zhuǎn)換艙，壓力轉(zhuǎn)換艙內(nèi)的氣壓可以調(diào)節(jié)，以便于在貨艙發(fā)生事故時人員可以通過壓力轉(zhuǎn)換艙進(jìn)出干貨艙排除事故；在貨艙內(nèi)壁粘貼覆蓋一層氣密防漏氣薄膜，以防潛艇干貨艙在水下航行時艙壁漏氣。這樣就能大大減少潛艇殼體重量，增加潛艇的載重系數(shù)，降低水下干貨運輸成本；同時也解決了貨倉開大艙口的強度密封問題，使裝載大尺寸貨物成為可能。
【IPC分類】B63B3-13, B63G8-00
【公開號】CN204415692
【申請?zhí)枴緾N201420407190
【發(fā)明人】張懋
【申請人】張懋
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2014年7月16日