一种海上高气压脱险系统

技术领域

本发明涉及一种海上高气压脱险系统，属于饱和潜水安装救生技术领域。

背景技术

随着陆地资源的日渐枯竭，世界各国对海洋日益重视。深海海底蕴藏着极为丰富的生物资源和矿产资源，是人类重要的接替资源。如果采用常规方法进行潜水作业，当潜水作业深度达到或超过120米、作业时间达到或超过1h时，潜水员在水中减压时间将长达612分钟，大大减少了潜水作业的有效作业时间。因此，为了提高潜水作业效率、减少减压次数和减压病发病的机会，完成水下复杂的作业任务，饱和潜水成为进行深海资源开采、海洋工程作业、援潜救生等工作的重要支撑手段。

在传统的饱和潜水作业整个过程中，潜水员完成一次潜水作业后，在生活舱中休息待命，直至整个潜水作业完成再进行减压过程。具体潜水完成后搭载潜水钟从海底回到工作母船上，潜水钟通过过渡舱与母船上的生活舱进行对接，潜水员则通过过渡舱进入到生活舱内进行休息。一旦母船发生紧急情况，常规船舶船员需配备救生设备逃生一样，正在生活舱休息待命或减压的潜水员也需要一套专用的应急撤离系统来进行逃生。

目前，在饱和潜水行业常见的用于潜水员逃生的高压撤离装置主要为逃生舱，逃生舱平时与潜水工作母船生活舱通过逃生通道连接，逃生舱可设定并保持一定的压力值，使进入逃生舱的潜水员可保持原有压力，从而避免压差过大而造成的伤害；逃生舱平时放置在工作母船上的固定位置，当有应急情况时，正在休息待命或减压的潜水员由母船生活舱通过逃生通道进入逃生舱，再利用母船上的吊放装置将逃生舱吊放至水面。然而，传统的逃生舱一方面利用率低下，闲置时间较长，维护成本较高；另一方面潜水员需从生活舱通过逃生通道进入逃生舱，浪费了宝贵的时间，给潜水员的人身安全带来隐患。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种海上高气压脱险系统，其舱体在正常情况下可通过主控制室单元由工作母船供气供电，在主控制室单元出现问题时，可通过工作母船上的应急控制室单元为舱体供气供电，当应急控制室单元无法正常使用时，则舱体可稳定浮于海上通过自身的应急气瓶及应急电源供气供电，从而达到保证潜水员的人身安全的目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种海上高气压脱险系统，包括生活逃生两用舱、用于在正常情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测的主控制室单元及用于在应急情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测的应急控制室单元，所述两用舱包括底座、设置在底座上的舱体、设置在舱体上的配重物、主控制对接板、应急控制对接板、在紧急情况下可对舱体供电的应急电源及对舱体稳压及补氧的多个应急气瓶；

所述主控制室单元及应急控制室单元设置在工作母船上，所述主控制室单元通过管路与所述主控制对接板连接，所述应急控制室单元通过脐带与所述应急控制对接板连接。

应急控制室单元为工作母船上的船载备用控制单元，当工作母船的主控制室单元出现问题时，可启动应急控制室单元对两用舱进行控制，若工作母船上的应急控制时单元位置也出现问题，则两用舱可浮于海面上，通过启动两用舱上自带的应急电源及应急气瓶对两用舱进行供电及供气，以等待救援，应急气瓶的气体量能满足两用舱内潜水员72小时的呼吸所需。主控制室单元作用是实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，包括向舱体内实施加压、稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示。应急控制室单元作用是通过脐带实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，包括向舱体内实施稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示。

本发明的有益效果是：两用舱正常情况下通过主控制室单元接收工作母船的供给及控制，在主控制室单元出现情况如火灾时，可通过应急控制室单元接收工作母船的供给及控制，而当工作母船上的应急控制室单元存在问题时，则两用舱离开工作母船浮于海面上通过自身供给脱险满足舱内潜水员的要求，两用舱不仅具有生活舱的功能，而且还具有逃生舱的功能，脱险逃生过程无需通过逃生通道转移，节约了逃生脱险时间，能更好的保证舱内潜水员的人身安全，配重物的数量及安装位置可根据舱体内潜水员的人数及重量来调整，通过配重物合理调整舱体外侧的水位线的位置，避免了由于舱体的不对称布置而导致舱体整体的倾斜，提高舱体在紧急情况下漂浮在海面上的稳定性，应急气瓶及应急电源在紧急情况下为两用舱供气及供电，保证潜水员消耗所需，让逃生的潜水员有足够的时间等待营救。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述应急控制室单元还可设置在救援船上。

采用上述进一步方案的有益效果是，当工作母船上的主控制室单元及应急控制室单元同时出现问题时如工作母船上发生火灾主控制室单元与应急控制室单元无法正常工作，若有救援船的情况下，则可通过救援船上的应急控制室单元直接与两用舱上的应急控制对接板连接，实现对两用舱供电及供气，保证潜水员消耗所需，保证潜水员安全脱险。

进一步的，所述主控制对接板包括压力与呼吸控制对接板及环控与电气控制对接板，所述压力呼吸控制对接板及环控与电气控制对接板分别通过快速接头与所述主控制室单元的管路连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，主控制对接板分成了两部分，一部分为供气的压力与呼吸控制对接板，一部分是供电的环控与电气控制对接板，主控制室单元通过高压软管分别与二者连接，快速接头实现快速插拔和自锁功能实现主控制室单元对舱体作业时的操纵、控制和监测。

进一步的，所述脐带包括供气软管、测深软管、抗压排气管、冷热水管、电源电缆、通信电缆及摄像电缆，相邻管件和/或电缆之间填充有聚酯绳，所述脐带的外侧设有保护层。

采用上述进一步方案的有益效果是，应急控制室单元通过脐带实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，如向舱体内实施稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体的舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示；脐带内有聚酯绳及脐带外有保护层则进一步增加了脐带的耐压及抗拉强度，进一步延长脐带的使用寿命。

进一步的，所述主控制室单元、应急控制室单元分别设置在集装箱内。

采用上述进一步方案的有益效果是，控制室单元的整体强度大，可以达到吊装及搬运过程不变形，并具有一定抗冲击碰撞能力，从而达到保护控制室单元的目的。

进一步的，所述主控制室单元还用于控制工作母船上的潜水钟的吊放、回收及通过舱门与两用舱连接的过渡舱与潜水钟之间的对接。

采用上述进一步方案的有益效果是，主控制室单元不仅要对两用舱控制及供给，而且还需要控制工作母船上的吊放回收系统，以便于实现对闭式潜水钟的吊放及回收，在潜水钟回收后需要控制液压系统实现过渡舱与潜水钟的对接，以便于潜水员从潜水钟进入到两用舱内；待潜水员需要作业时由过渡舱进入潜水钟，主控制室单元控制潜水钟与过渡舱脱离，然后控制吊放潜水钟入海。

进一步的，所述舱体的顶部和/或侧部上设有递物筒。

采用上述进一步方案的有益效果是，舱体的侧部有递物筒可在正常情况下如舱体在工作母船上时，实现舱体与舱外物品的递送；舱体的顶部的递物筒为应急递物筒，而在应急情况下两用舱需要浮于海面，侧部的递物筒可能会在水位线以下，无法及时给舱体内的潜水员递送应急物品，故在舱体的顶部设置了应急递物筒，该递物筒用于应急情况下舱体与舱外传递物品。

进一步的，所述舱体的外部设有防护框架，所述舱体、底座和/或防护框架上设有用于容纳所述配重物的配重仓，所述应急气瓶及应急电源分别设置在所述防护框架上。

采用上述进一步方案的有益效果是，配重仓固定安装在舱体、底座和/或防护框架上，配重物插装在配重仓内，配重仓内设有用于对应容纳每个配重物的容纳腔，可根据舱体内潜水员的人数及数量适当调整配重物的数量及位置，从而调整舱体的水位线，使得舱体保持良好的浮性及稳定性。

进一步的，所述应急气瓶内设有医用氧气、压缩空气和/或氦氧混合气。

采用上述进一步方案的有益效果是，用于满足舱室稳压和补氧，供潜水员呼吸所需。

进一步的，所述舱体的外侧设有用于显示舱体内氧浓度的外置气体分析仪，所述舱体内设有舱内压力表、应急稳压阀及应急补氧阀。

采用上述进一步方案的有益效果是，在紧急情况下，舱体内的潜水员透过玻璃看到外置气体分析仪显示的氧浓度低于预期值时，可以对应打开应急补氧阀，及时为两用舱补充氧气；舱体内的舱内压力表显示的舱内压力低于预期值时，舱内潜水员可打开应急稳压阀，为脱险舱供气，起到稳压作用。

进一步的，所述舱体内还设有用于舱体潜水员与主控制室单元或应急控制室单元进行通讯的通讯器材。

采用上述进一步方案的有益效果是，用于舱内潜水员和主控制室单元或应急控制室单元进行通讯，实时沟通。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明两用舱的主视结构示意图；

图3为本发明两用舱的俯视结构示意图；

图4为本发明两用舱的左视结构示意图；

图5为本发明两用舱的立体结构示意图；

图6为本发明防护框架的结构示意图；

图7为图6中沿A-A方向的剖视图；

图8为本发明舱体的主视结构示意图；

图9为图8中沿B-B方向的剖视图；

图10为本发明舱体的左视结构示意图；

图11为图10中沿C-C方向的剖视结构示意图；

图12为图10中沿D-D方向的剖视结构示意图；

图13为本发明舱体的立体结构示意图；

图14为本发明不同位置处的配重仓的结构示意图；

图15为本发明对接板的结构示意图；

图中，1、舱体；2、防护框架；3、应急气瓶；4、应急电源单元；5、主控制室单元；6、应急控制室单元；7、底座；8、舱门；9、递物筒；10、观察窗；11、外置气体分析仪；12、防护框架上层；13、防护框架下层；14、人行天梯；15、配重仓；16、浮桶；17、外置摄像头；18、床铺；19、座椅；20、接线盒；21、声力电话；22、灭火器；23、应急电加热器；24、空调内机；25、耳麦；26、储物箱；27、急救箱；28、二氧化碳吸附器；29、内置摄像头；30、压力与呼吸控制主对接板；31、环控与电气控制主对接板；32、舱内压力表；33、应急控制对接板；34、配重物；35、应急补氧阀；36、应急稳压阀。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图15所示，一种海上高气压脱险系统，包括生活逃生两用舱、用于在正常情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测的主控制室单元5及用于在应急情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测的应急控制室单元6，所述两用舱包括底座7、设置在底座上的舱体1、设置在舱体上的配重物34、主控制对接板、应急控制对接板33、在紧急情况下可对舱体供电的应急电源及对舱体稳压及补氧的多个应急气瓶3；

所述主控制室单元及应急控制室单元设置在工作母船上，所述主控制室单元通过管路与所述主控制对接板连接，所述应急控制室单元通过脐带与所述应急控制对接板连接。

所述应急控制室单元还可设置在救援船上。当工作母船上的主控制室单元及应急控制室单元同时出现问题时如工作母船上发生火灾主控制室单元与应急控制室单元无法正常工作，若有救援船的情况下，则可通过救援船上的应急控制室单元直接与两用舱上的应急控制对接板连接，实现对两用舱供电及供气，保证潜水员消耗所需，保证潜水员安全脱险。

所述主控制对接板包括压力与呼吸控制对接板30及环控与电气控制对接板31，所述压力呼吸控制对接板及环控与电气控制对接板分别通过快速接头与所述主控制室单元的管路连接。主控制对接板分成了两部分，一部分为供气的压力与呼吸控制对接板，一部分是供电的环控与电气控制对接板，主控制室单元通过高压软管分别与二者连接，快速接头实现快速插拔和自锁功能实现主控制室单元对舱体作业时的操纵、控制和监测。

所述脐带包括供气软管、测深软管、抗压排气管、冷热水管、电源电缆、通信电缆及摄像电缆，相邻管件和/或电缆之间填充有聚酯绳，所述脐带的外侧设有保护层。应急控制室单元通过脐带实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，如向舱体内实施稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体的舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示；脐带内有聚酯绳及脐带外有保护层则进一步增加了脐带的耐压及抗拉强度，进一步延长脐带的使用寿命。

所述主控制室单元、应急控制室单元分别设置在集装箱内。控制室单元的整体强度大，可以达到吊装及搬运过程不变形，并具有一定抗冲击碰撞能力，从而达到保护控制室单元的目的。

所述主控制室单元还用于控制工作母船上的潜水钟的吊放、回收及通过舱门与两用舱连接的过渡舱与潜水钟之间的对接。主控制室单元不仅要对两用舱控制及供给，而且还需要控制工作母船上的吊放回收系统，以便于实现对闭式潜水钟的吊放及回收，在潜水钟回收后需要控制液压系统实现过渡舱与潜水钟的对接，以便于潜水员从潜水钟进入到两用舱内；待潜水员需要作业时由过渡舱进入潜水钟，主控制室单元控制潜水钟与过渡舱脱离，然后控制吊放潜水钟入海。

所述舱体的顶部和/或侧部上设有递物筒9。舱体的侧部有递物筒可在正常情况下如舱体在工作母船上时，实现舱体与舱外物品的递送；舱体的顶部的递物筒为应急递物筒，而在应急情况下两用舱需要浮于海面，侧部的递物筒可能会在水位线以下，无法及时给舱体内的潜水员递送应急物品，故在舱体的顶部设置了应急递物筒，该递物筒用于应急情况下舱体与舱外传递物品。

所述舱体的外部设有防护框架2，所述舱体、底座和/或防护框架上设有用于容纳所述配重物的配重仓15，所述应急气瓶及应急电源分别设置在所述防护框架上。配重仓固定安装在舱体、底座和/或防护框架上，配重物插装在配重仓内，配重仓内设有用于对应容纳每个配重物的容纳腔，可根据舱体内潜水员的人数及数量适当调整配重物的数量及位置，从而调整舱体的水位线，使得舱体保持良好的浮性及稳定性。

所述应急气瓶内设有医用氧气、压缩空气和/或氦氧混合气。用于满足舱室稳压和补氧，供潜水员呼吸所需。

所述舱体的外侧设有用于显示舱体内氧浓度的外置气体分析仪11，所述舱体内设有舱内压力表32、应急稳压阀36及应急补氧阀35。在紧急情况下，舱体内的潜水员透过玻璃看到外置气体分析仪显示的氧浓度低于预期值时，可以对应打开应急补氧阀，及时为两用舱补充氧气；舱体内的舱内压力表显示的舱内压力低于预期值时，舱内潜水员可打开应急稳压阀，为脱险舱供气，起到稳压作用。

所述舱体内还设有用于舱体潜水员与主控制室单元或应急控制室单元进行通讯的通讯器材。用于舱内潜水员和主控制室单元或应急控制室单元进行通讯，实时沟通。

舱体与防护框架通过法兰和螺栓进行连接，防护框架用于保护舱体免受外部撞击；应急气瓶和防护框架通过卡箍和固定板进行连接，用于两用舱稳压、补氧和潜水员呼吸；应急电源单元和防护框架通过螺栓进行连接，为舱体提供72小时应急电源；主控制室单元和防护框架2通过硬管和高压软管进行连接，正常情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测；应急控制室单元和防护框架通过脐带进行连接，应急情况下对两用舱进行作业操纵、控制和监测。

舱体上有舱门8、递物筒9、观察窗10、外置气体分析仪11。舱体呈圆柱形，其左、右两端连接有椭圆封头；舱门8设置的壳体的侧部；递物筒9设置在壳体的侧部和上部，分别用于正常情况和应急情况下，舱体1与舱外传递物品；观察窗10设置在两端封头上，舱外的工作人员能通过观察窗10无死角的观察舱体1内情况；外置气体分析仪11设置在壳体的侧部，用于将两用舱舱内的气体浓度反馈给舱内潜水员。

舱体1内部配置了床铺18、座椅19等生活用品，正常情况下满足6名潜水员居住生活，而在应急情况下，可满足12名潜水员逃生；还配置了声力电话21、耳麦25和内置摄像头29，用于舱内潜水员和主控制室单元或应急控制室单元进行通讯，实时沟通；为了更好的调节舱内温湿度和降低舱内CO2浓度，舱体1内部配置了空调内机24、应急电加热器23和CO2吸附器28；还配置了接线盒20，对舱内的电气线路进行统一管理；另外，为了更好的保证潜水员人身安全，还配置了灭火器22和急救箱27。

防护框架2上设有人行天梯14、配重仓15、浮桶16、外置摄像头17、压力与呼吸控制主对接板30、环控与电气控制主对接板31、应急控制对接板33。防护框架将舱体1包裹在其中；人行天梯14焊接在防护框架上层12，方便舱外人员行走；配重仓15与浮桶16焊接在防护框架下层，用于调节两用舱的重心与浮心；外置摄像头17通过螺栓固定在防护框架上层12，将递物筒附近的情况反馈到主控制室单元和应急控制室单元；压力与呼吸控制主对接板、环控与电气控制主对接板和应急控制对接板通过螺栓与防护框架下层进行连接，实现主控制室和应急控制室单元对舱体1进行作业操纵、控制和监测。

防护框架2上设置有配重仓15，分布在防护框架2的前后左右，配重仓内的配重物可选用多个铅块排布，可根据舱内物体的布局和潜水员的人数与重量等调整铅块数量和位置，使得两用舱保持良好的浮性与稳性。根据需要选择不同重量的配重物，四个配重仓皆由多个铅块的配重物排布，可根据舱内物体的布局和潜水员的人数与重量等调整，使得两用舱保持良好的浮性与稳性。配重物可选用铅块；前后配重仓中的铅块为1#铅块；左右配重仓中的铅块为2#铅块。

海上高气压两用舱的防护框架2上设置有浮桶16，分布在防护框架2的左后角和右后角，浮桶的大小由两用舱自身的尺寸决定，使得两用舱在水面漂浮时有良好的浮性与稳性。

压力与呼吸控制主对接板、环控与电气控制主对接板与主控制室单元的高压软管通过快速接头进行连接，实现快速插拔和自锁功能；应急控制对接板与应急控制室单元的脐带通过快速接头进行连接，实现快速插拔和自锁功能。对接板上的接口皆采用水密设计。

主控制室单元作用是实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，包括向舱体1内实施加压、稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体1舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示。

应急控制室单元作用是通过脐带实施对舱体作业时的操纵、控制和监测，包括向舱体内实施稳压、减压、补氧，对潜水员提供呼吸气和调节舱内温湿度；舱体1舱压状态、温湿度状态和舱内气体浓度状态的监测显示。脐带内部设有供气软管、测深软管、抗压排气管、冷热水管、电源电缆、通信电缆、舱体1内摄像电缆和舱体1外摄像电缆。此外，在管缆间填充有聚酯绳，以增加脐带的耐压和抗拉性，脐带外包标准紧网状单纤维聚丙烯织物保护层。

舱内配置了储物箱26，用于存放足够的口粮、淡水和CO2吸附剂，保证潜水员72小时消耗所需，让逃生的潜水员有足够的时间等待营救。

两用舱内还设有应急稳压和补氧系统，应急稳压和补氧系统包括应急气瓶3、外置气体分析仪11、应急补氧阀和应急稳压阀。当舱内压力表32显示的舱内压力低于预期值时，舱内潜水员可打开应急稳压阀，为两用舱供气，起到稳压作用；当外置气体分析仪11显示的舱内氧浓度低于预期值时，舱内潜水员可打开应急补氧阀，为两用舱补充氧气，起到补氧作用；应急气瓶3的气体量满足两用舱72小时的泄漏和潜水员72小时的呼吸所需。本发明功能齐全，不仅可作为生活舱使用，还可以作为逃生舱使用，提高了传统逃生舱的使用率，节省了潜水员由生活舱转移到逃生舱的时间，更好的保证潜水员的人身安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。