一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法

摘要

一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法，包括围壁和舱口盖，围壁的中部配合安装有可开启与关闭的舱口盖，围壁的内表面与舱口盖的外表面配合处为贴合面，贴合面上开有凹槽，围壁的一侧壁开有一个通槽，通槽与凹槽连通；围壁的上部还安装有开启辅助机构，其具体结构为：包括水压缸，水压缸的底部通过铰链座支撑在围壁的顶面，水压缸的活塞杆头部通过销轴连接有连杆，连杆的下部设置有围壁的内表面，并与围壁共型构成贴合面的一部分，连杆的内部开有通道，通道入口通过软管与水压缸连接，连杆的中部与围壁顶面铰接。工作可靠，能满足深海作业任务。

权利要求

1.一种深海舱口盖辅助开启装置，包括围壁(1)和舱口盖(4)，其特征在于：所述围壁(1)的中部配合安装有可开启与关闭的舱口盖(4)，所述围壁(1)的内表面与舱口盖(4)的外表面配合处为贴合面(3)，所述贴合面(3)上开有凹槽(2)，所述围壁(1)的一侧壁开有一个通槽(16)，所述通槽(16)与凹槽(2)连通；所述围壁(1)的上部还安装有开启辅助机构，其具体结构为：包括水压缸(9)，所述水压缸(9)的底部通过铰链座(10)支撑在围壁(1)的顶面，所述水压缸(9)的活塞杆(7)头部通过销轴(6)连接有连杆(5)，所述连杆(5)的下部设置有围壁(1)的内表面，并与围壁(1)共型构成贴合面(3)的一部分，所述连杆(5)的内部开有通道，所述通道的入口通过软管(8)与水压缸(9)连接，所述连杆(5)的中部与围壁(1)顶面铰接；还包括高压水泵(15)，所述高压水泵(15)的出流端分成两路，一路通过高压管路(14)与通槽(16)连接，另一路通过水管(11)与水压缸(9)连接，所述水管(11)上安装有背压阀(13)，所述水压缸(9)的内部有杆腔为密闭腔，无杆腔为透水腔，所述连杆(5)一端与水压缸(9)连接，在连杆(5)中部与围壁(1)铰接，形成一个杠杆机构。

2.如权利要求1所述的一种深海舱口盖辅助开启装置，其特征在于：所述通槽(16)内部设置有内螺纹，即通槽(16)为内螺纹孔。

3.如权利要求1所述的一种深海舱口盖辅助开启装置，其特征在于：所述高压管路(14)与通槽(16)的连接处安装有压力传感器(12)。

4.如权利要求1所述的一种深海舱口盖辅助开启装置，其特征在于：高压水泵(15)通过支架固定在围壁(1)的外壁面。

5.一种利用权利要求1所述的深海舱口盖辅助开启装置的开启方法，其特征在于：包括如下操作步骤：

第一步：采用压力均衡系统对舷外及舱内压力进行均衡，使舷外及舱内无压差；

第二步：启动高压水泵(15)；

第三步：舷外海水会通过高压管路(14)进入围壁(1)的通槽(16)中，然后进入凹槽(2)中，由于凹槽(2)受压面积与贴合面(3)的面积相同，凹槽(2)内水压需达到舷外水压的两倍，此时可平衡由舱口盖(4)与围壁(1)贴合处面积差带来的压力差；

第四步：高压水泵(15)继续泵水，此时高压管路(14)内压力升高，背压阀(13)开启，海水通过水管(11)进入水压缸(9)，推动活塞杆(7)缩回，带动连杆(5)绕围壁(1)上的铰接点旋转，形成一个省力杠杆，进而撬动舱口盖(4)使海水进入贴合面(3)，消除面积差带来的压力；

第五步：舱口盖(4)开启后，进行样品转移；

第六步：由于凹槽(2)内海水瞬间泄压，压力传感器(12)检测到水压降低后反馈控制系统，作为控制系统关闭高压水泵(15)输入信号，同时由于连杆(5)内部通道出口与围壁(1)的脱离，水压缸(9)密封腔的压力也会降低至与舷外海水相同，此时透水腔内压簧带动活塞杆(7)伸出，使连杆(5)复位，继续作为舱口盖(4)关闭时的围壁(1)的一部分；

第七步：舱口盖(4)完成关闭动作，装置回到初始状态；

第八步：作业完成。

说明书

一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法

技术领域

[0001] 本发明涉及深海环境下辅助设备技术领域，尤其是一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法。

背景技术

[0002] 随着人类社会技术的进步，人类对海洋的了解也逐步加深，探索海洋未知领域的步伐正向深海挺进。

[0003] 深海生物价值、矿产价值及军事价值等越来越受到各国重视。

[0004] 目前，各类有人无人潜水器相继投入到深海探测、开发及科研活动中。在部分深海活动中，尤其是深海生物科考领域，研究人员对样品进行原位研究的需求非常迫切，这就要
求潜器必须具备将深海中的样品转移到研究人员所在潜器中的功能。

[0005] 样品需经由潜器上的过渡舱进入载人舱内，过渡舱设有两个舱口盖，一个舱口盖连通外界海水与过渡舱海水，另一个舱口盖连通过渡舱海水与载人舱常压干式环境。样品
转入到过渡舱过程中，连通外界海水与过渡舱海水的舱口盖要在深海压力环境下开启。由
于深海压力环境的存在，即使在舱口盖两侧压力平衡之后，舱口盖与围壁贴合部分仍然承
受深海压力，该压力与深度成正比，在深度超过1000米的深海环境中，贴合面承受的压力甚
至可以达到上百吨的量级，导致舱口盖无法打开，无法顺利完成作业任务。

发明内容

[0006] 本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法，从而可以辅助深海环境下舱口盖的开启，确保深海舱口盖能够开启完成作业
任务，其工作可靠性好。

[0007] 本发明所采用的技术方案如下：

[0008] 一种深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法，包括围壁和舱口盖，所述围壁的中部配合安装有可开启与关闭的舱口盖，所述围壁的内表面与舱口盖的外表面配合处为贴合
面，所述贴合面上开有凹槽，所述围壁的一侧壁开有一个通槽，所述通槽与凹槽连通；所述
围壁的上部还安装有开启辅助机构，其具体结构为：包括水压缸，所述水压缸的底部通过铰
链座支撑在围壁的顶面，所述水压缸的活塞杆头部通过销轴连接有连杆，所述连杆的下部
设置有围壁的内表面，并与围壁共型构成贴合面的一部分，所述连杆的内部开有通道，所述
通道入口通过软管与水压缸连接，所述连杆的中部与围壁顶面铰接；还包括高压水泵，所述
高压水泵的出流端分成两路，一路通过高压管路与通槽连接，另一路通过水管与水压缸连
接，所述水管上安装有背压阀。

[0009] 其进一步技术方案在于：

[0010] 所述通槽内部设置有内螺纹，即通槽为内螺纹孔。

[0011] 所述水压缸的内部有杆腔为密闭腔，无杆腔为透水腔。

[0012] 所述连杆一端与水压缸连接，在连杆中部与围壁铰接，形成一个杠杆机构。

[0013] 所述高压管路与通槽的连接处安装有压力传感器。

[0014] 高压水泵通过支架固定在围壁的外壁面。

[0015] 一种深海舱口盖辅助开启装置的开启方法，包括如下操作步骤：

[0016] 第一步：采用压力均衡系统对舷外及舱内压力进行均衡，使舷外及舱内无压差；

[0017] 第二步：启动高压水泵；

[0018] 第三步：舷外海水会通过高压管路进入围壁的通槽中，然后进入凹槽中，由于凹槽受压面积与贴合面的面积相同，凹槽内水压需达到舷外水压的两倍，此时可平衡由舱口盖
与围壁贴合处面积差带来的压力差；

[0019] 第四步：高压水泵继续泵水，此时高压管路内压力升高，背压阀开启，海水通过水管进入水压缸，推动活塞杆缩回，带动连杆绕围壁上的铰接点旋转，形成一个省力杠杆，进
而撬动舱口盖使海水进入贴合面，消除面积差带来的压力；

[0020] 第五步：舱口盖开启后，进行样品转移；

[0021] 第六步：由于凹槽内海水瞬间泄压，压力传感器检测到水压降低后反馈控制系统，作为控制系统关闭高压水泵输入信号，同时由于连杆内部通道出口与围壁的脱离，水压缸
密封腔的压力也会降低至与舷外海水相同，此时透水腔内压簧带动活塞杆伸出，使连杆复
位，继续作为舱口盖关闭时的围壁的一部分；

[0022] 第七步：舱口盖完成关闭动作，装置回到初始状态；

[0023] 第八步：作业完成。

[0024] 本发明的有益效果如下：

[0025] 本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过在围壁上设置开启辅助机构，可以实现在深海环境下方便的将密闭的舱口盖打开的动作，避免了现有技术中由于面积差原因而无法
打开舱口盖或者难以开启的缺陷，大大提高了水下样品转移任务的成功率和可靠性。

[0026] 本发明结构简单，安装方便，工作可靠。

[0027] 本发明在需要开启舱口盖时，可通过系统控制自动化完成。

附图说明

[0028] 图1为本发明的结构示意图(剖视图)。

[0029] 图2为本发明开启辅助机构的安装示意图。

[0030] 图3为本发明的结构示意图(省略开启辅助机构)。

[0031] 图4为本发明的立体图(省略开启辅助机构)。

[0032] 图5为本发明的流程图。

[0033] 其中：1、围壁；2、凹槽；3、贴合面；4、舱口盖；5、连杆；6、销轴；7、活塞杆；8、软管；9、水压缸；10、铰链座；11、水管；12、压力传感器；13、背压阀；14、高压管路；15、高压水泵；16、
通槽。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

[0035] 如图1、图2、图3、图4和图5所示，本实施例的深海舱口盖辅助开启装置及其开启方法，包括围壁1和舱口盖4，围壁1的中部配合安装有可开启与关闭的舱口盖4，围壁1的内表
面与舱口盖4的外表面配合处为贴合面3，贴合面3上开有凹槽2，围壁1的一侧壁开有一个通
槽16，通槽16与凹槽2连通；围壁1的上部还安装有开启辅助机构，其具体结构为：包括水压
缸9，水压缸9的底部通过铰链座10支撑在围壁1的顶面，水压缸9的活塞杆7头部通过销轴6
连接有连杆5，连杆5的下部设置有围壁1的内表面，并与围壁1共型构成贴合面3的一部分，
连杆5的内部开有通道，通道入口通过软管8与水压缸9连接，连杆5的中部与围壁1顶面铰
接；还包括高压水泵15，高压水泵15的出流端分成两路，一路通过高压管路14与通槽16连
接，另一路通过水管11与水压缸9连接，水管11上安装有背压阀13。

[0036] 通槽16内部设置有内螺纹，即通槽16为内螺纹孔。

[0037] 水压缸9的内部有杆腔为密闭腔，无杆腔为透水腔。

[0038] 连杆5一端与水压缸9连接，在连杆5中部与围壁1铰接，形成一个杠杆机构。

[0039] 高压管路14与通槽16的连接处安装有压力传感器12。

[0040] 高压水泵15通过支架固定在围壁1的外壁面。

[0041] 本实施例深海舱口盖辅助开启装置的开启方法，包括如下操作步骤：

[0042] 第一步：采用压力均衡系统对舷外及舱内压力进行均衡，使舷外及舱内无压差；

[0043] 第二步：启动高压水泵15；

[0044] 第三步：舷外海水会通过高压管路14进入围壁1的通槽16中，然后进入凹槽2中，由于凹槽2受压面积与贴合面3的面积相同，凹槽2内水压需达到舷外水压的两倍，此时可平衡
由舱口盖4与围壁1贴合处面积差带来的压力差；

[0045] 第四步：高压水泵15继续泵水，此时高压管路14内压力升高，背压阀13开启，海水通过水管11进入水压缸9，推动活塞杆7缩回，带动连杆5绕围壁1上的铰接点旋转，形成一个
省力杠杆，进而撬动舱口盖4使海水进入贴合面3，消除面积差带来的压力；

[0046] 第五步：舱口盖4开启后，进行样品转移；

[0047] 第六步：由于凹槽2内海水瞬间泄压，压力传感器12检测到水压降低后反馈控制系统，作为控制系统关闭高压水泵15输入信号，同时由于连杆5内部通道出口与围壁1的脱离，
水压缸9密封腔的压力也会降低至与舷外海水相同，此时透水腔内压簧带动活塞杆7伸出，
使连杆5复位，继续作为舱口盖4关闭时的围壁1的一部分；

[0048] 第七步：舱口盖4完成关闭动作，装置回到初始状态；

[0049] 第八步：作业完成。

[0050] 本发明的具体结构和功能如下：

[0051] 本发明主要包括凹槽2、高压水泵15、背压阀13、水压缸9、连杆5及软管8等。

[0052] 其中凹槽2开在舱口盖4与围壁1的贴合面3处，围壁1一侧打内螺纹孔(通槽16)直至与凹槽2连通。

[0053] 其中水压缸9一端与围壁1的顶面铰接，另一端通过销轴6与连杆5铰接，水压缸9用于驱动连杆5动作。

[0054] 其中连杆5一端与水压缸9连接，在连杆5中部与围壁1铰接，形成一个杠杆机构，连杆5另一端与围壁1共型构成舱口盖4密封贴合面3的一部分。

[0055] 其中水压缸9有杆腔为密闭腔，进水口与出水口均设在该腔，无杆腔为透水腔，无杆腔设有压簧与活塞连接，用于提供活塞杆7伸出的动力源。

[0056] 其中连杆5内设有通道，通道入口通过高压软管8与水压缸9的密闭腔连通，在舱口盖4处于关闭状态时，连杆5内通道出口可通过围壁1形成密封。

[0057] 其中高压水泵15出流端分成两路，其中一路通过高压管路14与通槽16(螺纹孔)连接，另一路连接背压阀13一端；而背压阀13另一端通过水管11与水压缸9的密闭腔连通。

[0058] 其中压力传感器12安装在高压管路14与通槽16的连接处，压力传感器12向控制系统反馈管路内压力。

[0059] 实际工作过程中：

[0060] 如图1所示，其为样品进入过渡舱通道，样品通过舱口盖4进入舱内。

[0061] 初始状态下，舷外为高压海水环境，舱内为常压海水环境。当进行样品转移时，需要通过压力均衡系统将舷外与舱内海水连通，使舱内变为与舷外压力一致的环境。此时舱
内与舷外无压差。但在舱口盖4与围壁1的贴合面3的部位，由于密封要求，围壁1端面与舱口
盖4的端面均要进行研磨，粗糙度很小，而且配合精度非常高。在这种情况下，舱口盖4与围
壁1端面完全贴合在一起的，高压海水无法进入，同时O型圈也与围壁1端面完全贴合，贴合
部位也无法进入高压海水。由于海水无法进入贴合面3，导致贴合面3形成面积差，贴合部分
的面积承受深海压力，该部分的压力为贴合面3积与深海压力的乘积，在大深度下，该部分
的压力往往达到几十吨甚至上百吨，使舱口盖4无法打开。

[0062] 而本发明采用的舱口盖辅助开启方法，具体步骤如下：

[0063] 首先采用压力均衡系统对舷外及舱内压力进行均衡，使舷外及舱内无压差。

[0064] 启动高压水泵15，舷外海水会通过围壁1的通槽16进入凹槽2，由于凹槽2受压面积与贴合面3的面积相同，所以凹槽2内水压需达到舷外水压的两倍，此时可平衡由舱口盖4与
围壁1贴合处面积差带来的压力差。

[0065] 高压水泵15继续泵水，此时高压管路14内压力升高，背压阀13开启，海水通过高水管11进入水压缸9，推动活塞杆7缩回，带动连杆5绕围壁1上的铰接点旋转，形成一个省力杠
杆，进而撬动舱口盖4使海水进入贴合面3，消除面积差带来的压力。

[0066] 舱口盖4开启后，凹槽2内海水瞬间泄压，压力传感器12检测到水压降低后反馈控制系统，作为控制系统关闭高压水泵15输入信号，同时由于连杆5内的通道出口与围壁1脱
离，水压缸9的密封腔压力也会降低至与舷外海水相同，此时透水腔内压簧带动活塞杆7伸
出，使连杆5复位，继续作为舱口盖4关闭时的围壁1的一部分。

[0067] 由于管路及凹槽2内压力会瞬间降低，所以有助于消除舱口盖4开启时贴合面3消失带来的冲击。

[0068] 样品转移完成后，关闭舱口盖4，装置回到初始状态。

[0069] 在深海环境下，通过开启辅助机构的作用，可以方便的开启舱口盖4，完成作业任务。

[0070] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。