專利名稱：一種快速安全救撈失事沉沒潛艇的方法及其實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種快速、安全救撈失事沉沒潛艇的新方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。屬于潛艇設(shè)計和救撈技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
潛水艇是人類最偉大的發(fā)明之一。在軍事、科研、海洋作業(yè)和海洋旅游觀光等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。特別在軍事上，潛艇是海軍的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著國防安全重任。
潛艇由于使用許多尖端科技，內(nèi)部構(gòu)造十分復(fù)雜，使用環(huán)境和工作條件異常惡劣等原因，具有較高的故障率。海洋又是人類認(rèn)知、掌握很少的領(lǐng)域，存在許多未知和意外因素。因而，潛艇自從問世以來，失事率一直居高不下，而潛艇一旦失事沉沒，必然造成重大財產(chǎn)損失和大量艇員死亡。大損國家和軍隊形象?？v觀各個海洋大國，幾乎都發(fā)生過多起潛艇失事的悲劇。不但造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，而且如果失事的是核潛艇，還潛藏著在今后成千上萬年威脅人類和海洋生物安全的危險。因此，從營救被困艇員、查找分析失事原因、維護(hù)海洋安全出發(fā)，各國在潛艇失事以后，都會不惜動用大量人力、物力、財力、采用先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備對失事沉沒潛艇進(jìn)行打撈。
現(xiàn)有的潛艇打撈技術(shù)主要是浮筒法和液力——鋼絲繩起吊法兩種。這兩種方法的共同特點(diǎn)是打撈過程是一項龐大的系統(tǒng)工程。要動用大規(guī)模的救撈船隊，采用大量專用設(shè)備和專業(yè)救撈人員。工期很長、耗資巨大，存在很大的作業(yè)危險(例如潛艇上的魚雷、導(dǎo)彈等有可能因作業(yè)而爆炸)失敗概率很高。由于需要潛水員在水下進(jìn)行艱巨復(fù)雜的作業(yè)，這兩種方法對潛水生理極限以下的深海潛艇失事基本上無能為力。
潛艇失事沉沒以后，內(nèi)部的生存環(huán)境變得極端惡劣，只能維持艇員很短的生存時間。通常在數(shù)小時至數(shù)十小時。因而，快速救撈對幫助被困艇員逃生十分關(guān)鍵。現(xiàn)有打撈技術(shù)由于耗時很長，對幫助艇員逃生沒有意義。近兩年發(fā)生的俄羅斯“庫爾斯克”號和我國的“361”號潛艇失事事件，艇員的營救都失敗了，全部艇員無一生還，造成慘重?fù)p失。艇員全部死亡之后，即使?jié)撏Т驌瞥鏊埠茈y查找分析到失事的初始原因及蔓延過程。一般只能從最終表象去猜測。給潛艇的設(shè)計、制造、維修、指揮和操作改進(jìn)都留下很大困難。由于高失事率和失事后生還機(jī)會渺茫。潛艇長期以來被冠以“海上活棺材”的不祥稱號。
綜上所述可以看出，現(xiàn)有的失事沉沒潛艇打撈技術(shù)存在很大的缺陷和局限性。是潛艇技術(shù)領(lǐng)域中最落后的板塊，離人們的期望效果非常遠(yuǎn)。
而這些嚴(yán)重缺陷和局限性，又根源于潛艇設(shè)計思路的一個重大原始缺陷。
為了清楚地分析潛艇設(shè)計思路的這個原始缺陷和清晰地闡述本發(fā)明，我們需要回顧潛艇的沉浮控制機(jī)理。
我們知道，潛艇是依據(jù)阿基米德定律，采用浮箱原理工作的船舶?，F(xiàn)代的潛艇技術(shù)裝置雖然十分尖端、復(fù)雜，但它的沉浮控制機(jī)理卻是十分簡單的通過向潛艇的專用于控制沉浮的水柜內(nèi)注水或充氣的方式來調(diào)節(jié)控制水柜內(nèi)總水量的變化，從而改變潛水艇的總重量與排水量的比例變化來實(shí)現(xiàn)下沉或上浮的控制。具體說，當(dāng)需要潛艇下潛時，就向水柜內(nèi)注水增加潛艇的總重量減少浮力。當(dāng)總重量大于潛艇的動態(tài)排水量后，潛艇就會沉入水下。反之，當(dāng)需要潛艇上浮時，就向水柜充入高壓空氣將水排出艇外，潛艇總重量變小增加浮力。當(dāng)總重量小于潛艇動態(tài)排水量后，潛艇就會浮出水面。
由此可以看出，所有的潛艇失事都是因?yàn)閱适细∧芰Χ翛]的。
潛艇喪失上浮能力存在三種形態(tài)；一種是由于設(shè)備故障，操作失誤使?jié)撏λ竦某錃饽芰υ斐伞Ａ硪环N是因爆炸、火災(zāi)、與外物碰撞、操作失誤等原因造成艇體破損，致使艙室進(jìn)水造成。第三種是內(nèi)部機(jī)件失靈或損壞，或操作失誤使海水大量涌入艙室造成的。此種形態(tài)艇殼無結(jié)構(gòu)損壞。這些形態(tài)也可能同步發(fā)生。
潛艇自問世以來，控制沉浮的全部系統(tǒng)如動力設(shè)備、空壓機(jī)、儲氣瓶、管道與閥門、控制檢測和儀表系統(tǒng)、線路、電源與信號糸統(tǒng)，以及操作人員、指揮人員等，均被置于潛艇內(nèi)部。潛艇一旦出海，外界就無法對潛艇的沉浮控制施加任何影響與幫助。
而這正是潛艇自問世以來尚未被人們意識到的一個最基本的原始缺陷一旦上述任何一個環(huán)節(jié)出事或遭遇意外，就會導(dǎo)致潛艇失去上浮能力而沉沒。而又無法從外部及時重新獲得上浮能力來脫險。

發(fā)明內(nèi)容
針對這一原始重大缺陷，本發(fā)明提出了一個創(chuàng)造性的獨(dú)特構(gòu)思為潛艇預(yù)留置一個端口在艇殼外部的救援專用壓縮空氣通道及其控制裝置，以當(dāng)在潛艇失事喪失上浮能力后，能夠由外部救撈平臺通過該通道向潛艇內(nèi)的水柜或進(jìn)水艙室快速充入壓縮空氣來排出海水，讓潛艇在最短時間內(nèi)恢復(fù)上浮能力后浮出水面。
這一構(gòu)思從根本上改進(jìn)了潛艇失事后無法從外部及時獲得浮力援助的落后現(xiàn)狀。除了潛艇斷裂、解體的極端情況外，絕大多數(shù)的潛艇失事從此都變成可以挽回的普通良性事故。


下面結(jié)合附圖闡述本發(fā)明的技術(shù)特征附圖1和附圖2是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)裝置。它由A、B兩個部分組成。其中安裝在潛艇上的是A部分，由附圖1表示。安裝在救撈平臺(救撈船、運(yùn)輸機(jī)、水上飛機(jī)、大型直升飛機(jī)、艦艇等)上的是B部分，由附圖2表示。
由附圖1可見，A部分由管道1、閥門2、控制閥門2啟閉的平面齒輪3、與閥門連接在一起的帶有一段外螺紋下端的錐型接口4構(gòu)成艇外組件，其中管道1的一端穿過艇殼、連接到閥門2上，閥門2、平面齒輪3、錐型接口4都是安裝在艇殼外部。
管道1在艇內(nèi)的另一端又分為兩路，其中一路連接一個單向閥門5后安裝到水柜上部。另一路通過分管進(jìn)入到各個艙室。進(jìn)入每個艙室后在其未端連接一個由艇上監(jiān)測警報系統(tǒng)控制的常閉——單向閥6后固定在艙室上部。當(dāng)發(fā)生艙室進(jìn)水時，由警報系統(tǒng)將6變換到開啟狀態(tài)，為從艇外輸入壓縮空氣到進(jìn)水艙室排水作好準(zhǔn)備。
由附圖2可見B部分由沉降對接器7、安裝在沉降對接器7中央的帶有外螺紋的內(nèi)錐型接口套8(外螺紋規(guī)格直徑與錐型接口4下端的外螺紋完全一樣)、內(nèi)部帶有與8的外螺紋相配合的內(nèi)螺紋、外部為齒輪的旋轉(zhuǎn)套筒9、蝸桿10、驅(qū)動10旋轉(zhuǎn)的電機(jī)11、照明射燈12、攝像機(jī)13、姿態(tài)微調(diào)電動推進(jìn)器14、壓縮空氣軟管15、電源、信號、電纜16、吊放鋼纜17、空氣壓縮機(jī)18、操作控制臺19組成。其中，套筒9的外齒輪可與平面齒輪3嚙合并驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)。
附圖3是本發(fā)明的作業(yè)實(shí)施例當(dāng)確定失事潛艇的沉沒位置后，救撈船(平臺)來到潛艇上方，操作員將沉降對接器7放入水中向潛艇靠攏，同時打開照明射燈12和攝像機(jī)13。從傳回的電視畫面上找到錐形接口4的準(zhǔn)確位置，然后操縱5向4對準(zhǔn)后放下(在救撈平臺定位飄移較大或強(qiáng)海流情況下，可借助姿態(tài)推進(jìn)器12進(jìn)行位移調(diào)節(jié))，完成兩者的錐形自對準(zhǔn)對接。在畫面確認(rèn)對接后，啟動電機(jī)11帶動蝸桿10旋轉(zhuǎn)，蝸桿10的旋轉(zhuǎn)帶動套筒9向下旋進(jìn)到錐形接口的外螺紋上，完成5和4的固接并自鎖，同時套筒9的外齒條也插入平面齒輪3的齒間完成嚙合、并在向下旋進(jìn)的同時帶動平面齒輪3旋轉(zhuǎn)而開啟閥門2。
套筒9旋進(jìn)到下止位時，閥門2也剛好開啟到全開狀態(tài)。此時，從救撈平臺的空氣壓縮機(jī)到沉沒潛艇的水柜和進(jìn)水艙室，就形成了一條暢通的壓縮空氣通道。由于蝸桿10與套筒9的齒輪有自鎖作用，不會在高壓氣流的沖擊震動中松脫。因而這種連接是高可靠的。救撈操作員開啟空氣壓縮機(jī)，就可向失事潛艇水柜和進(jìn)水艙室快速充入高壓空氣迫使海水排出艇外，實(shí)現(xiàn)潛艇上浮。
潛艇浮出水面后，艇內(nèi)被困人員可自行或在救撈人員協(xié)助下打開艙蓋逃生。救撈人員也可進(jìn)入到潛艇內(nèi)部對受傷不能自己行動者進(jìn)行救護(hù)后搬離潛艇。艇員救生完成后，拖船即可將潛艇拖回港口，查找失事原因，進(jìn)行修復(fù)，救撈工作至此完成。
為了提高保險系數(shù)，根據(jù)潛艇水柜和艙室均為水密分隔布局的特點(diǎn)，以及潛艇沉沒后可能發(fā)生大角度傾斜這一事實(shí)。在進(jìn)行實(shí)際的配置安裝時，可在艇殼外部布置多套發(fā)明的A部分的錐形接口組件，并使各套的錐形接口4有不同的傾角，這樣當(dāng)潛艇在任何惡劣狀態(tài)時，均能確保至少有一套4和5實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的對接。
發(fā)明的B部分可設(shè)計制造為標(biāo)準(zhǔn)模塊設(shè)備，包括自帶動力的空氣壓縮機(jī)、控制操作臺、鋼纜、空氣軟管、信號電纜、卷揚(yáng)機(jī)、沉降對接器組件等組裝在一個設(shè)備箱內(nèi)。或再安裝到一只專用救生艇上，使用時由救撈船、水上飛機(jī)、大型直升機(jī)、艦艇等搭載到失事現(xiàn)場，或由運(yùn)輸機(jī)空投到失事現(xiàn)場，即可迅速展開救撈。
上述實(shí)施例清晰地闡述了本發(fā)明的全部內(nèi)容。從中可以看出本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)來說，具有突破性質(zhì)的重大優(yōu)點(diǎn)1.快速、安全采用本發(fā)明救撈失事潛艇，由于設(shè)備小巧，易于運(yùn)送投放，作業(yè)內(nèi)容很少，程序很短，無需潛水員下水作業(yè)，因此總的耗時非常少?？梢詫?shí)現(xiàn)自潛艇誕生以來人們就夢寐以求的快速救撈，最大程度挽救被困艇員生命。由于無需對艇體本身進(jìn)行機(jī)械作業(yè)，安全性極高，基本無危險。
2、結(jié)構(gòu)簡單、使用簡便、成本低廉本發(fā)明無需龐大的專業(yè)救撈船隊，無需使用昂貴、復(fù)雜的專業(yè)救撈設(shè)備和眾多救撈人員。結(jié)構(gòu)十分簡單，使用也前所未有的簡便。只需數(shù)名救撈員坐在操作臺前，根據(jù)電視畫面遙控操作即可。甚至可以方便地實(shí)現(xiàn)自動救撈。整個救撈作業(yè)僅有對接和充氣兩個程序，以及潛艇浮出水面后的救生和拖回港口的工作?？傮w成本與現(xiàn)有技術(shù)是一個天上，一個地下。
3、突破現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)現(xiàn)深海救撈潛艇如果在超出潛水極限的深海區(qū)失事，現(xiàn)有技術(shù)就無法救撈。而本發(fā)明由于無需潛水員作業(yè)，不受水深限制，只要潛艇尚未斷裂解體、艙室和水柜還能在充氣后產(chǎn)生浮力，均可實(shí)現(xiàn)救撈。
4、適應(yīng)性廣本發(fā)明除了專業(yè)救撈船一種平臺外，還可由水上飛機(jī)、大型直升飛機(jī)、水面艦艇、潛艇、氣墊船等擔(dān)任救撈平臺。只需能安裝或搭載B部分的救撈設(shè)備模塊即可。特別由水上飛機(jī)、大型直升飛機(jī)、氣墊船、水翼船運(yùn)送或高速運(yùn)輸機(jī)空投救撈設(shè)備模塊，及同編隊的其它艦艇進(jìn)行救撈。是潛艇救撈史上劃時代的進(jìn)步。這些高速救撈平臺能將從失事確定到完成救撈的時間壓縮到最短，近海失事，通?？稍跀?shù)十分鐘到數(shù)小時內(nèi)將沉沒潛艇救撈出水。遠(yuǎn)海也僅需數(shù)小時到一天內(nèi)完成。為被困艇員贏得最大的生還機(jī)會。
實(shí)施方式由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)很簡單，裝置的A部分既可在新潛艇制造時配備安裝。也可在現(xiàn)役潛艇上作技術(shù)改造加裝。現(xiàn)有的潛艇制造技術(shù)均能輕松完成。而B部分也只需現(xiàn)有機(jī)電技術(shù)組成。在組合形成標(biāo)準(zhǔn)化模塊設(shè)備后，除了前述的救撈平臺外，還可以作為艦隊的保障設(shè)備配備于艦艇上，失事潛艇的救撈將成為艦隊日常聯(lián)勤保障的一個標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容，隨時可以投入救撈作業(yè)。這樣，絕大多數(shù)的潛艇失事將不再造成艇毀人亡的慘劇。而成為可以挽回的普通事故。這將大大提高潛艇官兵的安全感。有效增強(qiáng)戰(zhàn)斗力。
權(quán)利要求
1一種快速、安全救撈失事沉沒潛艇的方法，其特征是在潛艇上預(yù)留置一條連通潛艇內(nèi)外的救撈專用壓縮空氣管道，管道在潛艇外的端口連接有一個可由外部救撈平臺控制啟閉的閥門和一個可自動對準(zhǔn)連接的錐型接口，內(nèi)部端口連接水柜和艙室來自外部救撈平臺的壓縮空氣經(jīng)由此管道被充入水柜和進(jìn)水艙室中，將海水排出艇外，讓沉沒潛艇重新獲得浮力而自行浮出水面。
2實(shí)現(xiàn)權(quán)項1的裝置，其特征是由安裝在潛艇上的A部分和安裝在救撈平臺上的B部分共同組成，A部分有一根貫通潛艇內(nèi)外的管道用焊接或法蘭盤與潛艇外殼固接，管道在艇殼外的端口上連接有一個閥門，閥門再連接有一個底部帶外螺紋的錐型接口，閥門的啟閉由安裝在啟閉軸上的一個平面齒輪實(shí)現(xiàn)，管道在潛艇內(nèi)的端口連接一個雙通管后分為兩路，一路串連一個單向閥后連接到水柜上部。另一路通過分管進(jìn)入各個艙室，進(jìn)入各個艙室后連接一個由艇上檢測警報糸統(tǒng)控制的常閉——單向閥后固定在艙室上部，發(fā)生艙室進(jìn)水時，進(jìn)水艙室的閥門由警報糸統(tǒng)變換到開啟狀態(tài)，為從艇外輸入壓縮空氣到進(jìn)水艙室作好準(zhǔn)備，B部分由一個沉降對接器、一個安裝在對接器中央的帶外螺紋的內(nèi)錐形接口套、一個帶外齒輪和內(nèi)螺紋的旋轉(zhuǎn)套筒、一根蝸桿及動力電機(jī)構(gòu)成接口套組件，這里內(nèi)錐形接口套的外螺紋與A部分的錐形接口的底座的外螺紋是同規(guī)格、同尺寸的，套筒的內(nèi)螺紋則與兩者的外螺紋是配合的，套筒的外齒輪與蝸桿是嚙合的，可由蝸桿驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，套筒的外齒輪也與A部分的平面齒輪是嚙合的，可驅(qū)動平面齒輪旋轉(zhuǎn)而啟閉閥門，沉降對接器由一根吊放鋼纜控制升降，在沉降對接器下平面安裝有照明燈和攝像機(jī)，上平面安裝有姿態(tài)微調(diào)推進(jìn)器、壓縮空氣軟管、電源、信號和控制電纜。壓縮空氣軟管一端連接在內(nèi)錐形接口套上，另一端連接在救撈平臺的空氣壓縮機(jī)上，電源、信號、控制電纜連接在救撈平臺的控制器上。
3實(shí)現(xiàn)權(quán)項1和權(quán)項2的方法，其特征是救撈操作員放下沉降對接器到潛艇的錐形接口的上方，并在攝像機(jī)傳回的電視畫面和姿態(tài)微調(diào)推進(jìn)器幇助下完成其內(nèi)錐形接口套與錐形接口的對接，然后啟動蝸桿電機(jī)，蝸桿旋轉(zhuǎn)驅(qū)動套筒向下旋進(jìn)到錐形接口的底座螺紋上，實(shí)現(xiàn)內(nèi)錐形接口套與錐形接口的固接并由蝸桿自鎖，同時套筒的外齒輪插進(jìn)平面齒輪的齒間并驅(qū)動其旋轉(zhuǎn)開啟閥門。實(shí)現(xiàn)了由救撈平臺的空氣壓縮機(jī)到沉沒潛艇的水柜和進(jìn)水艙室的壓縮空氣通道，救撈操作員即可啟動空氣壓縮機(jī)向沉沒潛艇的水柜和進(jìn)水艙室充氣排出海水，實(shí)現(xiàn)潛艇上浮。
全文摘要
本發(fā)明創(chuàng)造性地構(gòu)思了一種在潛艇失事沉沒后通過外部救撈平臺向其水柜或進(jìn)水艙室內(nèi)充氣將海水排出艇外，讓潛艇重新獲得浮力而自行浮出水面的快速，安全的救撈方法及其實(shí)現(xiàn)裝置。它彌補(bǔ)了潛艇設(shè)計思路上的一個原始缺陷?？捎删葥拼?、水上飛機(jī)、直升飛機(jī)、同一編隊艦艇等多種平臺進(jìn)行快速、安全、簡便的救撈。除了斷裂、解體性事故外，其它失事均能有效救援艇員生還。
文檔編號B63B3/00GK1569559SQ0313539
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者申朗 申請人:申朗