本發(fā)明涉及一種水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，屬于海洋領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著陸地資源的不斷減少，世界各國(guó)紛紛將資源開發(fā)的目標(biāo)轉(zhuǎn)向海洋。海洋占據(jù)地球表面積的71％，同時(shí)也孕育著大量的油氣等資源。迄今為止，人類對(duì)海洋的開發(fā)才剛剛起步，對(duì)于深海裝備的研究開發(fā)會(huì)逐漸深入，而海底空間站的建立勢(shì)必將成為人類開發(fā)海洋的重要舉措。水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)及其接收裝置作為水下空間站物資、設(shè)備傳遞的介質(zhì)，其將成為維持空間站長(zhǎng)期運(yùn)作的重要系統(tǒng)。

海洋平臺(tái)作為海上油氣開采的重要海工裝備近幾年取得了很大的發(fā)展，技術(shù)已經(jīng)變得成熟起來。張力腿平臺(tái)和半潛式平臺(tái)等通過錨泊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海上定位，并為石油開采等工作提供作業(yè)平臺(tái)。然而，多數(shù)海洋平臺(tái)只具有向上運(yùn)輸原油的立管系統(tǒng)，不具備可以為海底空間站提供補(bǔ)給物資運(yùn)輸?shù)哪芰Α?/p>

對(duì)海底進(jìn)行物資輸送和回收時(shí)，目前采用的運(yùn)輸裝置多為吊籃形式或者其他非水密結(jié)構(gòu)，其海底接收裝置也無法做到水密性，整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)物資的水密運(yùn)輸，并且，現(xiàn)今的運(yùn)輸裝置多為一體化結(jié)構(gòu)，不易于形成標(biāo)準(zhǔn)化的補(bǔ)給模式，只能向海底零散的補(bǔ)給物資。運(yùn)輸設(shè)備的一端與運(yùn)輸船連接，另一端連接在運(yùn)輸裝置上，運(yùn)輸裝置在海水中容易受到洋流或者海底水流的影響，不能保證物資精確投放到接收區(qū)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，方便的實(shí)現(xiàn)水面與水下的物資運(yùn)輸，且整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)將保證運(yùn)輸物資的水密性。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，包括海洋平臺(tái)、導(dǎo)航纜、運(yùn)輸裝置、接收艙、排水艙和水下空間站，所述導(dǎo)航纜分別與海洋平臺(tái)和接收艙連接，運(yùn)輸裝置沿導(dǎo)航纜上下移動(dòng)，運(yùn)輸裝置從海洋平臺(tái)移動(dòng)到接收艙內(nèi)，接收艙關(guān)閉，排水艙排水，運(yùn)輸裝置將運(yùn)輸?shù)奈锪纤腿氲剿驴臻g站。

作為優(yōu)選，所述接收艙包含艙體、對(duì)艙體進(jìn)行封閉或打開的液壓門和位于艙體底部的緩沖裝置，艙體底部設(shè)有與排水艙連通的排水口。

作為優(yōu)選，所述緩沖裝置包含緩沖平臺(tái)和緩沖彈簧，所述緩沖平臺(tái)通過若干個(gè)緩沖彈簧與艙體底部連接，緩沖平臺(tái)設(shè)有導(dǎo)纜孔穿過的孔。

作為優(yōu)選，所述排水口設(shè)有第一過濾網(wǎng)。

作為優(yōu)選，所述排水艙包含排水艙體、壓載泵、連接裝置和止回閥，所述排水艙體通過導(dǎo)流管與排水口連通，壓載泵位于排水艙體內(nèi)，壓載泵通過連接裝置與止回閥連接，止回閥與排水艙體外連通，接收艙內(nèi)的水通過導(dǎo)流管進(jìn)入到排水艙體內(nèi)，通過壓載泵將水壓入到止回閥內(nèi)，從而排出到排水艙外。

作為優(yōu)選，所述壓載泵包含空心圓柱桶、位于空心圓柱桶內(nèi)的折彎托架和壓載泵蓋板，所述折彎托架通過蓋板固定在空心圓柱桶上，在空心圓柱桶壁上設(shè)有蝶閥，在折彎托架內(nèi)安裝有液壓提升裝置，液壓提升裝置通過伸縮彈簧與凹形板連接，凹形板與提升桿連接，提升桿穿過折彎托架后位于空心圓柱桶內(nèi)，提升桿的末端與閥盤連接，空心圓柱桶的底部設(shè)有與連接裝置連通的開口。

作為優(yōu)選，所述連接裝置包含艙底連接管路和艙內(nèi)連接管路，所述艙底連接管路位于排水艙體外，所述艙內(nèi)連接管路位于排水艙體內(nèi)，艙底連接管路一端與空心圓柱桶底部的開口連通，另一端與艙內(nèi)連接管路的一端連通，艙內(nèi)連接管路的另一端與止回閥連通。

作為優(yōu)選，所述止回閥包含止回閥閥體、止回閥閥蓋和彈簧蓋，所述止回閥閥體的底部與連接裝置連通，止回閥閥體的內(nèi)壁設(shè)有圓環(huán)凸臺(tái)，圓環(huán)凸臺(tái)設(shè)有圓柱狀的閥芯，閥芯內(nèi)安裝有止回彈簧，止回彈簧的頂部通過安裝在圓環(huán)凸臺(tái)上的彈簧蓋連接，彈簧蓋通過止回閥蓋板密封在止回閥閥體內(nèi)，止回彈簧的底部與滑塊連接，滑塊的底部設(shè)有密封環(huán)，通過滑塊的上下移動(dòng)達(dá)到切斷或?qū)ㄟB接裝置的目的，止回閥閥體與排水艙外導(dǎo)通。

作為優(yōu)選，所述止回閥閥體通過第二過濾網(wǎng)與排水艙艙體外連通。

有益效果：本發(fā)明的水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，具有以下優(yōu)點(diǎn)：(一)以水下空間站為依托建立水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，成本低，方便快捷；(二)可以實(shí)現(xiàn)水面水下物資定點(diǎn)投放；(三)運(yùn)輸系統(tǒng)及接收系統(tǒng)均水密，能夠?qū)崿F(xiàn)物資的水密運(yùn)輸；(四)接收艙室與壓載艙室的分離有助于提高作業(yè)效率；(五)接收裝置與垂直運(yùn)輸系統(tǒng)共同組成標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)載單元，能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)輸補(bǔ)給模式；(六)接收艙室內(nèi)設(shè)有緩沖裝置，可以減小傳送裝置對(duì)接收裝置的沖擊，同時(shí)確保運(yùn)輸物資的安全性；(七)排水裝置連接有止回閥，確保排水系統(tǒng)的安全性。

附圖說明

圖1為水下垂直運(yùn)輸裝置示意圖；

圖2為接收裝置接收艙室示意圖；

圖3為接收裝置壓載艙室示意圖；

圖4為緩沖裝置示意圖；

圖5為緩沖裝置A-A向示意圖；

圖6為過濾裝置示意圖；

圖7為壓載泵結(jié)構(gòu)放大示意圖；

圖8為壓載泵B-B向示意圖；

圖9為連接板與凹形板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10艙底管路連接示意圖；

圖11艙內(nèi)管路連接示意圖；

圖12止回閥示意圖；

圖13止回閥C-C向示意圖。

其中：海洋平臺(tái)1、導(dǎo)航纜2、運(yùn)輸裝置3、接收艙4、排水艙5、水下空間站6、液壓門41、接收艙艙壁42、緩沖裝置43、緩沖平臺(tái)431、緩沖彈簧432、導(dǎo)航纜穿孔433、導(dǎo)航纜固定端44、第一過濾網(wǎng)45、開孔平板451、鋼制濾網(wǎng)452、壓載泵51、連接裝置52、止回閥54、第二過濾網(wǎng)55、排水艙艙壁56、導(dǎo)流管57、第一螺母511、壓載泵蓋板512、折彎托架513、空心圓柱桶514、提升桿515、閥盤516、第二螺母517、凹形板518、液壓提升裝置519、第三螺母5110、蝶閥5111、肘板5151、連接板5152、第四螺母521、艙底連接管路522、第五螺母523、第六螺母531、艙內(nèi)連接管路532、第七螺栓533、止回閥閥體541、第八螺母542、止回閥閥蓋543、彈簧蓋544、第九螺母545、止回彈簧546、滑塊547、密封環(huán)548、第十螺母549、水下空間站艙壁61、液壓門凹槽內(nèi)壁62。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1至13所示，本發(fā)明的水下垂直運(yùn)輸系統(tǒng)接收裝置，包括海洋平臺(tái)1、導(dǎo)航纜2、運(yùn)輸裝置3、接收艙4、排水艙5和水下空間站6，所述導(dǎo)航纜2分別與海洋平臺(tái)1和接收艙4連接，導(dǎo)航纜2采用聚酯纖維纜材料，在保證材料強(qiáng)度的基礎(chǔ)上使得導(dǎo)航纜2自身濕重更小，運(yùn)輸裝置3沿導(dǎo)航纜2上下移動(dòng)，運(yùn)輸裝置3從海洋平臺(tái)1移動(dòng)到接收艙4內(nèi)，實(shí)現(xiàn)水面與水下的物資運(yùn)輸，接收艙4關(guān)閉，排水艙5排水，運(yùn)輸裝置3將運(yùn)輸?shù)奈锪纤腿氲剿驴臻g站6。

在本發(fā)明中，所述接收艙4包含艙體、對(duì)艙體進(jìn)行封閉或打開的液壓門41和位于艙體底部的緩沖裝置43，艙體底部設(shè)有與排水艙5連通的排水口，排水口設(shè)有第一過濾網(wǎng)45。所述緩沖裝置43包含緩沖平臺(tái)431和緩沖彈簧432，所述緩沖平臺(tái)431通過若干個(gè)緩沖彈簧432與艙體底部連接，緩沖平臺(tái)431設(shè)有導(dǎo)纜孔穿過的導(dǎo)航纜穿孔433，艙體底部設(shè)有導(dǎo)航纜固定端44。液壓門41使用高強(qiáng)度耐腐蝕材料，液壓門41打開時(shí)放置于由水下空間站艙壁61與液壓門凹槽內(nèi)壁62組成的槽型空間內(nèi)。接收艙艙壁42為防腐材料，其中有一面艙壁與水下空間站6艙壁公用。緩沖平臺(tái)431使用高強(qiáng)度、耐腐蝕、耐沖擊材料，緩沖彈簧432由于在水中作業(yè)，故選用耐腐蝕、高強(qiáng)度材料。緩沖平臺(tái)431與緩沖彈簧432的連接方式為焊接，即緩沖平臺(tái)431與彈簧是一個(gè)整體，為了便于緩沖裝置43的維修及更換，緩沖彈簧432與接收艙4艙壁的連接方式為非剛性固定連接。由A-A視圖可以看出緩沖平臺(tái)431為四方形，四個(gè)彈簧分別位于四方形平臺(tái)的四個(gè)角附近，平臺(tái)中間有一導(dǎo)航纜穿孔433，用于導(dǎo)航纜2穿過并與緩沖裝置43下面的導(dǎo)航纜固定端44連接。如圖4所示，導(dǎo)航纜固定端44為半環(huán)形形結(jié)構(gòu)，其與接收艙艙壁42的連接方式為焊接。在接收艙4內(nèi)設(shè)置導(dǎo)航纜固定端44是因?yàn)檫\(yùn)輸裝置3在向下運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)受到洋流或者海底水流的影響，如果將導(dǎo)航纜2一端固定于海洋平臺(tái)1，另一端固定于導(dǎo)航纜固定端44，并將導(dǎo)航纜2拉緊使其有一定的張力，這樣導(dǎo)航纜2可以減小洋流或者海底水流對(duì)運(yùn)輸裝置3的影響，使運(yùn)輸裝置3可以順利到達(dá)接收艙4。如圖2所示，在接收艙4與排水艙5連通處設(shè)置有第一過濾網(wǎng)45，因?yàn)樵谶\(yùn)輸裝置3進(jìn)入接收艙4的同時(shí)會(huì)伴有海底藻類、海洋垃圾等進(jìn)入，為了防止海底藻類、海洋垃圾等進(jìn)入壓載艙室(排水艙5室)，故在上下兩個(gè)艙室連同處設(shè)置過濾裝置。如圖6所示，第一過濾網(wǎng)45由開孔平板451和鋼制濾網(wǎng)452組成。

在本發(fā)明中，所述排水艙5包含排水艙體、壓載泵51、連接裝置52和止回閥54，所述排水艙體通過導(dǎo)流管57與排水口連通，壓載泵51位于排水艙體內(nèi)，壓載泵51通過連接裝置52與止回閥54連接，止回閥54與排水艙體外連通，接收艙4內(nèi)的水通過導(dǎo)流管57進(jìn)入到排水艙體內(nèi)，通過壓載泵51將水壓入到止回閥54內(nèi)，從而排出到排水艙5外。

在本發(fā)明中，壓載泵51包含空心圓柱桶514、位于空心圓柱桶514內(nèi)的折彎托架513和壓載泵蓋板512，壓載泵蓋板512、折彎托架513和空心圓柱桶514三者通過第一螺母511固定連接，空心圓柱桶514與排水艙艙壁56通過第四螺母521固定連接，在空心圓柱桶514壁上設(shè)有蝶閥5111，在折彎托架513內(nèi)安裝有液壓提升裝置519，液壓提升裝置519通過伸縮彈簧與凹形板518連接，凹形板518與提升桿515連接，提升桿515穿過折彎托架513后位于空心圓柱桶514內(nèi)，提升桿515的末端與閥盤516連接，空心圓柱桶514的底部設(shè)有與連接裝置52連通的開口。液壓提升裝置519位于折彎托架513凹形槽內(nèi)，且兩者通過第三螺母5110固定連接。液壓提升裝置519通過伸縮彈簧與凹形板518固定連接，連接板5152內(nèi)嵌入凹形板518并通過第二螺母517固定連接，連接板5152與提升桿515通過焊接剛性固定，并在兩者交界處通過上下共8塊肘板5151進(jìn)行局部加強(qiáng)。在空心圓柱桶514的一側(cè)底端留有開孔，開孔內(nèi)安裝有蝶閥5111，安裝蝶閥5111的目的是使得排水艙5內(nèi)的水由靜水壓力可以通過蝶閥5111進(jìn)入壓載泵51內(nèi)，當(dāng)提升桿515與閥盤516向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，蝶閥5111自動(dòng)關(guān)閉，使得水可以排出艙室。

在本發(fā)明中，所述連接裝置52包含艙底連接管路522和艙內(nèi)連接管路532，所述艙底連接管路522位于排水艙體外，所述艙內(nèi)連接管路532位于排水艙體內(nèi)，艙底連接管路522一端與空心圓柱桶514底部的開口連通，另一端與艙內(nèi)連接管路532的一端連通，艙內(nèi)連接管路532的另一端與止回閥54連通。第五螺母523用于連接排水艙艙壁56與艙底連接管路522。第六螺母531用于連接排水艙艙壁56與艙內(nèi)連接管路532。止回閥閥體541與艙內(nèi)連接管路532通過第七螺栓533固定連接。

在本發(fā)明中，所述止回閥54包含止回閥閥體541、止回閥閥蓋543和彈簧蓋544，所述止回閥閥體541的底部與連接裝置52連通，止回閥閥體541的內(nèi)壁設(shè)有圓環(huán)凸臺(tái)，圓環(huán)凸臺(tái)設(shè)有圓柱狀的閥芯，閥芯內(nèi)安裝有止回彈簧546，止回彈簧546的頂部通過安裝在圓環(huán)凸臺(tái)上的彈簧蓋544連接，彈簧蓋544通過止回閥54蓋板密封在止回閥閥體541內(nèi)，止回彈簧546的底部與滑塊547連接，滑塊547的底部設(shè)有密封環(huán)548，通過滑塊547的上下移動(dòng)達(dá)到切斷或?qū)ㄟB接裝置52的目的，所述止回閥閥體541通過第二過濾網(wǎng)55與排水艙5艙體外連通。止回閥閥蓋543與止回閥閥體541通過第八螺母542固定連接，彈簧蓋544與止回閥閥體541通過第九螺母545固定連接，止回閥閥體541與排水艙5艙壁56通過第十螺母549固定連接，在滑塊547底端安裝有密封環(huán)548，其作用是保證在非壓載狀況下裝置的水密性。在止回閥54終端即排水出口處安裝有第二過濾網(wǎng)55，其過第一過濾網(wǎng)45和第二過濾網(wǎng)55結(jié)構(gòu)相同，其目的是防止海水中藻類、海洋垃圾等進(jìn)入止回閥54內(nèi)部并影響其工作。如圖13止回閥C-C向示意圖，止回閥閥蓋543與止回閥閥體541通過對(duì)稱分布的四組螺母進(jìn)行連接。

在本發(fā)明中，在不運(yùn)輸物資時(shí)，導(dǎo)航纜固定于液壓門外側(cè)，保持液壓門為關(guān)閉狀態(tài)。待需要運(yùn)輸物資之前，液壓門打開，導(dǎo)航纜由機(jī)械手臂或水下機(jī)器人固定于導(dǎo)航纜固定端44，待物資進(jìn)入接收艙后，導(dǎo)航纜再由機(jī)械手臂或水下機(jī)器人再安放于液壓門外側(cè)，然后液壓門關(guān)閉，壓載泵工作，物資被轉(zhuǎn)送至水下空間站，完成一次運(yùn)輸工作。

本發(fā)明在使用時(shí)，首先當(dāng)運(yùn)輸裝置3通過導(dǎo)航纜2運(yùn)動(dòng)至接收裝置接收艙4，此時(shí)液壓門41啟動(dòng)并關(guān)閉，然后壓載泵51開始工作，接收艙4內(nèi)的海水通過第一過濾網(wǎng)45后隨著導(dǎo)流管57進(jìn)入壓載艙室，此時(shí)液壓提升裝置519帶動(dòng)提升桿515及閥盤516上下循環(huán)運(yùn)動(dòng)，在提上桿向上運(yùn)動(dòng)時(shí)艙內(nèi)海水會(huì)通過蝶閥5111進(jìn)入壓載泵51泵內(nèi)，在提上桿向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，海水通過連接管路到達(dá)止回閥54，由于壓載泵51產(chǎn)生的壓力使得滑塊547向上運(yùn)動(dòng)，故海水可以通過第二過濾網(wǎng)55排除艙室，完成排水工作。最后待接收艙4內(nèi)的海水排完，工作人員或水下機(jī)器人可以通過海底空間站與接收艙4之間的通道進(jìn)入接收艙4并取出運(yùn)輸?shù)呢浳?。至此，完成一次水上與水下之間的物資傳遞。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。