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      HKT型空氣—混合氣潛水控制臺的研發(fā)、改進(jìn)與安裝

      2018-07-26 08:27:02陸衛(wèi)君
      水上消防 2018年3期
      關(guān)鍵詞:裝具調(diào)壓閥氣源

      ■陸衛(wèi)君 張 建 沈 翔

      (上海救撈裝備研發(fā)制造基地上海潛水裝備廠,上海 200231)

      伴隨著潛水作業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展以及黨中央提出的“建設(shè)海洋強(qiáng)國”戰(zhàn)略的實(shí)施,中國的救撈、工程和軍事潛水進(jìn)入了新的發(fā)展期,大量新型船舶的列裝和新式裝備的出現(xiàn),使得潛水裝備領(lǐng)域迎來了加速更新?lián)Q代的時(shí)期和機(jī)遇。

      根據(jù)相關(guān)具有潛水作業(yè)功能船舶的特殊需要——潛水員從水面直接進(jìn)行大深度潛水,于是產(chǎn)生了潛水供氣控制臺。20世紀(jì)潛水作業(yè)功能船普遍使用的潛水裝具是HY 6071氦氧潛水裝具和TF通風(fēng)式潛水裝具,進(jìn)入21世紀(jì)之后逐漸引進(jìn)了國外的面罩、頭盔裝具如KMB系列等和國內(nèi)的MZ 300—B型的潛水裝具,以往的控制臺只能單一地滿足KMB的空氣潛水和HY6071的混合氣潛水,從而使我們有了設(shè)計(jì)新型的HKT—A型空氣—混合氣潛水控制臺(簡稱HKT—A控制臺)的想法,它整合了原先的氦氧控制臺和空氣控制臺,能夠同時(shí)滿足KMB系列、MZ 300—B、HY 6071(趨于淘汰)和TF型潛水裝具的供氣需求。

      2014年初,我們成立項(xiàng)目組進(jìn)行研發(fā),設(shè)計(jì)總體思路如下:

      1)能夠同時(shí)為兩名潛水員提供潛水裝具所需要的氣源;

      2)兩種輸入氣源,一種是空氣氣源,另一種是混合氣氣源,混合氣包括氦氧、氮氧、氦氮氧三路氣體;

      3)供氣輸出流量需足夠大,要能滿足KMB系列和MZ 300—B型的使用需要;

      4)輸入輸出接口、安裝方式根據(jù)各潛水作業(yè)功能船的實(shí)際情況而定;

      5)在保證性能和功能的前提下,外觀做到簡潔、大氣、美觀,立足改變部隊(duì)對國產(chǎn)潛水控制臺陳舊、粗糙的傳統(tǒng)觀念。

      根據(jù)以上的要求,在設(shè)計(jì)研發(fā)過程中,采取的步驟是先確定管路原理,然后對閥、表等零部件選型,之后再設(shè)計(jì)外形尺寸,最終針對不同的使用現(xiàn)場進(jìn)行安裝。

      首先是確定管路的原理圖,完成線路走向的設(shè)計(jì)。控制臺氣源輸入兩條,分別為空氣與混合氣,在此之前增加進(jìn)氣控制面板,用來串聯(lián)HKT—A控制臺和潛水戰(zhàn)位的供氣管路,并且將氦氧、氮氧和氦氮氧等3路合并為1路;另外,為防止船舶管路不清潔,在氣體進(jìn)到HKT—A控制臺之前增加過濾器。進(jìn)入控制臺內(nèi)部分為兩個(gè)控制系統(tǒng),分別為潛水員1和潛水員2,每個(gè)系統(tǒng)都有空氣與混合氣兩種氣體供氣方式,經(jīng)過調(diào)壓閥調(diào)壓之后進(jìn)入潛水員供氣口,另外還有測深管接口;互通閥的設(shè)計(jì)是為了緊急情況下使用,使得潛水員1的控制系統(tǒng)可以為潛水員2提供氣源,反之亦然。

      圖1 HKT—A控制臺原理圖

      其次對零部件選型,主要包括壓力表、水深表、調(diào)壓閥、球閥、針閥、單向閥、過濾器。以往控制臺流量的瓶頸往往在于調(diào)壓閥,為了保證流量足夠大,我們選擇進(jìn)口的TESCOM的調(diào)壓閥,該調(diào)壓閥性能穩(wěn)定,Cv值(流量系數(shù))為2,可調(diào)壓范圍在0.1~4 MPa,根據(jù)實(shí)際使用輸入壓力和輸出壓力,流量最小值可達(dá)到9 000 L/min,足以滿足HKT—A控制臺的需要。另外由于需要使用到混合氣潛水,那就意味著潛水的深度超過了60 m,所以在水深表上我們挑選了3D的水深表,它的表盤直徑將近360 cm,且為雙刻度顯示,內(nèi)圈為公制,單位米,每一小格刻度為1 m,測深范圍0 ~ 200 m;外圈為英制,單位英尺,每一小格刻度為2英尺,測深范圍0~700英尺;能夠滿足我們原先設(shè)計(jì)的150 m使用需求。在空氣過濾器方面,我們選擇了大容積的玻璃纖維的濾芯,既保證了流量,又達(dá)到對油、水、雜質(zhì)充分的過濾,過濾精度可以達(dá)到0.1 um,下方安裝一個(gè)球閥,可以定期對過濾器進(jìn)行排污。

      確定了管路原理圖和零部件的外形尺寸,然后進(jìn)一步確定控制臺外形尺寸和面板開孔位置。在保證控制臺表面上各類表、閥位置以及線路走向合理的情況下,盡可能做到整體簡潔、美觀。最終,我們決定將最大的水深表和供氣壓力表放在上半部,以方便觀察讀數(shù);各類閥放在下半部,以方便使用者操作;面板上線路以直線、少交叉為前提,保證線路走向清晰易懂;各閥、表之間的間隔適當(dāng),保證控制臺背面管路連接有足夠的空間;面板采用2.5 mm不銹鋼板,在控制臺四周除下底邊外都用不銹鋼板進(jìn)行包邊,以達(dá)到良好的整體視覺效果。

      圖2 HKT—A控制臺外形圖

      圖3 HKT—B控制臺原理圖

      圖4 HKT—B控制臺外形圖

      最后是設(shè)備安裝。潛水是一個(gè)龐大的系統(tǒng),從壓縮氣源到控制裝置,再到潛水裝備,整個(gè)過程中管路接口眾多,而HKT—A控制臺恰好是中間的一環(huán),進(jìn)氣輸入需要連接氣源引出的管路,供氣輸出需要連接不同的潛水裝具,這就要求我們根據(jù)實(shí)際情況制作各類接頭,以滿足不同的管路接口和裝具接口的需要。從已經(jīng)安裝的某功能船的3臺HKT—A控制臺來看,除了控制臺本身之外,還安裝了不銹鋼臺面、進(jìn)行管路的對接、配置各類轉(zhuǎn)換接頭,使得這個(gè)HKT—A控制臺不僅僅是單一的孤立的產(chǎn)品,而是一個(gè)整體的系統(tǒng)工程。

      2016年,我們對HKT—A型空氣—混合氣潛水控制臺按照國際化、規(guī)范化進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì):在保留原有潛水員1和潛水員2供氣系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加了備用供氣系統(tǒng),防止作業(yè)過程中設(shè)備某個(gè)供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無法及時(shí)供氣現(xiàn)象的產(chǎn)生,從而確保潛水員安全。同時(shí)對整臺設(shè)備增加了氧濃度監(jiān)測、定時(shí)報(bào)警及儀表檢測等功能。改進(jìn)后的控制臺命名為HKT—B型空氣—混合氣潛水控制臺(簡稱HKT—B控制臺)。

      HKT—B控制臺的主要技術(shù)參數(shù)如下:

      1)最大作業(yè)深度:150 m;

      2)最大同時(shí)使用人數(shù):2人;

      3)氣體介質(zhì):空氣、混合氣兩種;

      4)高壓混合氣進(jìn)氣壓力:10~20 MPa;

      5)中壓空氣進(jìn)氣壓力:2~3 MPa;

      6)混合氣供氣壓力:0.9~2.4 MPa;

      7)空氣供氣壓力:0.1~1.5 MPa。

      毋庸置疑,在未來的時(shí)間里,我國潛水作業(yè)技術(shù)將會(huì)有長足的進(jìn)步,我們的潛水裝備亦將不斷發(fā)展。HKT—B控制臺是目前這一領(lǐng)域內(nèi)最新的潛水供氣控制設(shè)備,具有適用性更廣,功能更全面,針對性更強(qiáng),且更加美觀的特點(diǎn),它的出現(xiàn)也為同類產(chǎn)品的發(fā)展指明了方向。

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