專利名稱：一種可控制的浮力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提升或降低水中物體的浮力系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個應(yīng)用中，所述浮力系統(tǒng)被設(shè)計用來從某深度提升故障物體或被損壞的物體，比如潛艇和飛機，和/或?qū)⑺鼈兙S持在水面。在本發(fā)明的另一應(yīng)用中，所述浮力系統(tǒng)被設(shè)計用來從深水中升高和/或降低物體，使它們被升高并重新回到水面或者降低到某位置。所述物體包括水下的海底基礎(chǔ)設(shè)施，比如海底的支柱(sub-sea trees)、管匯和平臺錨。
背景技術(shù)：
在深水中進行的操作存在許多固有困難。這些問題通常與隨著深度的增加而逐漸增大的壓力有關(guān)，還與基礎(chǔ)設(shè)施(比如纜繩)的重量有關(guān)。在增大的深度，物體的回收越來越困難。多次海難事故使得這一點非常突出，在這些事故中，損壞的潛艇或飛機沉入水中超過一定深度，救援設(shè)備不能就位。因此，這些事故造成了大量傷亡。近幾十年來，潛艇逃脫和救援/離棄安全技術(shù)得到了發(fā)展。第一代技術(shù)由逃生途徑(可以看見潛艇上配備有應(yīng)急脫離塔/安全艙口)和特殊設(shè)計的逃生服構(gòu)成，該逃生服可以為逃生的潛艇人員提供浮力和呼吸空氣，以到達水面。該技術(shù)曾經(jīng)并且依然受到船所處的深度的限制。第二代技術(shù)由使用潛水器或救生鐘的救援構(gòu)成。這顯著增加了人員可以從潛艇出逃的深度并且比使用逃生服更加安全。然而，這些方法都有很大的局限性。如果潛艇在超過其壓扁/破碎深度的水下進行操作時，發(fā)生故障或被損壞，那么現(xiàn)有的逃生或救援方法并不能有效救出潛艇中的人員。而且，這些方法需要用大量的時間，會影響救援。在此期間內(nèi)，潛艇內(nèi)部壓力增大，(氧燭、二氧化碳吸收裝置等等)以及維持生命的空氣的惡化和污染(硫化氫、氯氣等等)將會是致命的。越來越多地在較大深度進行操作的另一工業(yè)是石油和天然氣工業(yè)。這種工業(yè)設(shè)備經(jīng)常在不同的季節(jié)為了不同的目的在海底使用。近海石油和天然氣工業(yè)使用海底設(shè)備來提取礦物燃料并將它們供應(yīng)至水面平臺和石油平臺。由于在較淺深度的石油和天然氣的儲存 被消耗，所以需要移向深水探索更多的儲量。從海底定位和回收重的設(shè)備是一個昂貴的過程，需要大量的資產(chǎn)。目前，在海底使用的設(shè)備使用高強鋼絲和卷揚機來定位以及在后回收，該卷揚機位于相對大的動態(tài)定位船上。然而，該方法受到深度的限制，該深度取決于回收設(shè)備各自的能力。隨著水深的增大，定位和后續(xù)回收這種設(shè)備的挑戰(zhàn)和成本也會增大。前述對本發(fā)明的背景技術(shù)的討論的目的僅僅是為了便于理解本發(fā)明。需要說明的是，該討論不是承認提及的任何材料是本申請的優(yōu)先權(quán)日的公知常識
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種浮力系統(tǒng)，該浮力系統(tǒng)可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個問題或至少提供一種有用的可供選擇的事物。本發(fā)明提供了一種用于移動水中物體的浮力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述物體的浮力；用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置；用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)；當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使氣體流到所述至少一個可充氣機構(gòu)，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到需要的體積，就使所述物體移動。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)適用于在基本上豎直的方向上移動所述物體。所述浮力系統(tǒng)適用于使所述物體上升或下降。當(dāng)所述浮力系統(tǒng)在下降物體的操作中使用時，所述系統(tǒng)提供控制所述下降過程的手段。所述至少一個可充氣機構(gòu)可以固定在所述物體上。優(yōu)選地，震動吸收裝置在所述至少一個可充氣機構(gòu)和所述物體之間延伸。所述震動吸收裝置將確保所述物體上升，尤其是最初和最后階段，更加平穩(wěn)。充氣后，每個可充氣機構(gòu)優(yōu)選地在所述物體外部膨脹。所述至少一個可充氣機構(gòu)可以具有釋放結(jié)構(gòu)，使得所述至少一個可充氣機構(gòu)可以從所述物體上分離。如果所述浮力系統(tǒng)是無意中被啟動的，所述釋放結(jié)構(gòu)可以被操作。所述至少一個可充氣機構(gòu)可以包括至少一個用來從所述可充氣機構(gòu)中釋放過量氣體的上卸壓閥。釋放過量氣體的需求可以是充氣裝置產(chǎn)生過量氣體的結(jié)構(gòu)，或者可以是由所述可充氣包中的氣體的體積膨脹引起，這是因為物體上升和水施加在所述可充氣機構(gòu)上的壓力減小。一旦物體到達需要的深度，所述卸壓閥可以鎖合，以確保所述可充氣機構(gòu)保持膨脹。這將使所述物體保持在期望的高度。所述至少一個可充氣包還可以包括至少一個下卸壓閥，所述下卸壓閥位于所述可充氣機構(gòu)的底部。一旦所述至少一個上卸壓閥被鎖定，所述至少一個下卸壓閥可以排放所述可充氣機構(gòu)中的任何增大的壓力。這將防止所述至少一個可充氣機構(gòu)過度膨脹及其可能的破裂。所述卸壓閥可以具有閥門活塞，所述閥門活塞偏向閉合位置。當(dāng)所述閥門活塞的外表面上受到的壓力增大，所述閥門活塞移動，使得過多的氣體可以從所述可充氣機構(gòu)排出。當(dāng)所述閥門活塞剛開始移動時，鎖定結(jié)構(gòu)被釋放，這樣，當(dāng)所述閥門活塞回到其閉合位置，所述鎖定結(jié)構(gòu)將所述閥門鎖定在所述位置。所述至少一個可充氣機構(gòu)還可以包括一個單向閥，所述單向閥位于所述充氣裝置和所述可充氣機構(gòu)上的開口之間。這將防止輸入所述可充氣機構(gòu)中的氣體回到所述充氣裝
置。 本發(fā)明的一個方面，所述至少一個可充氣機構(gòu)固定在卷揚機上，所述卷揚機向所述至少一個可充氣機構(gòu)放線。這將使得所述物體可以下降，同時所述至少一個可充氣機構(gòu)停留在水面。當(dāng)所述物體被要求/可以上升時，所述卷揚機被驅(qū)動，所述物體向上移動。類似地，如果水面的天氣惡劣的話，所述卷揚機可以用來將所述物體降至更深，或者可以控制物體在海底的定位。
優(yōu)選地，所述至少一個可充氣機構(gòu)由耐熱且具有高抗張強度性質(zhì)的材料制成。所述至少一個可充氣機構(gòu)的內(nèi)層可以由耐熱并具有高抗張強度性質(zhì)的材料制成。優(yōu)選地，所述可充氣機構(gòu)為可充氣包的形式。
優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)包括復(fù)數(shù)個可充氣機構(gòu)。優(yōu)選地，所述復(fù)數(shù)個可充氣機構(gòu)設(shè)置來使所述物體沿期望的方向上升或下降。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)還包括控制結(jié)構(gòu)，用以將所述物體維持在一定深度，比如水面。一旦被充氣，所述可充氣機構(gòu)可以在一定時間內(nèi)，保持膨脹。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)對于每個可充氣機構(gòu)設(shè)置一個充氣裝置。所述充氣裝置可以包括調(diào)節(jié)裝置，以調(diào)節(jié)進入所述至少一個可充氣機構(gòu)的氣體量。本發(fā)明的一個方面，所述調(diào)節(jié)裝置可以流體靜壓控制，由此，所述調(diào)節(jié)裝置可以提供需要量的氣體，以抵消外部壓力并使得所述可充氣機構(gòu)膨脹，提供期望的浮力。當(dāng)所述物體移動到更深位置，施加在所述物體上的壓力增大，需要用來為所述可充氣機構(gòu)充氣的壓力也增大。所述調(diào)節(jié)裝置可以包括靜壓傳感器。所述充氣裝置可以包括氣體產(chǎn)生系統(tǒng)、氣體存儲系統(tǒng)、或者其可以與活性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)連接、或者這些系統(tǒng)的組合。所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)可以包括包含在所述至少一個容器中的氣體產(chǎn)生媒介，比如炸藥、推進劑或者其它化合物，由此，電荷使所述媒介活化，在所述至少一個壓力下的容器中產(chǎn)生氣體。所述至少一個容器中可以具有一系列通道和/或緩沖裝置，所述通道和/或緩沖裝置位于所述媒介和容器出口之間，媒介產(chǎn)生的氣體在排出所述至少一個容器之前先通過所述通道。這將確保所述容器出口不會直接承受媒介產(chǎn)生氣體時的初始作用力。所述媒介可以由引爆器或雷管活化，該弓I爆器或雷管可操作地與所述啟動系統(tǒng)連接。所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)可以包括大于一個引爆器或雷管，以防引爆器或雷管中的一個或多個不能正常工作。優(yōu)選地,產(chǎn)生的氣體的分子量與空氣的分子量相近。優(yōu)選地，所述容器出口與氣體傳輸調(diào)節(jié)裝置連接，這樣，輸送到所述可充氣機構(gòu)的氣體在期望的壓力下被輸送。優(yōu)選地，從所述媒介產(chǎn)生的氣體在輸送到所述至少一個可充氣包之前被冷卻。所述充氣裝置還可以包括儲氣缸。當(dāng)所述物體下降時，所述儲氣缸可以為所述至少一個可充氣機構(gòu)提供氣體，以確保它停留在期望的膨脹狀態(tài)，進而控制下降的速率并維持所述物體的重量或下沉力。優(yōu)選地，當(dāng)所述儲氣缸達到預(yù)定的壓力時，氣體供應(yīng)或氣體產(chǎn)生器被啟動，以提供更多的氣體。在該應(yīng)用中，所述浮力系統(tǒng)可以與一個下降的或者導(dǎo)向的繩連接，所述浮力系統(tǒng)可以移除大部分重量或下沉力，使得所述物體可以輕易地準確地在海底定位。以前，線纜的能力限制了一次可承受的放置到海底的物體的重量。在那些使用了所述浮力系統(tǒng)的應(yīng)用中，所述物體的重量可以顯著增大，因為所述浮力系統(tǒng)將減輕重量負擔(dān)，否則這些重量負擔(dān)將被所述線纜限制。一旦到達水面，所述至少一個可充氣機構(gòu)可以通入一種供應(yīng)的氣體，以減弱和/或去除在所述氣體產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的氣體。該功能可以自動啟動，由靜壓傳感器構(gòu)成，或者可以手動或遙控啟動。這將保 證在回收裝置回收所述物體之前，有毒氣體已經(jīng)從所述可充氣機構(gòu)排出。所述氣體存儲系統(tǒng)可以包括含有氣體的儲氣瓶。優(yōu)選地，所述儲氣瓶與所述至少一個可充氣機構(gòu)通過出口通道連通。所述出口通道可以具有一個或多個壓力擋盤，以防止所述氣體泄露出所述儲氣瓶。每個壓力擋盤可以與雷管連接。每個雷管可以可操作地與所述啟動系統(tǒng)連接。所述活性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)可以包括所述浮力系統(tǒng)外部的氣體供應(yīng)。當(dāng)所述物體是潛艇時，該氣體供應(yīng)可以是產(chǎn)生來使?jié)撏н\行的壓縮空氣。所述啟動系統(tǒng)可以包括四通閥，該四通閥將所述啟動系統(tǒng)和所述氣體供應(yīng)相連通。所述充氣裝置可以包括至少一個靜壓傳感器或卸壓閥，適用于在開始上升時，中止向所述至少一個可充氣機構(gòu)輸送氣體。一旦上升開始，即使沒有氣體再提供給所述可充氣機構(gòu)，所述可充氣機構(gòu)也將持續(xù)膨脹，因為所述可充氣機構(gòu)內(nèi)部的氣體隨著外部壓力的減小而擴張。所述啟動系統(tǒng)可以通過不同方式啟動，很大程度上由特定的應(yīng)用規(guī)定。所述浮力系統(tǒng)可以包括多個啟動系統(tǒng)。這在與潛艇和飛機有關(guān)的應(yīng)用中是很重要的，因為這可以保證所述浮力系統(tǒng)無論在什么情況下都可以啟動。所述啟動系統(tǒng)適用于在所述物體處于預(yù)定深度時，自動啟動。這種應(yīng)用可以在潛艇被損壞而不能回到水面時，或者當(dāng)飛機落入水中時進行。所述啟動系統(tǒng)可以在所述物體到達預(yù)定深度時,流體靜力(hydrostatically)啟動。所述自動啟動系統(tǒng)可以包括一個或多個安裝在所述物體外部的流體靜力操作裝置。在潛艇中，這些裝置可以位于所述耐壓殼體的外部。所述流體靜力操作裝置可以包括基本上封閉的單元，該單元具有裸露面，該裸露面上設(shè)有多個齒孔。所述裸露面可以靠近第一板。所述第一板可以偏至一個常態(tài)位置，在那里，其與第二板間隔開。當(dāng)所述流體靜壓增大時，通過所述齒孔作用的壓力使得所述第一板向第二板移動。當(dāng)所述流體靜壓進一步增大，所述第一板與所述第二板接合，從而導(dǎo)通啟動所述啟動系統(tǒng)的電路。所述啟動系統(tǒng)可以包括一個超控機構(gòu)，以使在要求所述物體下降到超過預(yù)定深度時，所述啟動系統(tǒng)的自動操作失效。所述啟動系統(tǒng)可以聲學(xué)操作。在那些所述浮力系統(tǒng)安裝在潛艇上的布置中，所述啟動系統(tǒng)可以包含在潛艇的緊急吹氣/表面(blow/surface)系統(tǒng)。所述啟動系統(tǒng)可以手動操作。在所述物體是潛艇或類似船只的那些例子中，可以包括操作員，所述啟動系統(tǒng)可以從所述物體內(nèi)部啟動。所述內(nèi)部手動啟動系統(tǒng)可以包括所述潛艇內(nèi)的控制面板。所述控制面板可以包括用于初始化所述啟動系統(tǒng)的王按鈕和啟動所述啟動系統(tǒng)的啟動按鈕。所述控制面板還可以包括連續(xù)按鈕，該連續(xù)按鈕用于檢驗所述啟動系統(tǒng)的完整并從所述控制面板開始所述啟動系統(tǒng)的啟動順序。這是為了確保所述浮力系統(tǒng)不會意外啟動。
所述控制面板還可以包括釋放結(jié)構(gòu)，用來釋放所述至少一個可充氣機構(gòu)。所述手動啟動系統(tǒng)還可以由遙控潛水器外部啟動。所述外部手動啟動系統(tǒng)可以包括在所述物體外部的對接座，所述遙控潛水器可以與之對接。所述遙控潛水鐘適用于將所述對接座從正常狀態(tài)移動到對接狀態(tài)，此時，啟動系統(tǒng)被啟動。所述外部手動啟動系統(tǒng)可以這樣配置，使得需要唯一的鑰匙進入該系統(tǒng)。優(yōu)選地，一旦所述外部手動啟動系統(tǒng)被啟動，所述至少一個可充氣機構(gòu)具有延遲的膨脹次序，從而為所述遙控潛水器與所述物體分離并離開所述物體提供足夠的時間。所述浮力系統(tǒng)可以由發(fā)電的電源或電池組供電。所述物體可以具有多個浮力系統(tǒng)。各個浮力系統(tǒng)的啟動系統(tǒng)可以被校準，以同時 啟動或者在彼此規(guī)定時間內(nèi)啟動。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)包括一個定位信標，比如緊急位置指示器，當(dāng)所述浮力系統(tǒng)被啟動時，該定位信標被驅(qū)動。所述定位信標可以與所述至少一個可充氣機構(gòu)連接。所述浮力系統(tǒng)還可以包括一個推進結(jié)構(gòu)，所述推進結(jié)構(gòu)可以用來在不同方向移動、指引或引導(dǎo)所述物體。氣體可以用來運行所述推進結(jié)構(gòu)。氣體可以由氣體產(chǎn)生過程提供。在本發(fā)明的一個應(yīng)用中，所述物體是潛艇。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)基本上不影響所述潛艇的聲學(xué)性能或流體力學(xué)。所述浮力系統(tǒng)可以基本上包含在所述潛艇的外殼內(nèi)，直到其被啟動。所述浮力系統(tǒng)可以基本上位于所述潛艇的殼體和耐壓殼體之間。該凹形空間可以帶蓋子。當(dāng)所述啟動系統(tǒng)被啟動時，所述蓋子從所述凹形空間打開。在本發(fā)明的另一個應(yīng)用中，所述物體為飛行器，比如直升機或飛機。在這些應(yīng)用中，可以有多個浮力系統(tǒng)。每個浮力系統(tǒng)可以戰(zhàn)略性地布置，以保證飛行器上升或維持在期望的位置。在本發(fā)明的另一應(yīng)用中，所述物體為潛水服或遙控潛水器。在遙控潛水器的情況下，所述遙控潛水器可以包括斷開與所述表面容器的連接的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一應(yīng)用中，所述物體為減壓艙。在本發(fā)明的再一應(yīng)用中，所述物體為生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施或者鉆井設(shè)備，包括海底支柱、管匯和增壓泵。在這種應(yīng)用中，所述浮力系統(tǒng)可以包括至少一個從海面延伸至海底的導(dǎo)繩。所述導(dǎo)繩提供一條穩(wěn)定索，以控制所述物體的上升并預(yù)測其露出水面的位置。所述浮力系統(tǒng)可以包括至少一個固定在所述物體上的提升吊索。這將使得所述物體可以在到達水面后被回收。所述吊索絕對上浮。這將保證所述吊索保持豎直方向，以回收。當(dāng)將海底管匯從海底提升時，其它海底設(shè)施，管道、線纜等與其斷開連接，在啟動所述浮力系統(tǒng)之前，將所述浮力系統(tǒng)安裝在所述物體的硬眼/起重吊點上。本發(fā)明提供了在深水中進行重的海底回收、救援和布置的下一代技術(shù)。新一代深水回收包括不管水深，而將所述物體“浮”到水面的概念，以使水面的船可以回收所述物體或?qū)⑵渫系礁浇母劭凇Ｋ€使得有控制的下降和在海底布置所述物體得以實現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種用于將淹沒物體提升至水面的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述淹沒物體的浮力；
用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置；用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)；其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣，使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到需要的體積，就使所述淹沒物體向水面移動。本發(fā)明還提供了一種用于將潛艇提升至水面的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述淹沒物體的浮力；用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置；用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)；其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到需要的體積，就使所述潛艇向水面移動。優(yōu)選地，所述浮力系統(tǒng)包括這樣一種機構(gòu)，該機構(gòu)可以將所述潛艇維持在水面足夠長的時間，以使?jié)撏藛T可以逃生。本發(fā)明還提供了一種用于從海底提升生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施或鉆井設(shè)備來回收的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)適用于與所述設(shè)備連接，所述系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述設(shè)備的浮力；用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置；用于啟動所述充氣裝直的啟動系統(tǒng)；其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到需要的體積，就使所述設(shè)備向水面移動。所述浮力系統(tǒng)可以包含在一個吊架上，該吊架適用于固定所述設(shè)備。所述吊架可以絕對上浮，這樣當(dāng)它安裝到所述設(shè)備上時，所述浮力系統(tǒng)可以保持在期望的方向。所述吊架可以在所述設(shè)備回到水面之前與其連接。在這種操作中，吊索可以與所述設(shè)備連接以幫助所述回收操作。同樣地，所述設(shè)備可以與導(dǎo)繩連接，該導(dǎo)繩從海底延伸至水面，然后提升所述導(dǎo)繩，為提升導(dǎo)向，從而可以預(yù)測到所述設(shè)備的回收位置。所述設(shè)備可以保持在水面下方，直到船可以將起重機附到所述吊索上，從而用起重設(shè)備從所述海底提升所述設(shè)備或者將所述設(shè)備拖到港口。本發(fā)明提供了一種用于將生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施或鉆井設(shè)備降至海底的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)適用于與所述設(shè)備連接，所述系統(tǒng)包括 至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述設(shè)備的浮力；用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置；用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)；其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，部分抵消所述設(shè)備的重量并控制所述設(shè)備向海底下降的速度。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)包括含氣體的儲氣缸，所述儲氣缸為所述至少一個可充氣機構(gòu)
供應(yīng)氣體。當(dāng)將所述設(shè)備向海底移動時，所述設(shè)備被放入水中或者拖到部署位置的水面，所述至少一個可充氣機構(gòu)完全膨脹，如果配置了的話，所述儲氣缸施加壓力。下降時，所述啟動系統(tǒng)將啟動所述充氣裝置，使得所述至少一個可充氣機構(gòu)保持膨脹，于是，所述物體更加輕易并準確地朝海底移動。



參見下文中的幾個特定實施例的描述，本發(fā)明將得到更好地理解，這些實施例顯不在附圖中，其中圖I為海底的潛艇的示意圖，該潛艇安裝有本發(fā)明實施例提供的浮力系統(tǒng)；圖2與圖I相似，但是所述浮力系統(tǒng)處于打開狀態(tài)；圖3為當(dāng)所述浮力系統(tǒng)安裝在潛艇上時的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例二提供的浮力系統(tǒng)的示意圖；圖5a和5b為所述浮力系統(tǒng)的啟動系統(tǒng)的示意圖；圖6a和6b分別為靜壓傳感器(hydrostatic sensor)的主視和截面示意圖；圖7為可充氣機構(gòu)的氣體產(chǎn)生系統(tǒng)的截面不意圖；圖8為所述可充氣機構(gòu)的氣體儲存系統(tǒng)的截面示意圖；圖9a和9b分別為可充氣包在充氣狀態(tài)的主視和側(cè)視圖；圖10為卸壓閥的截面示意圖；圖11為圖4中顯示的實施例二的可充氣包和相關(guān)容器的示意圖；圖12為本發(fā)明實施例三的浮力系統(tǒng)的示意圖；圖13為本發(fā)明實施例四的浮力系統(tǒng)的示意圖；圖14為本發(fā)明實施例五的浮力系統(tǒng)的安裝在直升機上時的示意圖；圖15為本發(fā)明實施例六的浮力系統(tǒng)安裝在飛機上時的示意圖；圖16為本發(fā)明實施例七的浮力系統(tǒng)安裝在船艙(chamber)時的示意圖；圖17為本發(fā)明實施例八的浮力系統(tǒng)的示意圖，顯示了其上層的布置；圖18為與圖18相似的結(jié)構(gòu)，但是去除了所述上層結(jié)構(gòu)；圖19為圖17的側(cè)視圖；圖20為圖17-19所示的浮力系統(tǒng)在從海底回收設(shè)備的兩個階段的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明可以在多個行業(yè)中具有多種應(yīng)用。當(dāng)然，更多的應(yīng)用也是可能的，這些應(yīng)用將在未來得以實現(xiàn)，尤其是因為人類對海洋深度的探索。下文中列舉了多個不同領(lǐng)域的多種應(yīng)用。下面實施例中多數(shù)是討論將水下物體升至海面。然而，本發(fā)明還可以應(yīng)用到控制物體下降到海底、將物體維持在需要的深度以及推動物體穿過大海。本發(fā)明不同的實施例的浮力系統(tǒng)11可以將物體12升至水面15、將物體12降至海底，還可以將其維持在水面15或期望的深度。所述浮力系統(tǒng)11包括一個或多個可充氣機構(gòu)16、一個或多個充氣裝置19和一個或多個啟動系統(tǒng)21的組合。在不同的應(yīng)用和環(huán)境中，所述浮力系統(tǒng)11可以配置為包含需要的數(shù)量和結(jié)構(gòu)的上述部件。參照圖1-3，本發(fā)明第一實施例為配置在潛艇13上的浮力系統(tǒng)11。圖I顯示了位于海底14某位置的潛艇13。這種情況可能在潛艇3發(fā)生故障或被損壞時發(fā)生。本發(fā)明將使圖I所示的潛艇13在浮力系統(tǒng)11的驅(qū)動下，容易地返回水面15。圖2顯示了所述浮力系統(tǒng)11被啟動后的所述潛艇13，多個可充氣機構(gòu)16 (可充氣包17)被打開。如圖所示，所述潛艇13被升至水面15，使得人員可以從所述潛艇13中逃脫。潛艇13通常在船頂部具有耐壓殼體81和外護板83，這兩個部件相互間隔開。該間隔提供了一個區(qū)域，在該區(qū)域中，所述可充氣包17可以存儲在艙18中。該間隔還使得所述浮動系統(tǒng)11可以配置在潛艇上，而不對所述潛艇13的流體動力學(xué)或聲學(xué)性能造成負面影響。對于沒有外護板83的潛艇13，可充氣包17可以存放在艙18中，這些艙18建造設(shè)計并包含在所述耐壓殼體81中。 本實施例的所述浮力系統(tǒng)11的各部件最大程度地顯示在圖3中。所述浮力系統(tǒng)11包括充氣裝置19，在本實施例中，該充氣裝置19通過活性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)23提供，其中，為所述可充氣包17充氣的氣體由所述浮力系統(tǒng)12外部的氣體供應(yīng)25提供。所述外部的氣體供應(yīng)25由潛艇內(nèi)部的空氣供應(yīng)27提供。所述充氣裝置19由啟動系統(tǒng)21驅(qū)動。本實施例的啟動系統(tǒng)21包括外部手動啟動系統(tǒng)21a、內(nèi)部手動啟動系統(tǒng)21b和自動啟動系統(tǒng)21c。這提供了驅(qū)動所述浮力系統(tǒng)12的多種方式，確保所述潛艇13無論在什么環(huán)境下都可以升至水面。顯然，所述浮力系統(tǒng)的其它應(yīng)用中，也可以只包括這些啟動系統(tǒng)中的一個。圖5最大程度地顯示了本實施例中使用的所述啟動系統(tǒng)21的各部件。所述外部手動啟動系統(tǒng)21a可以通過遙控潛水器(ROV, remote opertatingvehicle)(圖未示)來操作。所述遙控潛水器適用于與對接座29接合，所述啟動系統(tǒng)21可以通過該遙控潛水器啟動。所述手動內(nèi)部啟動系統(tǒng)21b可以從所述潛艇13內(nèi)部的三個控制面板31中的一個進行操作。所述自動啟動系統(tǒng)21c包括安裝在所述耐壓殼體81外部的流體力學(xué)操作裝置33。在本實施例中，有6個流體力學(xué)操作裝置49安裝在所述耐壓殼體81上。每個流體力學(xué)操作裝置49包括一個基本上封閉的單元，該單元具有裸露面51，其上帶有多個齒孔53，如圖6a所示。所述裸露面51靠近第一板55，如圖6b所示。所述第一板55通過彈簧59從第二板57偏離,使得常態(tài)下,所述第一板55和所述第二板57相互間隔開。當(dāng)所述潛艇13到達預(yù)定的深度，通過所述齒孔53作用的壓力使得所述第一板55朝所述第二板57移動，直到所述第一板底面的接觸電刷61a與所述第二板57的頂面上的接觸電刷61b相接合。這導(dǎo)通了驅(qū)動所述可充氣裝置19的電路，導(dǎo)致所述可充氣包打開。就圖5所示的所述外部手動啟動系統(tǒng)21a而言，所述外部手動啟動系統(tǒng)21a包括所述對接座29，該對接座29具有由遙控潛水器旋轉(zhuǎn)的螺母。所述螺母69螺紋連接在所述對接座29的殼體71中。所述螺母69唯一配置，這樣，只有具有正確配置臂的遙控潛水器能夠操作所述螺母69。所述螺母69可以從所述殼體71去除，以使所述遙控潛水器可以靠近驅(qū)動螺釘73，該驅(qū)動螺釘73同樣螺紋連接在所述殼體71中。當(dāng)旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動螺釘73時，其與驅(qū)動板75接合。當(dāng)它們接合時，電路導(dǎo)通，啟動系統(tǒng)21起動所述充氣裝置19。為了使遙控潛水器與所述潛艇分離并移開，在所述可充氣包17充氣和所述潛艇13向上移動之前，將存在一個延時。就圖5所示的內(nèi)部手動啟動系統(tǒng)21b而言，所述控制面板31包括用于初始化所述啟動系統(tǒng)的主按鈕77和用于驅(qū)動所述啟動系統(tǒng)的啟動按鈕79。所述控制面板31還包括連續(xù)按鈕85，該連續(xù)按鈕85用于檢驗所 述啟動系統(tǒng)21的完整并從所述控制面板31開始所述啟動系統(tǒng)21b的啟動次序。所述控制面板31還包括釋放部件87，該釋放部件87用于在所述浮力系統(tǒng)11突然啟動時，釋放所述可充氣包17。所述控制面板31還包括超控開關(guān)(override switch) 89,在所述潛艇被要求下降到預(yù)定深度時，該超控開關(guān)89可以用來按照要求，停止所述自動啟動系統(tǒng)21c。在充氣狀態(tài)的所述可充氣包17最大程度地顯示在圖9a_9b中。每個可充氣包17包括四個上卸壓閥91，該上卸壓閥91被設(shè)計來釋放所述可充氣包17中過多的氣體，以及當(dāng)所述潛艇上升、水施加在所述可充氣包17上的壓力降低時產(chǎn)生的過量氣體。一旦所述潛艇13被升高至需要的深度，所述壓力卸壓閥91關(guān)閉，防止任何氣體從其中通過，確保所述可充氣包17保持充氣狀態(tài)。所述可充氣包17還包括位于所述可充氣包17的較低區(qū)域的兩個下卸壓閥93。一旦所述上卸壓閥91關(guān)閉，所述下卸壓閥93在所述可充氣機構(gòu)內(nèi)排放任何增加的壓力。參見圖10,每個卸壓閥91具有一個偏向閉合位置的閥門活塞95。當(dāng)所述閥門活塞95外表面97從所述可充氣包17內(nèi)受到的壓力增大時，所述閥門活塞95移動，使得過量氣體可以通過所述卸壓閥91從所述可充氣包17排出。當(dāng)所述閥門活塞95開始移動，鎖定結(jié)構(gòu)99被釋放，當(dāng)所述閥門活塞95回到其閉合位置，所述鎖定結(jié)構(gòu)99在所述位置鎖住所述閥門活塞95。每個可充氣包17還包括一個單向閥101，該單向閥101位于所述充氣裝置19和所述可充氣包17的開口 103之間。這可以防止輸送到所述可充氣包17中的氣體回流到所述充氣裝置19。每個可充氣包17還包括緊急位置指示器(EPIRB) 105，該緊急位置指示器在所述可充氣包17充氣時被啟動。如果所述浮力系統(tǒng)11被要求運行，所述啟動系統(tǒng)21將被自動啟動、或者從所述潛艇13的外部或內(nèi)部手動啟動。啟動后，所述充氣裝置19被驅(qū)動，以從所述浮力系統(tǒng)11外部的氣體供應(yīng)25導(dǎo)入氣體。該氣體被用來為可充氣包17充氣，直到產(chǎn)生足夠的升力將所述潛艇13升高到水面15。本發(fā)明的實施例4顯示在圖4中。該實施例與實施例I非常相似，所以相同的部件將采用相同的標號。該實施例以實施例I為基礎(chǔ)，其中，所述浮力系統(tǒng)11的充氣裝置19目前還包括氣體產(chǎn)生系統(tǒng)35和調(diào)節(jié)裝置43。在該實施例中，所述浮力系統(tǒng)11不僅僅依靠所述潛艇13的氣體供應(yīng)。在該實施例中，所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)35對于每個可充氣包17分別包括六個容器37，如圖11所示。每個容器37與流體力學(xué)操作裝置49連接，并與所述調(diào)節(jié)裝置43關(guān)聯(lián)，以根據(jù)所述潛艇13的深度調(diào)節(jié)輸入所述可充氣包17的氣體量。
參照圖7，每個容器包括一個氣體產(chǎn)生媒介39，比如炸藥、推進劑或其它化合物，在其爆炸和/或活化時，可以產(chǎn)生氣體。這些氣體通過所述容器37的出口 41輸送以填充所述可充氣包17。在進入所述可充氣包17之前，氣體可以先被冷卻。所述調(diào)節(jié)裝置43位于所述出口 41上游。為了在氣體的快速產(chǎn)生的作用力下保護所述調(diào)節(jié)裝置43，多個通道/緩沖裝置45設(shè)置在所述媒介39和出口 41之間。這些通道45使得氣體的快速產(chǎn)生而產(chǎn)生的作用力沿較長的路徑傳遞，減弱了爆炸和壓力迅速增大的整個影響。所述媒介39被引爆器或與所述啟動系統(tǒng)21連接的雷管47點燃。圖7顯示了媒介39具有三個雷管47的情況。萬一雷管47中的一個或兩個發(fā)生故障，該結(jié)構(gòu)可以提供了備用裝置。如圖11所示，每個可充氣包17固定在所述潛艇13的安裝點63處，該安裝點63固定在所述耐壓殼體81上。所述可充氣包17和容器37位于艙18內(nèi)。所述艙18具有蓋子65，蓋子65在移除銷67時被打開。當(dāng)所述啟動系統(tǒng)21被驅(qū)動時，這些銷67由于爆炸而被去除。在本實施例中，所述可充氣包17的部署和前述實施例I相同。根據(jù)本發(fā)明的實施例3，所述充氣裝置19包括氣體存儲系統(tǒng)107。該實施例與實施例2非常相似，所以相同的部件采用相同的標號。然而，在該實施例中，不是通過媒介39產(chǎn)生氣體，而是將氣體存儲在高壓氣瓶109中，如圖8所示。在該實施例中，所述氣體存儲系統(tǒng)107的氣瓶109具有出口 111，該出口 111與所述可充氣包17相連通。氣體通過三個擋盤113保持在所述氣瓶109中。每個擋盤113與雷管115連接，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)21驅(qū)動時，所述雷管115使擋盤113破裂，使得氣體可以進入可充氣包17。另一個雷管115a被設(shè)置來使得其電荷直接導(dǎo)向所述擋盤113的面。該結(jié)構(gòu)可以確保擋盤113破裂，而氣體可以通過。圖12展示了實施例3中的所述艙18的構(gòu)造，該艙18用于儲存所述可充氣包17。圖13顯示了本發(fā)明的實施例4。該實施例的充氣裝置19包括一個混合系統(tǒng)，該混合系統(tǒng)包括氣體產(chǎn)生系統(tǒng)35和氣體儲存系統(tǒng)107。圖13展現(xiàn)了本實施例的所述充氣裝置13和所述可充氣包17如何配置在艙18中。在本發(fā)明的實施例5中，如圖14所示，四個獨立的浮力系統(tǒng)211戰(zhàn)略性地設(shè)置在直升機213上。在該實施例中，充氣裝置19是氣體產(chǎn)生裝置35的形式，同時，驅(qū)動結(jié)構(gòu)是自動啟動系統(tǒng)21c和內(nèi)部手動啟動系統(tǒng)21b的形式。圖15顯示了本發(fā)明的實施例6。該實施例與實施例5相似，但是不是與直升機有關(guān)，而是與飛機223相關(guān)聯(lián)。在本發(fā)明的實施例7中，如圖16所示，浮力系統(tǒng)311安裝在船艙上，在本實施例中為飽和潛水鐘313。所述浮力系統(tǒng)311與實施例5和實施例6描述的相似，但是還包括一個卷揚機315。這將使所述潛水鐘313可以從水面15降低，如果需要的話。如上述實施例所述，本發(fā)明提供了第三代逃生和救援系統(tǒng)。所述第三代逃生和救援/遺棄技術(shù)包括“自救”的概念，不管所述資產(chǎn)(比如潛艇、潛水鐘)的操作或所處的水 深，都可以獲得成功。在故障或資產(chǎn)被損壞(缺乏能源、火災(zāi)、水災(zāi)、碰撞、機械故障或甚至任何可能使所述資產(chǎn)失效的事故)的情況下，立即浮上水面的能力可以避免從海底進行危險的浮力上升逃生或等待部署可使用的救援工具。還可以防止資產(chǎn)跌入其能力以外的深度(壓扁深度)，從而避免資產(chǎn)和人員的完全損失。參照圖17-20，其中顯示了本發(fā)明的實施例8。由于該實施例的部件與前述實施例相似，所以相同的部件將采用相同的標號。在該實施例中，所述浮力系統(tǒng)11被用來從海底升高設(shè)備或?qū)⒃O(shè)備降至海底。圖20顯示了浮力系統(tǒng)11將海底管匯401從海底14 (圖20b)上升至海面15 (圖20a)，以用船將其回收。如圖17、18和19所示，本實施例中，浮力系統(tǒng)11由吊架403支撐。所述浮力系統(tǒng)11具有位于所述吊架403上層的可充氣包17，該可充氣包17以收縮狀態(tài)存放，如圖17所示。所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)35位于所述可充氣包17下方，其包括容器37，該容器37包含有媒介39，比如炸藥、推進劑或產(chǎn)生氣體的媒介(圖未示)。每個容器37與調(diào)節(jié)裝置43和流體力學(xué)感應(yīng)器407連接，用來調(diào)節(jié)通過所述可充氣包17的氣體量。每個容器37還與熱交換器405連接，該熱交換器用來在氣體進入可充 氣包17之前，幫助其冷卻。所述啟動系統(tǒng)21為聲學(xué) 呆作的啟動系統(tǒng)21d和手動丨呆作啟動系統(tǒng)21a，該手動f呆作啟動系統(tǒng)21a可以由遙控潛水器啟動。所述啟動系統(tǒng)21與電源409連接。參照圖20，其顯示了海底管匯401的回收過程的兩個階段。所述管匯401固定在導(dǎo)繩411上，該導(dǎo)繩411從海底延伸至海面15。該結(jié)構(gòu)可以幫助管匯401回到水面15，并在所述管匯401升高后，為回收裝置提供準確的回收所述管匯401的位置。在該過程的第一階段，浮力系統(tǒng)11的吊架403固定在所述管匯401上并絕對上浮，從而保持在對所述管匯401而言較高的位置。這可以通過遙控潛水器實現(xiàn)。同時連接吊索413。吊索413同樣絕對上浮，這樣，它始終保持在所述管匯401上方，使得回收裝置的起重機可以輕易地從海中提升所述管匯401。一旦所述浮力系統(tǒng)11固定在所述管匯401上且所述管匯401與周圍設(shè)施斷開連接，可以啟動啟動系統(tǒng)21，使得氣體開始產(chǎn)生并進入可充氣包17。啟動后，優(yōu)選地通過手動延時或自動結(jié)構(gòu)啟動，電源409為靜壓傳感器407供電，靜壓傳感器407啟動氣體產(chǎn)生容器37。通過所述靜壓傳感器407的水壓決定了被啟動的氣體產(chǎn)生容器37的數(shù)量，以提供充足的氣體來為所述可充氣機構(gòu)17充氣。氣體產(chǎn)生容器37產(chǎn)生的氣體通過熱交換器405和調(diào)節(jié)裝置403，為一個充氣節(jié)點提供氣體，然后該充氣節(jié)點通過耐壓膠管(pneumatichose) 415將所述氣體輸送到所述可充氣包17。進一步的充氣將導(dǎo)致所述浮力系統(tǒng)11向上移動所述管匯401。然后，所述管匯401將移動到回收位置，位于水面15下等待回收裝置的回收。當(dāng)所述管匯401上升時，作用在可充氣包17上的壓力減小。為了防止可充氣包17內(nèi)部的壓力使所述可充氣包17破裂，過量的氣體將通過卸壓閥91和/或93排出，所述卸壓閥91和93分別位于所述可充氣包17的頂部和底部。 當(dāng)所述可充氣包17充滿氣后，過量氣體通過卸壓閥91、93排放到所述可充氣包17夕卜。到達水面后，所述可充氣包17內(nèi)部的氣體壓力減小，所述上卸壓閥重置，并在閉合位置鎖定，以確保氣體不會從可充氣包17中逸出，進而確保所述管匯401保持在水面15。所述可充氣包17的尺寸和膨脹取決于水下物體的重量。要求被驅(qū)動的氣體產(chǎn)生容器的數(shù)量和大小取決于所述可充氣機構(gòu)的尺寸和水下物體所處的深度。
在所述浮力系統(tǒng)安裝的所述管匯401的硬眼/起重吊點(hard eye/liftingpoint)處，還安裝有絕對上浮的提升吊索413。所述絕對上浮的提升吊索413將足夠長，這樣，當(dāng)所述管匯401到達水面時，其硬眼/起重吊點在水面，容易找到。這使得水面的船可以將所述絕對上浮的提升吊索413連接到合適的起重機上，以將所述管匯401和所述浮力系統(tǒng)11提升出水面并放到船(比如駁船等)的甲板上。一旦回收，所述浮力系統(tǒng)11可以從所述管匯401拆卸下來，所述可充氣包17泄氣并重新打包，被驅(qū)動的/使用過的氣體產(chǎn)生容器37被替換，上卸壓閥91開鎖/重置，而電源409重新充電。然后，所述浮力系統(tǒng)11為重新部署做好準備。圖20所示的相似的系統(tǒng)還可以用來以受控下降的方式，將所述管路401降至海底14。在這種應(yīng)用中，所述浮力系統(tǒng)11提供的浮力將需要略小于所述管路401的重量產(chǎn)生的力。然而，由于所述管路401的進一步降低，有必要向所述可充氣包17輸入更多的氣體，以克服作用在所述可充氣包17上的更多的壓力，從而維持對下降的控制。在這一點上，所述浮力系統(tǒng)還可以包括儲氣缸(圖未示)，該儲氣缸用來保存當(dāng)需要時充入所述可充氣包17 中的氣體。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道的修改和變型也落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。在該說明書中，除非上下文規(guī)定，否則“包括” 一詞將被理解為暗示包括所述部件或部件組，但不排除其它部件或部件組。
權(quán)利要求
1.一種用于移動水中物體的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)包括 至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時增大所述物體的浮力； 用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置； 用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)； 當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使氣體流入所述至少一個可充氣機構(gòu)，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到要求的體積，就使所述物體被移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)固定在所述物體上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的浮力系統(tǒng)，所述至少一個可充氣機構(gòu)和所述物體之間延伸有震動吸收裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)在所述物體外部膨脹。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)具有釋放結(jié)構(gòu)，使得所述至少一個可充氣機構(gòu)可以從所述物體分離。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)包括至少一個用于從所述可充氣機構(gòu)釋放過多的氣體的上卸壓閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述物體到達要求的深度時，所述卸壓閥被鎖定在閉合狀態(tài)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)還包括至少一個下卸壓閥，所述下卸壓閥位于所述可充氣機構(gòu)的底部，所述至少一個下卸壓閥將所述可充氣機構(gòu)內(nèi)的任何增大的壓力排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述卸壓閥具有閥門活塞，所述閥門活塞偏向閉合位置，作用在所述閥門活塞上的壓力使所述閥門活塞移動，從而使得過量的氣體從所述可充氣機構(gòu)排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述卸壓閥包含鎖定結(jié)構(gòu)，所述鎖定結(jié)構(gòu)在所述閥門活塞移動時被釋放，使得當(dāng)所述閥門活塞回到所述閉合位置時，所述鎖定結(jié)構(gòu)將所述閥鎖定在所述位置。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)還包括位于所述充氣裝置和所述可充氣機構(gòu)的開口之間的單向閥。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)固定在卷揚機上，所述卷揚機對所述至少一個可充氣機構(gòu)放線或收線。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)至少部分由耐熱的且具有高擴張強度的材料制成。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述可充氣機構(gòu)為可充氣包的形式。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)還包括用于將所述物體保持在一定深度的控制結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)中，各可充氣機構(gòu)對應(yīng)一個充氣裝置。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述充氣裝置包括用于調(diào)節(jié)進入所述至少一個可充氣機構(gòu)中的氣體量的調(diào)節(jié)裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置流體靜壓控制，所述調(diào)節(jié)裝置提供需要量的氣體，以抵消外部壓力并使所述可充氣機構(gòu)膨脹，提供需要的浮力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置為靜壓傳感器的形式。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述充氣裝置包括氣體產(chǎn)生系統(tǒng)、氣體存儲系統(tǒng)和/或所述充氣裝置與供應(yīng)氣體的活性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)包括氣體產(chǎn)生媒介，所述氣體產(chǎn)生媒介包含在至少一個容器中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，電荷使所述媒介活化，以在所述至少一個壓力下的容器內(nèi)產(chǎn)生氣體。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個容器具有一系列通道和/或緩沖裝置，所述通道和/或緩沖裝置位于所述媒介和容器出口之間，媒介產(chǎn)生的氣體在排出所述至少一個容器之前先通過所述通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述媒介通過引爆器或雷管活化，所述引爆器和雷管與所述啟動系統(tǒng)可操作地連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體產(chǎn)生系統(tǒng)包括大于一個引爆器或雷管。
26.根據(jù)權(quán)利要求21-25中任一項所述的浮力系統(tǒng),其特征在于,產(chǎn)生的氣體的分子量與空氣的分子量相近。
27.根據(jù)權(quán)利要求21-26中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述媒介為炸藥、推進劑或其它化合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求23-27中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述容器出口與氣體輸送調(diào)節(jié)裝置連接，以在期望的壓力下輸送輸入所述可充氣機構(gòu)的氣體。
29.根據(jù)權(quán)利要求21-28中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述媒介產(chǎn)生的氣體在輸送到所述至少一個可充氣包之前被冷卻。
30.根據(jù)權(quán)利要求21-29中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個可充氣機構(gòu)通入用于減弱和/或去除在所述氣體產(chǎn)生過程中產(chǎn)生的氣體的供應(yīng)氣體。
31.根據(jù)權(quán)利要求20所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體存儲系統(tǒng)包括含氣體的儲氣瓶。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的浮力系統(tǒng)，所述儲氣瓶與所述至少一個可充氣機構(gòu)通過出口通道相連通。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述出口通道具有一個或多個壓力擋盤，以防止氣體從所述儲氣瓶泄漏。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，每個壓力擋盤與雷管連接，所述雷管可操作地與所述啟動系統(tǒng)連接。
35.根據(jù)權(quán)利要求20所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述活性氣體產(chǎn)生系統(tǒng)包括一個外部氣體供應(yīng)。
36.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)包括四通閥，所述四通閥將所述浮力系統(tǒng)與所述氣體供應(yīng)連通。
37.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述充氣裝置包括至少一個靜壓傳感器或卸壓閥，所述卸壓閥適用于在上升開始時，中止向所述至少一個可充氣機構(gòu)輸送氣體。
38.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述充氣裝置包括儲氣罐，所述儲氣罐為所述至少一個可充氣機構(gòu)供應(yīng)氣體，以確保所述可充氣機構(gòu)在下降過程中保持期望的膨脹。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述儲氣罐到達預(yù)定的壓力時，所述氣體供應(yīng)或氣體產(chǎn)生裝置被啟動，以提供更多的氣體。
40.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述物體位于預(yù)定深度時，所述啟動系統(tǒng)自動啟動。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述物體到達預(yù)定深度時，所述啟動系統(tǒng)流體靜壓啟動。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述自動啟動系統(tǒng)包括一個或多個安裝在所述物體外部的流體靜力操作裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述流體靜力裝置包括一個基本上封閉的單元，所述單元具有裸露面，所述裸露面上設(shè)有多個齒孔，所述裸露面靠近第一板，所述第一板偏至一個常態(tài)位置，在所述常態(tài)位置，所述第一板與第二板間隔開，隨著所述流體靜壓的增大，通過所述齒孔作用的壓力使得所述第一板向第二板移動，使得所述第一板與所述第二板最后接合，導(dǎo)通啟動所述啟動系統(tǒng)的電路。
44.根據(jù)權(quán)利要求40-43中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)包括超控機構(gòu)，使得所述啟動系統(tǒng)的自動運行能夠失效。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)是聲學(xué)操作的。
46.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)是手動操作的。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)從所述物體內(nèi)部啟動。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)包括用于啟動所述啟動系統(tǒng)的控制面板。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述控制面板包括用于釋放所述至少一個可充氣機構(gòu)的釋放機構(gòu)。
50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)是外部啟動的。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動系統(tǒng)由遙控潛水器啟動，所述外部手動啟動系統(tǒng)包括設(shè)于所述物體外部的用于與所述遙控潛水器對接的對接座。
52.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)由由發(fā)電的電源或電池組供電。
53.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)包括定位信標，所述定位信標在所述浮力系統(tǒng)啟動時被啟動。
54.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)包括推進結(jié)構(gòu)，所述推進結(jié)構(gòu)用來在不同的方向移動、指引或引導(dǎo)所述物體。
55.一種潛艇，包括多個如權(quán)利要求1-54任一項所述的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)在被啟動前，基本上包含在所述潛艇的外殼內(nèi)，從而不影響所述潛艇發(fā)出的噪聲。
56.一種飛機，潛艇、遙控潛水器或減壓艙，包括多個如權(quán)利要求1-54任一項所述的浮力系統(tǒng)，每個浮力系統(tǒng)被配置來確保所述飛機被提升或保持在期望的位置。
57.一種用于將淹沒物體提升至水面的浮力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述淹沒物體的浮力； 用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置； 用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)； 其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣，使所述可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到要求的體積，就使所述淹沒物體向水面移動。
58.一種用于將潛艇提升至水面的浮力系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述淹沒物體的浮力； 用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置； 用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)； 其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣，使所述可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到要求的體積，就使所述潛艇向水面移動。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)包括用于將所述潛艇維持在水面足夠時間、以使?jié)撏藛T得以逃生的機構(gòu)。
60.一種用于從海底提升生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施或鉆井設(shè)備來回收的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)適用于與所述設(shè)備連接，所述系統(tǒng)包括 至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述設(shè)備的浮力； 用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置； 用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)； 其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，一旦所述可充氣機構(gòu)膨脹到需要的體積，就使所述設(shè)備向水面移動。
61.根據(jù)權(quán)利要求60所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述浮力系統(tǒng)包含在吊架中，所述吊架適用于固定在所述設(shè)備上。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述吊架絕對上浮，使得當(dāng)所述吊架連接到所述設(shè)備上時，所述浮力系統(tǒng)保持在期望的方向。
63.根據(jù)權(quán)利要求60、61、62或63所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備上連接有吊索，以幫助所述回收操作。
64.根據(jù)權(quán)利要求60、61、62或63所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述設(shè)備與導(dǎo)繩連接，所述導(dǎo)繩在海底和水面之間延伸，在上升時，所述導(dǎo)繩引導(dǎo)所述上升，使得所述設(shè)備的回收位置能夠被預(yù)測。
65.一種用于將生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施或鉆井設(shè)備降至海底的浮力系統(tǒng)，所述浮力系統(tǒng)適用于與所述設(shè)備連接，所述系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)，當(dāng)所述可充氣機構(gòu)膨脹時，增大了所述設(shè)備的浮力； 用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)充氣的充氣裝置； 用于啟動所述充氣裝置的啟動系統(tǒng)； 其中，當(dāng)所述啟動系統(tǒng)啟動時，所述充氣裝置使所述至少一個可充氣機構(gòu)膨脹，部分抵消所述設(shè)備的重量并控制所述設(shè)備向海底下降的速率。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的浮力系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括含氣體的儲氣罐，所述儲氣罐為所述至少一個可充氣機構(gòu)供應(yīng)氣體。
67.結(jié)合附圖，基本上如前所述的所述浮力系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于移動水中物體(401)的浮力系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個可充氣機構(gòu)(17)和用于為所述至少一個可充氣機構(gòu)(17)充氣的充氣裝置(37)，所述可充氣機構(gòu)充氣后增大了所述物體(401)的浮力。所述系統(tǒng)還包括用于驅(qū)動所述充氣裝置(37)的啟動系統(tǒng)(21)。當(dāng)所述啟動系統(tǒng)(21)啟動時，所述充氣裝置(37)使氣體流到所述至少一個可充氣機構(gòu)(17)，使得所述物體(401)移動。所述充氣裝置可以包括用于自動控制所述物體的深度的靜壓傳感器(407)和卸壓閥(91、93)、以及用于在水面上幫助定位所述物體的導(dǎo)繩(411)。
文檔編號B63B38/00GK102639394SQ200980161986
公開日2012年8月15日 申請日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者蒂姆·萊昂斯 申請人:蒂姆·萊昂斯