潜水技术与装备(2)——全人型铠装常压潜水服

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潜水技术与装备(2)
全人型铠装常压潜水服
全人型(Full-Anthropmorphic)常压潜水服(ADS)是具有密闭耐压壳体和活动四肢(铰接肢体)的仿人形单人潜水系统。
铠装常压潜水服的四肢(手臂和腿部)采用多段液压补偿的环形旋转关节或万向关节。壳体和头盔用强度重量比较高的铝合金或玻璃钢(GRP)制成,较为轻巧。头盔上设有有机玻璃制成的大圆顶观察窗。手臂具有液压支承的铰接和伸展机构,手抓动作灵活。通常,铝合金型常压潜水服(ADS)的额定水深为305m(1000 ft)左右,玻璃钢(GRP)型的额定水深可达762m(2500 ft)。作业时由水面工作母船吊放下水,可在水下行走并进行潜水作业。操作人员(潜水员)身在其中,能够在水下弯腰、行走、攀爬阶梯等。通过可由潜水员从潜水服内部用手操作的手臂前端夹持器,完成相应的水下作业任务。
全人型铠装常压潜水服的典型代表包括:吉姆(JIM suit)、山姆(SAM Suit)、水螈(Newt suit)、凤凰(Phoenix HS2000)、思多而特硬质服(STOLT Hardsuit)等。其中,吉姆(JIM)和水螈(Newtsuit)是两种具有标志性的常压潜水服(ADS)。
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图1、JIM型铠装常压潜水服(II型)
一)吉姆型(JIM)
吉姆(JIM)是最早、最著名的常压潜水服(ADS)。1969年由美国水下船舶设备有限公司(Underwater Marine Equipment Ltd)(后来的海洋工程国际公司,Oceaneering Int)设计生产。早期的吉姆型(JIM)潜水服设计有8个油支持万向节,4个有机玻璃舷窗,作业水深300m,一般不安装任何推进器(图1)。因此,吉姆型潜水服(JIM)的潜水员是由水面支撑索支持,靠腿部力量在水下移动的。后来改进开发的吉姆系列也装备安装了推进器(比如JIM 4型),并改为大圆顶丙烯酸舷窗(图2),最大作业水深为500m。
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图2、吉姆(JIM)改进型推进器配置示意
二)水螈型(Newt suit)
水螈型潜水服(Newt suit)是1987年由加拿大纽特科(Nuytco)研究有限公司的菲尔·纽顿博士(Dr. Phil Nuytten)开发并获得专利的一种轻量级的常压潜水系统(ADS)。采用锻铝制造,有全铰接式接头,配备集成双推进器系统,使潜水员可以更容易在水下移动(图3)。自动生命支持系统提供6-8小时的空气,并配有附加48小时应急备用电源。
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图3、水螈型(Newtsuit)常压潜水服(ADS)
水螈型潜水服(Newt suit)的下潜深度达610m(2,000 ft),与工作级水下机器人(ROV)的作业类型、范围相同,甚至更大的水中可操作性。具有小到足以进入受限空间的优势,使潜水员可以进入比传统商业潜水员作业更深的工作场所,具有超过即使是最复杂的水下机器人(ROV)的接近能力和“手”的功能,从而有能力来执行以前是潜水员专属领域的复杂任务。在深潜水作业中,可以替代需要长时间,高风险,高成本潜水减压的邦司(Bounce,一种常规混合气深潜水方法)或饱和潜水方法。水螈型潜水服(Newtsuit)研制中发明的全铰接旋转接头(articulated rotary joints)(1987年获得专利保护),被许多后续常压潜水服(ADS)设计所采用。表1为水螈1000型(Newtsuit 1000型)常压潜水服的技术参数。
国际市场上的凤凰(Phoenix)HS1200型、HS2000型,以及美国、俄罗斯、意大利等海军使用的常压潜水服(ADS)都是由海洋工厂国际公司(OceanWorks,OWIC)采用水螈(Newtt)专利技术制造的改进型常压潜水服。
表1、水螈1000型(Newtsuit 1000型)常压潜水服的技术参数 |
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综合参数 |
额定水深 |
305m(1,000 ft) |
尺寸 |
高112cm(81.2 in),宽44 in,厚33 in |
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重量 |
空气中378 kg (832 lbs) |
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有效负载 |
250 lbs |
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最大速度 |
1.25海里/小时(节,1.25 knots) |
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结构特征 |
生命支持 |
双氧气系统,总容量56工时(man- hours) |
二氧化碳洗涤器(scrubbers) |
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紧急呼吸气体通过空气BIBS |
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观察 |
直径12in。丙烯酸圆顶(acrylic dome) |
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通信 |
水面-常压潜水服(ADS):有线通讯 |
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水下-水面:UQC和27 kHz声学 |
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推进 |
4×1.6 HP推进器(可扩展到8),2个水平推进器,2个垂直推进器,可选背包。 |
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应急设备 |
压舱抛弃能力 |
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应急电池(用于通讯和二氧化碳洗涤器) |
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电源 |
5 KVA- 200V – 水面提供 |
摘自《潜水技术与装备》