HKT型空氣—混合氣潛水控制臺的研發(fā)、改進(jìn)與安裝

■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)海洋強國”戰(zhàn)略的實施，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代的時期和機遇。

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，我們成立項目組進(jìn)行研發(fā)，設(shè)計總體思路如下：

1）能夠同時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。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)部分為兩個控制系統(tǒng)，分別為潛水員1和潛水員2，每個系統(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。潛水是一個龐大的系統(tǒng)，從壓縮氣源到控制裝置，再到潛水裝備，整個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HKT—A控制臺不僅僅是單一的孤立的產(chǎn)品，而是一個整體的系統(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：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)備某個供氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障導(dǎo)致無法及時供氣現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而確保潛水員安全。同時對整臺設(shè)備增加了氧濃度監(jiān)測、定時報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，在未來的時間里，我國潛水作業(yè)技術(shù)將會有長足的進(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，且更加美觀的特點，它的出現(xiàn)也為同類產(chǎn)品的發(fā)展指明了方向。