具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置及排水方法与流程

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1.本发明涉及排水系统技术领域，尤其是一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置及排水方法。

背景技术：

2.对于水下航行器来说，当航行器在工作或试验时发生意外故障导致航行器下潜深度超出原有设计深度时必须有一功能来实现将航行器强迫上浮来确保航行器的安全。应急排水功能就是确保水下航行器安全运行和应急上浮的必不可少的功能，目前国内外水下航行器采用的应急排水一般都是采用单一功能的应急排水装置，其工作可靠性较差。

技术实现要素：

3.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置及排水方法，将应急高压水泵排水与应急高压充气排水两者有效结合在一起，一套装置双重保护，利用软质气囊可折叠变形的原理解决了压载水筒水液变化产生的容积变化。
4.本发明所采用的技术方案如下：
5.一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，包括压载水筒，压载水筒的一端通过管路连接高压水给排水系统，压载水筒的另一端通过管路连接高压气体充气应急排水系统；
6.所述压载水筒的具体结构为：包括压载水筒筒体，所述压载水筒筒体的内部设置有充气皮囊，充气皮囊的外部与压载水筒筒体的内部之间形成液体空间，所述液体空间的一端连接高压水给排水系统，液体空间的另一端连接高压气体充气应急排水系统；
7.高压水给排水系统的结构为：包括与压载水筒的一端连接的总管，所述总管分支成两路，一路依次串联一号单向阀、二号电磁阀、三号电磁阀、二号单向阀，另一路依次串联一号电磁阀、四号单向阀、三号单向阀和四号电磁阀，在二号电磁阀和三号电磁阀之间以及四号单向阀和三号单向阀之间通过管路串联有流量计和高压水泵，二号单向阀和四号电磁阀之间的管路连通，并同时连接给排水接口；
8.高压气体充气应急排水系统的结构为：包括与压载水筒连接的管子，管子分支成两路，一路通过五号电磁阀连接排气接口，所述排气接口与航行器舱内大气连通，另一路依次串联五号单向阀、六号电磁阀、减压阀和高压气瓶。
9.作为上述技术方案的进一步改进：
10.所述压载水筒筒体采用钢制结构，并按内压容器设计制造。
11.所述压载水筒筒体为分体式结构。
12.所述压载水筒筒体的结构为：包括压载水筒主体，所述压载水筒主体呈一端为敞口的薄壁圆柱体结构，敞口处连接封头，所述封头通过法兰与压载水筒主体密封连接，法兰处通过紧固螺栓、一号密封圈和螺母锁紧，所述封头上设置有给排水连接头，所述给排水连
接头连接管路。
13.所述充气皮囊采用橡胶制造。
14.所述充气皮囊采用低温硫化定型工艺成型。
15.所述充气皮囊的外径小于压载水筒筒体的内径，充气皮囊的容积小于压载水筒筒体的容积。
16.所述充气皮囊的结构为：包括皮囊本体，所述皮囊本体的一端设置有皮囊充气嘴，皮囊充气嘴与皮囊接口连接，并在皮囊充气嘴与皮囊接口之间设有二号密封圈。
17.所述给排水接口位于航行器耐压舱壁处。
18.一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置的排水方法，
19.一、初始状态：
20.航行器的压载水筒内是空的，没有压载水确保航行器下水后尽可能浮出水面高一点，此时各电磁阀的工作状态如下：
21.高压水给排水系统中的一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀都处于关闭状态，高压水泵也处于关闭状态，即高压水给排水系统中处于关闭状态；
22.高压充气应急排水系统中的五号电磁阀处于打开状态，而六号电磁阀处于关闭状态；
23.二、航行器压载工作状态：
24.航行器压载工作是指将航行器在水面调整至零浮力，使航行器处于悬浮状态；
25.首先六号电磁阀处于关闭状态，打开五号电磁阀使充气皮囊与航行器舱大气连接，使充气皮囊内的气体在高压水泵灌水的过程中向航行器大舱排放；
26.二号电磁阀、四号电磁阀处于打开状态，一号电磁阀，三号电磁阀处于关闭状态，此时启动高压水泵使舱外水在水泵的作用下通过四号电磁阀、三号单向阀、高压水泵、流量计、二号电磁阀、一号单向阀回路进入压载水筒筒体内，并将压缩充气皮囊，使充气皮囊内的气体通过打开五号电磁阀、排气接口向航行器大舱排放，同时由流量计记录流量达到预先设定值时停止高压水泵工作，同时将所有电磁阀处于关闭状态使压载水筒处于封闭状态；
27.三、航行器高压水应急排水工作状态：
28.当航行器在工作或试验时发生意外故障导致航行器下潜深度超出原有设计深度时达到第一个设定值时，
29.此时系统回路中电磁阀在原来关闭的状态迅速打开五号电磁阀使充气皮囊与航行器大舱连通，打开一号电磁阀、三号电磁阀，同时启动高压水泵将压载水筒筒体内的水通过一号电磁阀、四号单向阀、高压水泵、流量计、三号电磁阀、二号单向阀回路至给排水接口排出航行器艇外，使航行器浮力增大上浮，确保航行器的安全回收；
30.四、航行器高压气体充气应急排水工作状态：
31.航行器高压气体充气应急排水系统是对上述高压水应急排水系统的补充和起双重保护的功能，即在高压水应急排水系统发生意外失效的情况下，航行器就继续下潜至第二个设定值时，启动高压气体充气排水功能，通过高压气体对充气皮囊强制充气将将压载水筒筒体内水强迫压出航行器艇外，使航行器上浮确保航行器的安全。
32.本发明的有益效果如下：
33.本发明结构紧凑、合理，操作方便，所谓双重保护功能是指在实施技术方法上采取了两套措施，即一是采用高压水泵将压载水筒内的水强制排出航行器体外；二是采用高压气体充入安装在压载水筒内的皮囊使之膨胀，从而将压载水舱内的水强制排出航行器体外。
34.当航行器在试验或航行过程中发生非正常情况，即航行器超出设定工作水深深度达到某一值时，控制器触发高压水泵应急启动进行对压载水舱排水。如果上述系统发生故障航行器继续下潜至某一值时，控制器触发高压气体应急启动进行对压载水舱排水，双重保护确保了水下航行器的安全可靠。
35.同时，本发明还具备如下优点：
36.(1)本发明的压载水筒采用了密封的耐压水筒形式，与一般概念上的水舱不同，一般水舱为非密封水舱，因为水舱在给排水的过程中随着水位的升降水舱内的空气也会排出或流入，所以一般概念上的水舱都必须是与大气连通。而对于水下航行器来说其本身是在水下工作的，无法做到与大气连接，只能利用航行器内部有限的空间进行设计来解决这个问题。
37.为了解决这个问题，本发明在密封的压载水筒内部设置了一个充气皮囊，皮囊连接航行器大舱，利用皮囊可变型的原理将密封的压载水舱与航行器大舱连接，当密封的压载水舱在给排水的过程中随着水位的升降变化而皮囊内的气体同时产生变化。
38.(2)本发明的充气皮囊采用橡胶低温硫化定型工艺制成，随着气体容积的变化皮囊产生膨胀或收缩变形，皮囊收缩变形呈三叶状。皮囊内达到最大气体容积时皮囊紧贴耐压水筒内壁，它所承担压力由耐压水筒承担，所以皮囊本身不受压力或由于皮囊尺寸侵略小于水筒尺寸而存在少量的拉应力(皮囊材料的断裂伸长可达到201％)。
39.(3)本发明的应急排水具有双重保护功能，即高压水泵应急排水和高压气体应急排水两大保护功能。当航行器的下潜深度超过某一设定值时即刻启动高压水泵应急排水功能，将高压水筒内的压载水排出体外。如果高压水泵应急排水系统发生故障，航行器继续下潜至另一设定值时即刻启动高压气体应急排水功能，利用高压气体对高压水筒内皮囊充气，使皮囊膨胀将高压水筒内的压载水排出体外，确保航行器顺利上浮安全回收。
40.(4)本发明的高压水泵给排水系统具有三个功能，即压载水筒给水(灌水)功能、压载水筒正常排水功能和应急排水功能。
41.压载水筒给水(灌水)功能，即正常给高压水筒灌水，当航行器在水面准备下潜前给耐压水筒灌水，使航行器达到零浮力状态。
42.压载水筒正常排水功能是当航行器在水面零浮力状态时，为了检修或其他需求要将航行器的一部分浮出水面，需要将压载水筒内的水排出舱外，增加航行器的正浮力。
43.应急排水功能当航行器在水下工作时如发生故障或其他意外时使航行器的下潜深度超出正常设定的深度时，系统会触发启动高压水泵应急排水系统，将压载水筒内的水排出，使航行器实现快速上浮，确保航行器的安全回收。
44.(5)本发明的高压气体应急排水系统是应急排水系统的双保险，在高压水泵应急排水系统发生故障时系统会触发启动压气体充气应急排水系统，即打开高压气瓶出口电磁阀将高压气体充入皮囊，使皮囊膨胀将压载水筒内的水排出舱外，使航行器实现快速上浮，确保航行器的安全回收。
45.(6)本发明主要适用于水下航行器的应急上浮工作，属于海洋工程系统与装备技术及安全可靠性技术领域。
46.(7)本发明在海洋工程系统与装备技术及安全可靠性技术领域具有一定的工程实用性和应用价值。
附图说明
47.图1为本发明的系统原理图。
48.图2为本发明压载水筒的内部结构示意图。
49.图3为本发明充气皮囊的结构示意图。
50.其中：1、压载水筒筒体；2、充气皮囊；3、流量计；4、高压水泵；5、一号单向阀；6、一号电磁阀；7、二号电磁阀；8、三号电磁阀；9、二号单向阀；10、给排水接口；11、四号电磁阀；12、三号单向阀；13、四号单向阀；14、排气接口；15、五号电磁阀；16、五号单向阀；17、六号电磁阀；18、减压阀；19、高压气瓶；20、压载水筒主体；21、皮囊接口；22、锁紧螺母；23、封头；24、给排水连接头；25、管路；26、紧固螺栓；27、一号密封圈；28、螺母；29、皮囊本体；30、皮囊充气嘴；31、二号密封圈。
具体实施方式
51.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
52.如图1、图2和图3所示，本实施例的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，包括压载水筒，压载水筒的一端通过管路连接高压水给排水系统，压载水筒的另一端通过管路连接高压气体充气应急排水系统；
53.压载水筒的具体结构为：包括压载水筒筒体1，压载水筒筒体1的内部设置有充气皮囊2，充气皮囊2的外部与压载水筒筒体1的内部之间形成液体空间，液体空间的一端连接高压水给排水系统，液体空间的另一端连接高压气体充气应急排水系统；
54.高压水给排水系统的结构为：包括与压载水筒的一端连接的总管，总管分支成两路，一路依次串联一号单向阀5、二号电磁阀7、三号电磁阀8、二号单向阀9，另一路依次串联一号电磁阀6、四号单向阀13、三号单向阀12和四号电磁阀11，在二号电磁阀7和三号电磁阀8之间以及四号单向阀13和三号单向阀12之间通过管路串联有流量计3和高压水泵4，二号单向阀9和四号电磁阀11之间的管路连通，并同时连接给排水接口10；
55.高压气体充气应急排水系统的结构为：包括与压载水筒连接的管子，管子分支成两路，一路通过五号电磁阀15连接排气接口14，排气接口14与航行器舱内大气连通，另一路依次串联五号单向阀16、六号电磁阀17、减压阀18和高压气瓶19。
56.压载水筒筒体1采用钢制结构，并按内压容器设计制造。
57.压载水筒筒体1为分体式结构。
58.压载水筒筒体1的结构为：包括压载水筒主体20，压载水筒主体20呈一端为敞口的薄壁圆柱体结构，敞口处连接封头23，封头23通过法兰与压载水筒主体20密封连接，法兰处通过紧固螺栓26、一号密封圈27和螺母28锁紧，封头23上设置有给排水连接头24，给排水连接头24连接管路25。
59.充气皮囊2采用橡胶制造。
60.充气皮囊2采用低温硫化定型工艺成型。
61.充气皮囊2的外径小于压载水筒筒体1的内径，充气皮囊2的容积小于压载水筒筒体1的容积。
62.充气皮囊2的结构为：包括皮囊本体29，皮囊本体29的一端设置有皮囊充气嘴30，皮囊充气嘴30与皮囊接口21连接，并在皮囊充气嘴30与皮囊接口21之间设有二号密封圈31。
63.给排水接口10位于航行器耐压舱壁处。
64.本实施例的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置的排水方法，
65.一、初始状态：
66.航行器的压载水筒内是空的，没有压载水确保航行器下水后尽可能浮出水面高一点，此时各电磁阀的工作状态如下：
67.高压水给排水系统中的一号电磁阀6、二号电磁阀7、三号电磁阀8、四号电磁阀11都处于关闭状态，高压水泵4也处于关闭状态，即高压水给排水系统中处于关闭状态；
68.高压充气应急排水系统中的五号电磁阀15处于打开状态，而六号电磁阀17处于关闭状态；
69.二、航行器压载工作状态：
70.航行器压载工作是指将航行器在水面调整至零浮力，使航行器处于悬浮状态；
71.首先六号电磁阀17处于关闭状态，打开五号电磁阀15使充气皮囊2与航行器舱大气连接，使充气皮囊2内的气体在高压水泵4灌水的过程中向航行器大舱排放；
72.二号电磁阀7、四号电磁阀11处于打开状态，一号电磁阀6，三号电磁阀8处于关闭状态，此时启动高压水泵4使舱外水在水泵的作用下通过四号电磁阀11、三号单向阀12、高压水泵4、流量计3、二号电磁阀7、一号单向阀5回路进入压载水筒筒体1内，并将压缩充气皮囊2，使充气皮囊2内的气体通过打开五号电磁阀15、排气接口14向航行器大舱排放，同时由流量计3记录流量达到预先设定值时停止高压水泵4工作，同时将所有电磁阀处于关闭状态使压载水筒处于封闭状态；
73.三、航行器高压水应急排水工作状态：
74.当航行器在工作或试验时发生意外故障导致航行器下潜深度超出原有设计深度时达到第一个设定值时，
75.此时系统回路中电磁阀在原来关闭的状态迅速打开五号电磁阀15使充气皮囊2与航行器大舱连通，打开一号电磁阀6、三号电磁阀8，同时启动高压水泵4将压载水筒筒体1内的水通过一号电磁阀6、四号单向阀13、高压水泵4、流量计3、三号电磁阀8、二号单向阀9回路至给排水接口10排出航行器艇外，使航行器浮力增大上浮，确保航行器的安全回收；
76.四、航行器高压气体充气应急排水工作状态：
77.航行器高压气体充气应急排水系统是对上述高压水应急排水系统的补充和起双重保护的功能，即在高压水应急排水系统发生意外失效的情况下，航行器就继续下潜至第二个设定值时，启动高压气体充气排水功能，通过高压气体对充气皮囊2强制充气将将压载水筒筒体1内水强迫压出航行器艇外，使航行器上浮确保航行器的安全。
78.本发明的具体结构和功能如下：
79.主要包括压载水筒、高压水给排水系统、高压气体充气排水系统及控制系统。
80.本发明所述的压载水舱采用钢质结构制造，筒体可耐压(最大耐压压力根据水下航行器的工作环境而定)。压载水筒内设有一个可充气皮囊2，充气皮囊2将耐压筒体内部分隔形成两个空间，皮囊内部为气体空间，皮囊外部与筒体间的空间为液体(水)空间。本发明利用皮囊的可收缩变形特性改变压载水筒的载水量使水下航行器的浮力改变，实行水下航行器的应急安全上浮。
81.本发明所述的高压水给排水系统主要功能是给压载水舱的给排水任务，在初始阶段(即航行器在水面时)启动水泵将压载水筒灌满，此时应将连接充气皮囊2处的放气电磁阀打开使皮囊内的气体在压载水舱灌水的过程中排出皮囊，皮囊收缩将水舱灌满。在航行器工作发生故障或意外需要应急上浮时，同样需要打开放气电磁阀使皮囊内部与航行器大舱连通，然后启动水泵将压载水舱内的水排出水舱，使航行器处于正浮力状态迅速上浮，确保航行器的安全回收。
82.本发明所述的高压气体充气排水系统主要功能是在高压水给排水系统应急排水时发生故障或意外时利用高压气体对皮囊充气，将压载水筒的水排出航行器体外，使航行器处于正浮力状态迅速上浮，确保航行器的安全回收。
83.(一)如图2所示，压载水筒具体的结构：
84.压载水筒由压载水筒筒体1和充气皮囊2组成。
85.压载水筒筒体1采用钢质结构按内压容器设计制造，最大工作压力根据航行器的工作环境要求设定。筒体采用圆筒形，两端封盖采用椭圆形封盖，内部安装充气皮囊2。
86.充气皮囊2将压载水筒筒体1内部分隔形成两个空间，充气皮囊2内部为气体空间，充气皮囊2外部与筒体间的空间为液体(水)空间。液体(水)空间的一端设置一出口，连接高压水给排水系统。充气皮囊2的出口设置在筒体的另一端，连接高压气体充气应急排水系统。
87.本发明利用皮囊的可收缩变形特性改变压载水筒的载水量使水下航行器的浮力改变，实行水下航行器的应急安全上浮。
88.充气皮囊2的材料为橡胶，采用低温硫化定型工艺成型，皮囊外径略小于耐压水筒的内径，容积同样略小于耐压水筒的容积。
89.圆筒形筒体主要包括压载水筒主体20、封头23，在压载水筒主体20的一端设有皮囊接口21，用于安装充气皮囊2，锁紧螺母22用于固定充气皮囊2。在封头23的一端设有给排水连接头24，用于连接管路25。压载水筒主体20与封头23通过法兰连接，由紧固螺栓26和螺母28固定，法兰平面之间设有一号密封圈27进行密封。
90.充气皮囊2由皮囊本体29、皮囊充气嘴30、二号密封圈31组成，将压载水筒筒体1内部分隔形成两个空间，充气皮囊2内部为气体空间，充气皮囊2外部与压载水筒筒体1间的空间为液体(水)空间。液体(水)空间的一端设置一出口，连接高压水给排水系统。充气皮囊2的出口设置在压载水筒筒体1的另一端，皮囊充气嘴30连接高压气体充气应急排水系统，皮囊充气嘴30与皮囊接口21之间设有二号密封圈31进行密封处理。
91.本发明利用充气皮囊2的可收缩变形特性改变压载水筒筒体1的载水量使水下航行器的浮力改变，实行水下航行器的应急安全上浮。
92.(二)高压水给排水系统：
93.高压水给排水系统有三个功能。
94.其一是压载功能，即正常给压载水筒筒体1内灌水，当航行器在水面准备下潜前给压载水筒灌水，使航行器达到零浮力状态。
95.其二是应急排水功能，当航行器在水下工作时如发生故障或其他意外时使航行器的下潜深度超出正常设定的深度时，系统会触发启动高压水应急排水系统，将压载水筒内的水排出，使航行器实现快速上浮，确保航行器的安全回收。
96.其三是当航行器在水面零浮力状态时，为了检修或其他需求要将航行器的一部分浮出水面，需要将压载水筒内的水排出舱外，增加航行器的正浮力。
97.高压水给排水系统由流量计3、高压水泵4、一号单向阀5、一号电磁阀6、二号电磁阀7、三号电磁阀8、二号单向阀9、四号电磁阀11、三号单向阀12、四号单向阀13等组成一个桥式回路。给排水接口10连接航行器艇体舱壁，作为给排水进出口。
98.高压水泵4可实现给压载水筒灌水或将压载水筒的水排出航行器艇外，流量计3可实现在灌水或排水工程中的流量统计检测。
99.(三)高压气体充气应急排水系统：
100.高压气体充气应急排水系统它的唯一功能是作为高压水泵4应急排水系统的双保险，在高压水泵4应急排水系统发生故障时系统会触发启动压气体充气应急排水系统，即打开高压气瓶19出口电磁阀将高压气体充入皮囊，使皮囊膨胀将压载水筒筒体1内的水排出舱外，使航行器实现快速上浮，确保航行器的安全回收。
101.高压气体充气应急排水系统由排气接口14、五号电磁阀15、五号单向阀16、六号电磁阀17、减压阀18、高压气瓶19等组成。排气接口14直接与航行器舱内连接，五号电磁阀15，可控制打开或关闭充气皮囊2与航行器舱的连接。通过减压阀18将高压气瓶19内高压气体减压至设计所需要的压力，六号电磁阀17可打开或关闭高压充气回路，五号单向阀16可确保充气回路的单向流动。
102.(四)初始状态下的系统工作状态
103.初始状态是指航行器下水前的状态，此时航行器的压载水筒内是空的，没有压载水确保航行器下水后尽可能浮出水面高一点。此时各电磁阀的工作状态如下：
104.高压水给排水系统中的一号电磁阀6、二号电磁阀7、三号电磁阀8、四号电磁阀11都处于关闭状态，高压水泵4也处于关闭状态，即高压水给排水系统中处于关闭状态。
105.高压充气应急排水系统中的五号电磁阀15处于打开状态，而六号电磁阀17处于关闭状态。
106.(五)航行器压载工作状态(给压载水筒筒体1内灌水)：
107.航行器压载工作是指将航行器在水面调整至零浮力，使航行器处于悬浮状态。其工作过程如下：
108.首先六号电磁阀17处于关闭状态，打开五号电磁阀15使充气皮囊2与航行器舱大气连接，使充气皮囊2内的气体在高压水泵4灌水的过程中可以向航行器大舱排放。
109.高压水泵4回路中的电磁阀是这样的：二号电磁阀7、四号电磁阀11处于打开状态，一号电磁阀6，三号电磁阀8处于关闭状态。此时启动高压水泵4使舱外水在水泵的作用下通过四号电磁阀11、三号单向阀12、高压水泵4、流量计3、二号电磁阀7、一号单向阀5回路进入压载水筒筒体1内，并将压缩充气皮囊2，使充气皮囊2内的气体通过打开五号电磁阀15、排气接口14向航行器大舱排放，同时由流量计3记录流量达到预先设定值时停止高压水泵4工
作，同时将所有电磁阀处于关闭状态使压载水筒处于封闭状态。
110.(六)航行器高压水应急排水工作状态：
111.当航行器在工作或试验时发生意外故障导致航行器下潜深度超出原有设计深度时达到第一个设定值时，本发明的第一个功能就是高压水应急排水功能启动将航行器强迫上浮来确保航行器的安全。
112.此时系统回路中电磁阀在原来关闭的状态迅速打开五号电磁阀15使充气皮囊2与航行器大舱连通。打开一号电磁阀6、三号电磁阀8，同时启动高压水泵4将压载水筒筒体1内的水通过一号电磁阀6、四号单向阀13、高压水泵4、流量计3、三号电磁阀8、二号单向阀9回路至给排水接口10排出航行器艇外，使航行器浮力增大上浮，确保航行器的安全回收。
113.(七)航行器高压气体充气应急排水工作状态
114.航行器高压气体充气应急排水系统是对上述高压水应急排水系统的补充和起双重保护的功能，即在高压水应急排水系统发生意外失效的情况下，航行器就继续下潜至第二个设定值时，启动本发明的第二个功能即高压气体充气排水功能，通过高压气体对充气皮囊2强制充气将将压载水筒筒体1内水强迫压出航行器艇外，使航行器上浮确保航行器的安全。
115.此时系统回路中电磁阀在原来关闭的状态下迅速打开五号电磁阀15使充气皮囊2与航行器大舱连通。打开一号电磁阀6、三号电磁阀8，同时启动高压水泵4将压载水筒筒体1内的水通过一号电磁阀6、四号单向阀13、高压水泵4、流量计3、三号电磁阀8、二号单向阀9回路至给排水接口10排出航行器艇外，使航行器浮力增大上浮，确保航行器的安全回收。
116.以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：

1.一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：包括压载水筒，压载水筒的一端通过管路连接高压水给排水系统，压载水筒的另一端通过管路连接高压气体充气应急排水系统；所述压载水筒的具体结构为：包括压载水筒筒体(1)，所述压载水筒筒体(1)的内部设置有充气皮囊(2)，充气皮囊(2)的外部与压载水筒筒体(1)的内部之间形成液体空间，所述液体空间的一端连接高压水给排水系统，液体空间的另一端连接高压气体充气应急排水系统；高压水给排水系统的结构为：包括与压载水筒的一端连接的总管，所述总管分支成两路，一路依次串联一号单向阀(5)、二号电磁阀(7)、三号电磁阀(8)、二号单向阀(9)，另一路依次串联一号电磁阀(6)、四号单向阀(13)、三号单向阀(12)和四号电磁阀(11)，在二号电磁阀(7)和三号电磁阀(8)之间以及四号单向阀(13)和三号单向阀(12)之间通过管路串联有流量计(3)和高压水泵(4)，二号单向阀(9)和四号电磁阀(11)之间的管路连通，并同时连接给排水接口(10)；高压气体充气应急排水系统的结构为：包括与压载水筒连接的管子，管子分支成两路，一路通过五号电磁阀(15)连接排气接口(14)，所述排气接口(14)与航行器舱内大气连通，另一路依次串联五号单向阀(16)、六号电磁阀(17)、减压阀(18)和高压气瓶(19)。2.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述压载水筒筒体(1)采用钢制结构，并按内压容器设计制造。3.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述压载水筒筒体(1)为分体式结构。4.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述压载水筒筒体(1)的结构为：包括压载水筒主体(20)，所述压载水筒主体(20)呈一端为敞口的薄壁圆柱体结构，敞口处连接封头(23)，所述封头(23)通过法兰与压载水筒主体(20)密封连接，法兰处通过紧固螺栓(26)、一号密封圈(27)和螺母(28)锁紧，所述封头(23)上设置有给排水连接头(24)，所述给排水连接头(24)连接管路(25)。5.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述充气皮囊(2)采用橡胶制造。6.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述充气皮囊(2)采用低温硫化定型工艺成型。7.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述充气皮囊(2)的外径小于压载水筒筒体(1)的内径，充气皮囊(2)的容积小于压载水筒筒体(1)的容积。8.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述充气皮囊(2)的结构为：包括皮囊本体(29)，所述皮囊本体(29)的一端设置有皮囊充气嘴(30)，皮囊充气嘴(30)与皮囊接口(21)连接，并在皮囊充气嘴(30)与皮囊接口(21)之间设有二号密封圈(31)。9.如权利要求1所述的具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，其特征在于：所述给排水接口(10)位于航行器耐压舱壁处。10.一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置的排水方法，其特征在于：
一、初始状态：航行器的压载水筒内是空的，没有压载水确保航行器下水后尽可能浮出水面高一点，此时各电磁阀的工作状态如下：高压水给排水系统中的一号电磁阀(6)、二号电磁阀(7)、三号电磁阀(8)、四号电磁阀(11)都处于关闭状态，高压水泵(4)也处于关闭状态，即高压水给排水系统中处于关闭状态；高压充气应急排水系统中的五号电磁阀(15)处于打开状态，而六号电磁阀(17)处于关闭状态；二、航行器压载工作状态：航行器压载工作是指将航行器在水面调整至零浮力，使航行器处于悬浮状态；首先六号电磁阀(17)处于关闭状态，打开五号电磁阀(15)使充气皮囊(2)与航行器舱大气连接，使充气皮囊(2)内的气体在高压水泵(4)灌水的过程中向航行器大舱排放；二号电磁阀(7)、四号电磁阀(11)处于打开状态，一号电磁阀(6)，三号电磁阀(8)处于关闭状态，此时启动高压水泵(4)使舱外水在水泵的作用下通过四号电磁阀(11)、三号单向阀(12)、高压水泵(4)、流量计(3)、二号电磁阀(7)、一号单向阀(5)回路进入压载水筒筒体(1)内，并将压缩充气皮囊(2)，使充气皮囊(2)内的气体通过打开五号电磁阀(15)、排气接口(14)向航行器大舱排放，同时由流量计(3)记录流量达到预先设定值时停止高压水泵(4)工作，同时将所有电磁阀处于关闭状态使压载水筒处于封闭状态；三、航行器高压水应急排水工作状态：当航行器在工作或试验时发生意外故障导致航行器下潜深度超出原有设计深度时达到第一个设定值时，此时系统回路中电磁阀在原来关闭的状态迅速打开五号电磁阀(15)使充气皮囊(2)与航行器大舱连通，打开一号电磁阀(6)、三号电磁阀(8)，同时启动高压水泵(4)将压载水筒筒体(1)内的水通过一号电磁阀(6)、四号单向阀(13)、高压水泵(4)、流量计(3)、三号电磁阀(8)、二号单向阀(9)回路至给排水接口(10)排出航行器艇外，使航行器浮力增大上浮，确保航行器的安全回收；四、航行器高压气体充气应急排水工作状态：航行器高压气体充气应急排水系统是对上述高压水应急排水系统的补充和起双重保护的功能，即在高压水应急排水系统发生意外失效的情况下，航行器就继续下潜至第二个设定值时，启动高压气体充气排水功能，通过高压气体对充气皮囊(2)强制充气将将压载水筒筒体(1)内水强迫压出航行器艇外，使航行器上浮确保航行器的安全。

技术总结

本发明涉及一种具有双重保护功能的水下航行器应急排水装置，包括压载水筒，压载水筒的一端通过管路连接高压水给排水系统，压载水筒的另一端通过管路连接高压气体充气应急排水系统；所述压载水筒的具体结构为：包括压载水筒筒体，所述压载水筒筒体的内部设置有充气皮囊，充气皮囊的外部与压载水筒筒体的内部之间形成液体空间，所述液体空间的一端连接高压水给排水系统，液体空间的另一端连接高压气体充气应急排水系统；一是采用高压水泵将压载水筒内的水强制排出航行器体外；二是采用高压气体充入安装在压载水筒内的皮囊使之膨胀，从而将压载水舱内的水强制排出航行器体外，双重保护确保了水下航行器的安全可靠。护确保了水下航行器的安全可靠。护确保了水下航行器的安全可靠。