專(zhuān)利名稱(chēng)：快速加壓理想的截止閥控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械控制領(lǐng)域，具體為一種快速加壓理想的截止閥控制方法。
背景技術(shù)：
快速加壓法逃生法是當(dāng)今潛水器在水下運(yùn)行時(shí)最常用的逃生依法，其關(guān)鍵在于壓力變化曲線要貼近于符合人體需求的指數(shù)變化曲線，特別是加壓平衡時(shí)間應(yīng)該在理想指數(shù)曲線加壓平衡時(shí)間附近，否則如果加壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，潛水員體內(nèi)累積的氮張力會(huì)超過(guò)安全量范圍從而發(fā)生減壓病，如果加壓時(shí)間過(guò)短，則潛水員調(diào)壓速度跟不上壓力增加速度，則會(huì)引起潛水員耳膜壓破等癥狀。因此，加壓時(shí)間的長(zhǎng)短一定要控制在指數(shù)加壓曲線附近才是最符合人體需求。指數(shù)加壓曲線方程為p = 21/b(h)其中，P為壓力，ΑΤΑ;b(h)為加壓時(shí)間周期，隨不同的加壓深度而變化50米，80米，100米，150米，185 米時(shí)的 b (h)分別為 b (50)，b (80)，b (100)，b (150)，b (185) = 20，12，10，6，4。因此利用流體力學(xué)原理計(jì)算出在理想指數(shù)加壓的情況下截止閥開(kāi)度的變化規(guī)律， 從而提供快速加壓的安生的控制方法，能極大提高快速上浮脫險(xiǎn)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種安全、準(zhǔn)確的快速加壓理想的截止閥控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案具體為

圖1中ρ。為海面大氣壓(IAtm)，水深H = 180m,加壓筒高L = 2m,直徑為lm，加壓筒和管道截面積分別記為A和B，加壓筒內(nèi)氣體高度為h(t)，加壓筒內(nèi)氣體壓力為ρ (t)， 海水密度P1 = 1000kg/m3，加壓筒入口處截止閥為Valve。假定閥們?nèi)看蜷_(kāi)時(shí)為t = 0時(shí)刻，該時(shí)刻加壓筒內(nèi)氣體滿足壓強(qiáng)p(t) = pQ，密度 P (t) = 口(1，高度11(0 = h0。根據(jù)準(zhǔn)定常Bernoulli方程可得
權(quán)利要求
1.一種快速加壓理想的截止閥控制方法，系統(tǒng)包括加壓筒、進(jìn)水管路、截止閥。加壓筒為直徑lm，高an的圓柱形筒，進(jìn)水管直徑為100mm。加壓開(kāi)始前加壓筒內(nèi)壓力為常壓，筒外為一定水深的海水。所述控制方法其特征在于加壓開(kāi)始后，按照一定的規(guī)律開(kāi)啟截止閥， 筒外海水由于壓力作用流進(jìn)加壓筒中，壓縮筒內(nèi)空氣，直到進(jìn)水管兩端壓力相同時(shí)加壓停止。
2.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于得出的截止閥流阻系數(shù)ε、截止閥過(guò)流截面積C與筒內(nèi)壓力ρ (t)的關(guān)系式為
3.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于所述管道內(nèi)徑 DmOO的截止閥為上閥桿直通式截止閥，其流阻系數(shù)ε與截止閥開(kāi)度K的關(guān)系通過(guò)實(shí)驗(yàn)曲線的擬合可得ε = a*blA* (1-K)C其中，a = 106. 4847，b = 1. 0171，c = 4. 0747，K 為閥門(mén)開(kāi)啟度。
4.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于所述截止閥過(guò)流截面積C與開(kāi)度K的變化關(guān)系為
5.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于所述截止閥流量系數(shù)Kv與開(kāi)度K的關(guān)系式Kv = Kvmaj^oft-1) 其中Kvmax為額定流量系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于由公式 1 + ^(/) 2(- p(t) + pg(H -L + h{t)))-^f = -A2pha{t)——^分析，公式的左邊阻力系數(shù)S與過(guò)流截面積C均可表示為閥門(mén)開(kāi)度K的函數(shù)，公式右邊是關(guān)于理想指數(shù)函數(shù)p(t)的一個(gè)函數(shù)，把理想指數(shù)函數(shù)P(t) = Ρ(1*2"4代入，則可以得到任意一種控制閥門(mén)開(kāi)度K與時(shí)間t的變化規(guī)律關(guān)系式 K = f(t)。
7.如權(quán)利要求1所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于將本設(shè)計(jì)中使用的管徑為DN100的截止閥的相關(guān)參數(shù)代入到上述的分析計(jì)算中，以180米快速上浮脫險(xiǎn)為例，得到在管徑為IOOmm時(shí)，截止閥開(kāi)度隨時(shí)間的變化規(guī)律的函數(shù)關(guān)系式為K = O. 2141*(2t/8-l)。
8.如權(quán)利要求7所述的快速加壓理想的截止閥控制方法，其特征在于實(shí)驗(yàn)中使用的截止閥在完全打開(kāi)時(shí)需要擰轉(zhuǎn)手輪共10圈，則每圈相當(dāng)于開(kāi)度的10%，根據(jù)上述規(guī)律可得出截止閥的開(kāi)啟規(guī)律
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械控制領(lǐng)域，具體為一種快速加壓理想的截止閥控制方法。根據(jù)流體力學(xué)原理，建立快速加壓數(shù)學(xué)模型，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得截止閥阻力系數(shù)與開(kāi)度的函數(shù)關(guān)系，并將理想的指數(shù)加壓曲線代入模型，推導(dǎo)出截止閥開(kāi)度與時(shí)間的變化規(guī)律，再根據(jù)截止閥開(kāi)度與手輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到截止閥控制理想加壓過(guò)程的具體操作方法。本發(fā)明所述控制方法實(shí)現(xiàn)了快速加壓按照理想指數(shù)加壓曲線的精確控制，使快速加壓過(guò)程的安全性得到提高。
文檔編號(hào)F16K31/00GK102506211SQ20111036944
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者包曉辰, 孟淼, 張師, 方以群, 王新路, 范維, 袁俊舫, 袁恒榮, 霍文軍, 馬駿 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍醫(yī)學(xué)研究所