HKT型空气—混合气潜水控制台的研发、改进与安装

■陆卫君 张 建 沈 翔

（上海救捞装备研发制造基地上海潜水装备厂，上海 200231）

伴随着潜水作业技术的不断发展以及党中央提出的“建设海洋强国”战略的实施，中国的救捞、工程和军事潜水进入了新的发展期，大量新型船舶的列装和新式装备的出现，使得潜水装备领域迎来了加速更新换代的时期和机遇。

根据相关具有潜水作业功能船舶的特殊需要——潜水员从水面直接进行大深度潜水，于是产生了潜水供气控制台。20世纪潜水作业功能船普遍使用的潜水装具是HY 6071氦氧潜水装具和TF通风式潜水装具，进入21世纪之后逐渐引进了国外的面罩、头盔装具如KMB系列等和国内的MZ 300—B型的潜水装具，以往的控制台只能单一地满足KMB的空气潜水和HY6071的混合气潜水，从而使我们有了设计新型的HKT—A型空气—混合气潜水控制台（简称HKT—A控制台）的想法，它整合了原先的氦氧控制台和空气控制台，能够同时满足KMB系列、MZ 300—B、HY 6071（趋于淘汰）和TF型潜水装具的供气需求。

2014年初，我们成立项目组进行研发，设计总体思路如下：

1）能够同时为两名潜水员提供潜水装具所需要的气源；

2）两种输入气源，一种是空气气源，另一种是混合气气源，混合气包括氦氧、氮氧、氦氮氧三路气体；

3）供气输出流量需足够大，要能满足KMB系列和MZ 300—B型的使用需要；

4）输入输出接口、安装方式根据各潜水作业功能船的实际情况而定；

5）在保证性能和功能的前提下，外观做到简洁、大气、美观，立足改变部队对国产潜水控制台陈旧、粗糙的传统观念。

根据以上的要求，在设计研发过程中，采取的步骤是先确定管路原理，然后对阀、表等零部件选型，之后再设计外形尺寸，最终针对不同的使用现场进行安装。

首先是确定管路的原理图，完成线路走向的设计。控制台气源输入两条，分别为空气与混合气，在此之前增加进气控制面板，用来串联HKT—A控制台和潜水战位的供气管路，并且将氦氧、氮氧和氦氮氧等3路合并为1路；另外，为防止船舶管路不清洁，在气体进到HKT—A控制台之前增加过滤器。进入控制台内部分为两个控制系统，分别为潜水员1和潜水员2，每个系统都有空气与混合气两种气体供气方式，经过调压阀调压之后进入潜水员供气口，另外还有测深管接口；互通阀的设计是为了紧急情况下使用，使得潜水员1的控制系统可以为潜水员2提供气源，反之亦然。

图1 HKT—A控制台原理图

其次对零部件选型，主要包括压力表、水深表、调压阀、球阀、针阀、单向阀、过滤器。以往控制台流量的瓶颈往往在于调压阀，为了保证流量足够大，我们选择进口的TESCOM的调压阀，该调压阀性能稳定，Cv值（流量系数）为2，可调压范围在0.1～4 MPa，根据实际使用输入压力和输出压力，流量最小值可达到9 000 L/min，足以满足HKT—A控制台的需要。另外由于需要使用到混合气潜水，那就意味着潜水的深度超过了60 m，所以在水深表上我们挑选了3D的水深表，它的表盘直径将近360 cm，且为双刻度显示，内圈为公制，单位米，每一小格刻度为1 m，测深范围0 ～ 200 m；外圈为英制，单位英尺，每一小格刻度为2英尺，测深范围0～700英尺；能够满足我们原先设计的150 m使用需求。在空气过滤器方面，我们选择了大容积的玻璃纤维的滤芯，既保证了流量，又达到对油、水、杂质充分的过滤，过滤精度可以达到0.1 um，下方安装一个球阀，可以定期对过滤器进行排污。

确定了管路原理图和零部件的外形尺寸，然后进一步确定控制台外形尺寸和面板开孔位置。在保证控制台表面上各类表、阀位置以及线路走向合理的情况下，尽可能做到整体简洁、美观。最终，我们决定将最大的水深表和供气压力表放在上半部，以方便观察读数；各类阀放在下半部，以方便使用者操作；面板上线路以直线、少交叉为前提，保证线路走向清晰易懂；各阀、表之间的间隔适当，保证控制台背面管路连接有足够的空间；面板采用2.5 mm不锈钢板，在控制台四周除下底边外都用不锈钢板进行包边，以达到良好的整体视觉效果。

图2 HKT—A控制台外形图

图3 HKT—B控制台原理图

图4 HKT—B控制台外形图

最后是设备安装。潜水是一个庞大的系统，从压缩气源到控制装置，再到潜水装备，整个过程中管路接口众多，而HKT—A控制台恰好是中间的一环，进气输入需要连接气源引出的管路，供气输出需要连接不同的潜水装具，这就要求我们根据实际情况制作各类接头，以满足不同的管路接口和装具接口的需要。从已经安装的某功能船的3台HKT—A控制台来看，除了控制台本身之外，还安装了不锈钢台面、进行管路的对接、配置各类转换接头，使得这个HKT—A控制台不仅仅是单一的孤立的产品，而是一个整体的系统工程。

2016年，我们对HKT—A型空气—混合气潜水控制台按照国际化、规范化进行了改进设计：在保留原有潜水员1和潜水员2供气系统基础上增加了备用供气系统，防止作业过程中设备某个供气系统出现故障导致无法及时供气现象的产生，从而确保潜水员安全。同时对整台设备增加了氧浓度监测、定时报警及仪表检测等功能。改进后的控制台命名为HKT—B型空气—混合气潜水控制台（简称HKT—B控制台）。

HKT—B控制台的主要技术参数如下：

1）最大作业深度：150 m；

2）最大同时使用人数：2人；

3）气体介质：空气、混合气两种；

4）高压混合气进气压力：10～20 MPa；

5）中压空气进气压力：2～3 MPa；

6）混合气供气压力：0.9～2.4 MPa；

7）空气供气压力：0.1～1.5 MPa。

毋庸置疑，在未来的时间里，我国潜水作业技术将会有长足的进步，我们的潜水装备亦将不断发展。HKT—B控制台是目前这一领域内最新的潜水供气控制设备，具有适用性更广，功能更全面，针对性更强，且更加美观的特点，它的出现也为同类产品的发展指明了方向。