1.本发明涉及全海深设备进水过程中的流量控制装置，特别是一种全海深自适应管道，以及使用该管道的深海设备。
背景技术：
2.随着时代的发展，对海洋探索的广度和深度不断扩大。海洋最深处可达1100个大气压，深海设备不得不面对深海高压力的情况。当某些特殊设备需要从海水中取水时，流量管道将面临巨大压差带来的海水冲击。通常情况下，设计方案需按最大海水深度设计，采用强化结构、增大流阻等方法对抗深海压力。
3.然而，这类设计通常会导致结构复杂、体型笨重、质量增加等问题。
技术实现要素：
4.为了解决此类问题，本发明的目的之一是提供一种全海深自适应管道。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全海深自适应管道，包括管体，管体内分别设置有紧固连接深海设备的定叶轮和与定叶轮紧固连接的中轴，所述的中轴上套设有动叶轮，中轴顶部设置有对动叶轮限制的限位螺帽，中轴外壁面设置有螺旋凹槽，动叶轮通过螺旋凹槽在中轴上轴向移动的同时发生旋转，所述的动叶轮和定叶轮之间设置有弹簧，动叶轮和定叶轮沿中轴的轴线方向投影相同，动叶轮在弹簧作用下与定叶轮分离，并受限位螺帽限制，最大海水深度工作时，动叶轮和定叶轮距离最近，且沿中轴的轴线方向投影面积最大。
6.所述的一种全海深自适应管道，其动叶轮和定叶轮的叶轮上表面为斜弧面，下表面为平面。
7.所述的一种全海深自适应管道，其动叶轮和定叶轮的叶轮上表面倾斜方向一致。
8.本发明的目的之二是提供深海设备，包括低压容水腔、与低压容水腔连通的进出水流道和设置在流道内低压容水腔入口处的阀门，所述的流道入口设置有上述全海深自适应管道。
9.所述的一种深海设备，其流道具有多个90
°
的折弯部。优选包括与管体垂直的第一流道和与第一流道垂直的第二流道，所述的阀门位于第二流道内。
10.根据流体力学理论，管路流量与进出口压差和截流面积呈正相关。本发明的工作原理为：当进出水口压差变大时，利用流体流动产生的阻力，使截流面积减小；变大的进出水口压差和变小的节流面积相互抵消，能够使得流量相对稳定。
11.本发明具有的优点和积极效果如下：本发明使用时无需额外的控制组件，可根据压差大小自动调节动叶轮相对定叶轮的轴向间距，在全海深范围内实现流量的稳定控制。
12.装备本发明后，可以在全海深范围内实现流量的稳定控制，极大地降低了海水的冲击力，从而降低了后续部件的结构强度要求。
13.该方案结构相对简单、质量轻，可装备在深海设备流道的入口处，动作可靠，特别适用于高进水压力场合的进出口压差变化范围极大的流量控制系统。
14.使用本发明适应管道的深海设备可根据海水深度（或进口压力）自动调节动叶轮的位置，无需额外的控制系统即可实现流量的稳定控制，极大地降低了高压海水的冲击力。
附图说明
15.图1是本发明未工作以及浅海中（低进水压力）工作时的结构示意图；图2是本发明未工作时的俯视图；图3是本发明深海中（最高设计进水压力）工作时的结构示意图；图4是本发明深海中工作时的俯视图；图5是本发明深海设备的结构示意图；图6是本发明深海设备采用和不采用自适应管道时对应的流量变化。
16.各附图标记为：1—限位螺帽，2—动叶轮，3—中轴，4—弹簧，5—定叶轮。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
18.参照图1至图4所示，本发明公开的一种全海深自适应管道，适用于流道进出口压差较大条件下的稳流设计，其包括管体，管体内分别固定有与深海设备紧固连接的定叶轮5和与定叶轮5紧固连接的中轴3，所述的中轴3上套设有动叶轮2，中轴3顶部设置有对动叶轮2限制的限位螺帽1，中轴3外壁面设置有螺旋凹槽，动叶轮2通过螺旋凹槽在中轴3上轴向移动的同时发生旋转，所述的动叶轮2和定叶轮5之间设置有弹簧4，动叶轮2和定叶轮5沿中轴3的轴线方向投影相同，动叶轮2在弹簧4作用下与定叶轮5分离，并受限位螺帽1限制。最大海水深度工作时，动叶轮2和定叶轮5距离最近，且沿中轴3的轴线方向投影面积最大。所述的动叶轮2和定叶轮5的叶轮上表面为斜弧面，下表面为平面，而且叶轮上表面倾斜方向一致。
19.参照图5所示，本发明公开的一种深海设备，包括低压容水腔、与低压容水腔连通的进出水流道和设置在流道内低压容水腔入口处的阀门，所述的流道入口设置有全海深自适应管道，为提高耐压指标，可以将管体与深海设备外壳一体成型，直接用进出水流道作为管体。作为优选，所述的流道具有多个90
°
的折弯部，进一步包括与管体垂直的第一流道和与第一流道垂直的第二流道，所述的阀门位于第二流道内。
20.下面结合图6对本发明的工作过程作进一步描述：未装备本发明全海深自适应管道且未采取其它控制措施时，海水进入低压容水腔的流量与海水深度的关系如图6所示。进水流量会随海水深度急剧上升，产生的冲击力会对管道、阀门及容水腔的结构有很大影响。
21.装备本发明全海深自适应管道后，在浅海区域，由于本发明会产生额外的流阻，因此深海装备流道的流量会略小于未装备条件下的流量。
22.随着海水深度的增加，流阻推动动叶轮2旋转移动，使得海水的过流面积减少，此时流量与浅海区域的流量相比略微变大。随着海水深度的进一步增加，动叶轮2与定叶轮5的距离进一步缩小，过流面积更小，此时流量有下降的趋势。当海水深度达到最大设计深度时，动叶轮2与定叶轮5的距离最近，过流面积最小，可通过设计适宜的过流面积，使得流量
与浅海区域流量相等。
23.其它结构相同的情况下，在浅海区域，装备本发明后流量会有所降低，可通过适当扩大管径解决。
24.本发明在进出口压差变化较大的非水下装备系统中亦可适用。其功能为当进口与海水直接接触，而出口为大气压力或其它较低压力时，其通过流量可维持在相对稳定的水平。
25.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
技术特征：
1.一种全海深自适应管道，包括管体，其特征在于：管体内分别设置有连接深海设备的定叶轮（5）和与定叶轮（5）紧固连接的中轴（3），所述的中轴（3）上套设有动叶轮（2），中轴（3）顶部设置有对动叶轮（2）限制的限位螺帽（1），中轴（3）外壁面设置有螺旋凹槽，动叶轮（2）通过螺旋凹槽在中轴（3）上轴向移动的同时发生旋转，所述的动叶轮（2）和定叶轮（5）之间设置有弹簧（4），动叶轮（2）和定叶轮（5）沿中轴（3）的轴线方向投影相同。2.根据权利要求1所述的一种全海深自适应管道，其特征在于，所述的动叶轮（2）和定叶轮（5）上表面为斜弧面，下表面为平面。3.根据权利要求2所述的一种全海深自适应管道，其特征在于，所述的动叶轮（2）和定叶轮（5）上表面倾斜方向一致。4.一种深海设备，包括低压容水腔、与低压容水腔连通的进出水流道和设置在流道内的阀门，其特征在于：所述的流道入口设置有如权利要求1所述的全海深自适应管道。5.根据权利要求4所述的一种深海设备，其特征在于，所述的流道具有多个90
°
的折弯部。
技术总结
本发明涉及一种全海深自适应管道，包括管体，管体内分别设置有连接深海设备的定叶轮和与定叶轮紧固连接的中轴，中轴上套设有动叶轮，中轴外壁面设置有螺旋凹槽，动叶轮通过螺旋凹槽在中轴上移动的同时发生旋转，动叶轮和定叶轮之间设置有弹簧，还公开了使用该自适应管道的深海设备；未工作时，动叶轮和定叶轮在弹簧作用下分离，且轴上是重合状态，工作时，根据海水深度（即进出口压差）的大小，动叶轮旋转下移相应的高度，使得过流面积减少，流通阻力增大，从而使流量维持在相对稳定的水平。本发明无需额外的控制组件，可根据海水深度情况自动调节，在全海深范围内可实现流量的稳定控制。制。制。
技术研发人员：丁建武 余江洪 谭谋 张伟东 朱玉厚
受保护的技术使用者：武汉船用电力推进装置研究所（中国船舶重工集团公司第七一二研究所）
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2021/12/30