(高清版)GBT 42052-2022 载人潜水器作业工具技术规范

载人潜水器作业工具技术规范2022-10-12发布2022-10-12实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会IGB/T42052—2022前言 12规范性引用文件 3术语和定义 4分类 2 2 25.1.1重量 25.1.2安装 25.1.3材料 35.1.4耐压设计 3 35.1.6通用质量特性 45.2机械手 65.2.1一般规定 65.2.2功能要求 65.3传感型作业工具 65.3.1一般规定 65.3.2功能要求 65.4采样型作业工具 75.4.1一般规定 75.4.2功能要求 75.5观察型作业工具 75.5.1一般规定 75.5.2功能要求 75.6救援型作业工具 75.6.1一般规定 75.6.2功能要求 75.7其他作业工具 85.7.1一般规定 85.7.2功能要求 86检验方法 86.1一般规定 86.2设备出厂检验 86.3适配性试验 96.4作业性试验 96.5交付检验 Ⅱ 7.1标志 7.2包装 7.3运输和储存 Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国潜水器标准化技术委员会(SAC/TC306)提出并归口。本文件起草单位：中国船舶科学研究中心、浙江大学。1载人潜水器作业工具技术规范2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T191包装储运图示标志GB/T2965—2007钛及钛合金棒材GB/T7665—2005传感器通用术语GB/T9174一般货物运输包装通用技术条件GB/T13407潜水器与水下装置术语GB/T25137—2010钛及钛合金锻件GB/T31910—2015潜水器用钛合金板材GB/T35365—2017潜水器用钛合金焊丝NB/T10558—2021压力容器涂敷与运输包装GB/T13407、GB/T7665和《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)界定的以及下列术语和定义适用于本文件。搭载于载人潜水器上开展水下探测、采样、观察等工作所包含的各类设备或装置的总称。由人工操纵或按固定程序抓取、搬运物件的操作装置。能感受被测量并按照一定的规律转换成可输出信号的设备或装置。注：通常由敏感元件和转换元件组成。能采取样品的设备或装置。2能对水下作业环境、对象进行观察的设备或装置。能开展水下救生、打捞所包含的各类设备或装置。除机械手及传感型、采样型、观察型、救援型作业工具外，能开展综合性作业所包含的各类设备或保压类采样器pressuremaintainingsampler在取样过程中保持压力不变，即保持取回的样品原位压力的工具。注：包括水体、沉积物及气体保压类采样器等。用于安装、布置潜水器作业工具及存放采集样品的结构框架。4分类载人潜水器作业工具按功能主要分为：b)传感型作业工具；c)采样型作业工具；d)观察型作业工具；e)救援型作业工具；f)其他作业工具。5.1通用要求5.1.1.1作业工具在空气中的总重量(含采样量)应不大于载人潜水器的有效载荷。5.1.1.2需要机械手提取的作业工具，在空气中的重量应不大于机械手在完全水平伸展时的工作抓5.1.2.2安装于载人潜水器采样篮的作业工具，在设计时宜考虑安装位置和操作方向，安装后其长度、宽度不宜超过采样篮尺寸范围，高度不影响操作视野。5.1.2.3安装于载人潜水器采样篮的作业工具，其电缆、油管应通过切割机构与潜水器连接。35.1.2.4需要机械手辅助作业的工具，安装时除考虑采样篮布局外，还应兼顾机械手的作业范围。5.1.3.1作业工具应选用符合国家有关政策、法律和法规的材料，优先选用国产材料，应选用具有良好工艺适应性的材料，选用的材料应具有高效费比和良好的抗腐蚀性能，不会对采样样品造成污染，不会对潜水器本体产生腐蚀。5.1.3.2材料的力学性能、物理性能以及规格尺寸应符合产品的技术性能要求；对有特殊要求者，除常规力学性能外，所选材料还应满足相应特定的性能要求，如阻尼性能、耐光辐射性能、高温性能、低温性能等，并应使结构质量小；代用材料以及采用新工艺新技术的材料，其性能不应低于原选用材料的性能。5.1.3.3宜采用通用化程度高的材料，简化材料的种类、牌号、品种和规格。5.1.3.4若采用金属材料制作，宜采用同种金属，有不同金属的部件应进行电化学隔离。5.1.3.5若选用钢材，宜选用不锈钢材料022Cr17Ni12Mo2(316L)、0Cr17Ni4Cu4Nb、05Cr17Ni4Cu4Nb5.1.3.7若选用钛合金，宜选用Ti6Al4V(TC4)、Ti6Al4VELI(TC4ELI)、Ti4A10.005B(TA5)、Ti5A12.5Sn(TA7)、Ti3A12.5V(TA15.1.3.8钛合金板材、棒材、锻件、焊丝材料应分别符合GB/T31910—2015、GB/T2965—2007、GB/T25137—2010、GB/T35365—2017的要求。对于承受内压力的作业工具，结构设计规定如下：a)对于圆柱壳体、整球壳体、封头，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第2节的规定；b)对于多腔体或复杂结构，其结构设计采用有限元计算。对于承受外压力的作业工具，结构设计规定如下：a)对于圆柱壳体，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第3节的规定；b)对于圆锥形壳体，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第4节的规定；c)对于锥柱结合形壳体，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第5节的规定；d)对于球形壳体，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第6节的规定；e)对于开孔和加强，其结构设计按照《潜水系统和潜水器入级规范》(2018)第4章第7节的规定；f)对于多腔体或复杂结构，其结构设计采用有限元计算。5.1.4.3压力补偿型结构对于采用压力补偿结构的作业工具，其压力补偿应保持非耐压内部压力高于外部工作环境压力，且视其工况进行补偿量校核。载人潜水器作业工具机械接口要求如下：4a)应优先采用耐蚀的标准系列连接件；b)作业工具与载人潜水器采样篮宜通过基座连接；c)基座若与作业工具或采样篮为不同金属材料，应进行电化学隔离；d)有振动的作业工具应在安装接口处采取隔振措施；e)作业工具的安装接口应便于快速安装和拆卸。载人潜水器电气接口要求如下：a)作业工具电源接口应与载人潜水器相匹配；b)最大工作功率应不超过载人潜水器预留作业工具接口的额定功率；c)最大工作电流应不超过载人潜水器预留作业工具接口的额定电流；d)作业工具应满足载人潜水器绝缘等级要求；e)采样型作业工具和机械手等应设置独立的过流保护装置。载人潜水器作业工具通信接口要求如下：a)各类通信接口应与载人潜水器相应系统匹配；b)各类通信接口应满足载人潜水器和作业工具之间的数据传输要求；c)各类通信接口应根据数据量、实施性要求进行选择。载人潜水器作业工具液压接口要求如下：a)额定工作压力、流量应不大于潜水器所能提供的最大压力与流量；b)作业工具接口与载人潜水器油管接口相匹配；c)作业工具应简化工作油路，若需控制多个执行机构，应自行配备分流油路及油管；d)作业工具应采用陆上液压站(配置和潜水器液压源同种油品)进行反复冲洗，其冲洗油样经颗粒度检测仪分析后清洁度不低于潜水器要求方可接入；e)作业工具应在与潜水器液压系统连接前设置供油与回油过滤器，过滤精度应不低于载人潜水器液压系统的要求；f)作业工具不应有油液渗透，润滑和冷却情况良好。5.1.6通用质量特性载人潜水器作业工具除满足自身安全性要求外，还应满足如下要求。a)成套的作业工具，所有紧固件、连接件应装配牢固、严密。所有相对转动、相对滑动部位应灵活b)作业工具结构、系统管路和设备的布置安装应牢固可靠，关键部位应设置安全保护装置，以保护本体、人员和设备的安全。c)与载人潜水器本体固定连接的作业工具，在设计、安装中宜考虑到在水下作业过程中某个元部件发生不可预见的失效时，潜水器本体应不受其影响，即作业工具与载人潜水器之间具有快速分离性。5d)布置于采样篮的作业工具，应通过改变作业工具的结构形式或开透水孔等方式，减小水面冲击对采样篮的影响。e)保压类作业工具，应专门采取防爆措施。载人潜水器作业工具除满足自身维修性要求外，还应满足如下要求：a)各作业工具间应留出合理的维修通道和维修空间；b)作业工具采用通用化、系列化、组合化的备件、工具和工装，并具有良好的互换性；c)作业工具采取防维修差错设计，同一设备的接插件只有一种正确安装方法，并具有明显的防差错标识；d)保压类作业工具的维修应由专人负责，配备专用工具与仪器，维修区域有醒目的标识。载人潜水器作业工具除满足自身可靠性要求外，还应满足如下要求。a)作业工具的平均无故障间隔时间应至少满足一个航段。b)作业工具在满足功能要求的前提下，应采用成熟技术和工艺；对拟采用的新技术、新工艺、新材料和新元器件进行严格的试验验证。c)可靠性较低的作业工具允许采用冗余设计。载人潜水器作业工具除满足自身测试性要求外，还应满足如下要求：a)可通过仪表、传感器或监视器对作业工具的指标参数进行监测；b)可用检测设备对作业工具进行故障检测，检测时至少要将故障定位至功能置换件或现场可更换单元。载人潜水器作业工具除满足自身保障性要求外，还应满足如下要求：a)应配备相应的备品备件；b)设计中应坚持标准化、系列化、互换性原则，最大限度地采用通用系列部件或单元。载人潜水器作业工具应满足如下要求。a)安装于载人潜水器上的作业工具，应在下列规定的环境条件范围内正常工作：2)压力：1个大气压～工作压力；3)倾斜和摇摆：应能满足所搭载的载人潜水器的倾斜和摇摆要求。b)载人潜水器作业工具，应可在下列规定的环境条件范围内存放：1)温度：大气中为-28℃~55℃;2)湿度：相对湿度直至100%;3)空气含盐量：不大于2mg/m³;4)曝晒：应能承受一定程度地阳光照射；5)振动：应能承受母船航行时引起的船体振动及其他机械工作时的局部振动。65.2机械手机械手一般由机械系统、驱动系统、控制系统和检测传感系统组成。5.2.2.1机械手应能在设计的作业水深范围内安全、可靠地执行或操作作业工具执行作业任务。5.2.2.2机械手设计应具备自锁功能，确保其在正常作业状态下有足够的稳定性。5.2.2.3机械手设计应具备急停功能，载人潜水器作业人员可随时停止作业。5.2.2.4机械手设计时宜考虑到载人潜水器在入水及出水时的水面波浪冲击，避免部件受冲击后分离，对潜水器本体及自身造成影响。5.2.2.5机械手设计宜结合水下工程实践经验，减少作业对潜水器本体产生电磁干扰等影响。5.2.2.6需要机械手辅助作业的工具，在设计时应简化操作动作及步骤，避免机械手在动作时(如大臂回转、仰俯、小臂弯曲、小臂旋转、手腕旋转及摆动等)引起的其他作业工具与潜水器本体设备的挤压和碰撞；避免操作作业工具的工作区间超出机械手的运动范围。5.2.2.7需要机械手辅助作业的工具，在设计时宜采用T型把手或环状结构，结合机械手的手爪形式(见图1)并留有操作空间。a)四指啮合式b)平动式图1机械手手爪的结构形式参考5.3传感型作业工具传感型作业工具包括温度传感器、深度传感器、流速传感器、pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器等。5.3.2.1传感型作业工具分为预先标定和现场标定两种。5.3.2.2用于环境测试的传感型作业工具，如pH传感器需要进行现场标定。5.3.2.3无法进行现场标定的传感器，其使用应在标定的有效期内。5.3.2.4用于热液喷口附近的传感型作业工具，其设计应满足特定高温要求，且为防止作业工具探头被破坏宜加装保护罩。775.4采样型作业工具采样型作业工具包括水样采样器、气体采样器、沉积物采样器、矿物采样器、微生物悬浮物采样器以及宏生物捕捉器等。5.4.2.1采样型作业工具设计应结合水下工程实践经验，减少作业工具对潜水器本体产生电磁干扰等影响。5.4.2.2采样型作业工具若需要机械手辅助作业，其操作应符合5.2.2的规定。5.4.2.3采样型作业工具的安装应不影响载人潜水器的抛载。5.4.2.4用于热液喷口附近取样的采样器，其设计应满足特定高温要求。5.4.2.5对于钻进式和开放式旋转类采样器，如矿物采样器，其作业时产生的振动或摇晃应不影响潜水器正常工作。5.4.2.6对于钻进式和开放式旋转类采样器应具备应急抛载功能。5.4.2.7对于钻进式和开放式旋转类采样器应具备急停功能。5.4.2.8对于钻进式和开放式旋转类采样器宜具有反向旋转功能。5.5观察型作业工具观察型作业工具包括水下摄像机、水下照明灯、成像声呐等。5.5.2.1水下摄像机根据图像尺寸可分为标清型、准高清型、高清型和超高清型，其水下视场角、分辨率和信噪比应满足载人潜水器要求。5.5.2.2水下摄像机宜搭载在水下云台上。5.5.2.3水下照明灯根据发光机理分为卤素灯、高强度气体放电灯(HMI和HID)和半导体灯(LED),其光通量、中心光强和光束角应满足载人潜水器要求。5.5.2.4成像声呐根据成像特征可分为二维成像声呐和三维成像声呐，其作用距离、分辨率应满足潜水器要求。5.6救援型作业工具缆绳释放器等。5.6.2.1救援型作业工具设计应结合水下工程实践经验，减少作业工具对潜水器本体产生电磁干扰等影响。5.6.2.2救援型作业工具若需要机械手辅助作业，其操作应符合5.2.2的规定。85.6.2.3救援型作业工具的安装应不影响载人潜水器的抛载。5.7其他作业工具5.7.2.1其他作业工具设计应结合水下工程实践经验，减少作业对潜水器本体产生电磁干扰等影响。5.7.2.2其他作业工具若需要机械手辅助作业，其操作应符合5.2.2的规定。5.7.2.3其他作业工具的安装应不影响载人潜水器的抛载。5.7.2.5ARV系统光纤缆/中性缆宜设置收放机构，在收放过程中保持一定的张力。6检验方法6.1.1载人潜水器作业工具在设备制造和系统总成的过程中应进行相关试验和检验，以验证各设备、分系统及系统整体的配置、功能和性能是否符合本文件和相关技术文件要求。6.1.3载人潜水器作业工具各设备装置经过出厂检验合格后方可与载人潜水器进行联调安装。6.1.4如与潜水器有配合作业，在装入载人潜水器后宜开展适配性试验。6.1.5载人潜水器作业工具经作业性试验验证合格后可进行交付检验。6.1.6载人潜水器作业工具经交付检验后方可判定为合格产品。6.1.7承受压力的载人潜水器作业工具需经耐压试验考核。6.1.8具有应急抛载功能的作业工具，如机械手，应进行模拟6.2设备出厂检验6.2.1作业工具在联调前应各自进行出厂试验和检查，各项技术指标应符合本文件和相应产品规范或技术文件规定。6.2.2设备出厂检验内容包括：a)载人潜水器作业工具密封性试验；b)载人潜水器作业工具耐压试验；c)模拟环境作业工具应急抛载试验；6.2.3载人潜水器作业工具耐压试验规定如下：a)所有承受内压力的作业工具在制造完毕后均应进行试验压力为最大工作压力1.5倍的内压试验；b)所有承受外压力的作业工具在制造完毕后均应进行试验压力为最大工作压力放大一定系数的9外压试验，系数见表1;c)对既承受内压力又承受外压力的作业工具应分别进行上述规定的内压和外压试验。表1外压试验系数最大工作深度m系数6.2.4设备出厂检验项目和方法应符合相应产品标准规范或技术文件的规定，并经订货方认可。6.2.5设备出厂检验完成后应出具检验报告和合格证。6.3.1载人潜水器作业工具总成后如有需要可开展适配性试验，在载人潜水器中操作各类作业工具进行系统联调试验过程中，各分系统和主要设备的完整性、功能和性能应符合本文件和相关技术文件6.3.2作业工具适配性试验内容包括：g)其他。6.3.3适配性试验应编制试验大纲，确定试验目的、试验条件、试验项目等，并以试验大纲为依据编制6.3.4适配性试验完成后应编制提交试验报告，试验结果应经相关方评定。6.4.1载人潜水器作业工具交付前宜进行海上或湖上作业性试验，按系统的设计深度进行全面性功能、性能试验，载人潜水器作业工具在实际工作环境条件下各项性能和功能应符合本文件的要求。6.4.2载人潜水器作业工具作业性试验内容应包括：b)传感型作业工具功能、性能试验；6.4.3载人潜水器作业工具