CN105292412B - 伸缩式透明观光潜水艇 - Google Patents
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Abstract
一种伸缩式透明观光潜水艇,由前艇身(1),环型液压缸(2),环型活塞(3)和后艇身(4)组成,环型活塞(3)可在环型液压缸(2)内前后移动,带动后艇身(4)前后移动,使艇的体积和比重发生改变,达到潜艇沉、浮的目的。本发明的优点是:结构较简单,舱容量较大,损管能力强,安全性高,潜、浮操作方便,潜航性能较好,水下视野开阔等,主要用途是:1、开展海底观光旅游。2、在任何海况下进行中、短途人员和物质运输。3、作为潜水登陆艇,进行三栖登陆作战。
Description
技术领域
本发明属于水下运输工具范畴,涉及一种运载人员进行海底观光旅游的潜水艇。
背景技术
现在能运载人员在水下潜行的工具有潜水艇和深潜器两种。潜水艇为双层金属壳体结构,利用双层壳体之间的多个水舱吸入或排出压载水来达到沉、浮和调整浮力的目的,艇体上没有对外观察窗口,其用途仅限于军事。深潜器为球形或圆柱形的单层耐压壳体结构,壳体上开有用透明有机玻璃密封的观察窗口,利用壳体外吊挂的压铁实现下潜,抛弃压铁即可上浮,壳体内可搭乘3-5名科研人员,其用途是进行海洋科学研究。
发明内容
本发明的目的是,提供一种结构较简单,安全性高,潜、浮操作方便,舱容量较大,水下视野开阔的伸缩式透明观光潜水艇,以满足人们一窥海底缤纷世界的愿望。
本发明的技术方案是,伸缩式透明观光潜水艇由前艇身1,环型液压缸2,环型活塞3和后艇身4组成,其特征是,前艇身1由透明有机玻璃制成的半球形驾驶舱5和圆柱形的前客舱6构成,前客舱6的两端有圆环形的承压环7,承压环7的两侧边各开有几个方形孔8和与方形孔8连接的孤形槽9,方形孔8内水密连接有工字梁10,工字梁10的两侧边水密嵌装有透明有机玻璃板11,透明有机玻璃板11的两端水密嵌装于承压环7上半部的孤形槽9内,承压环7下半部的弧形槽9内和工字梁10的一侧边焊接有前弧形钢板12,前弧形钢板12的上部用前舱板13密封,形成液压油箱14,前客舱6后端的承压环7与环型液压缸2连接,环型液压缸2由内,外两圈环形钢板围合成形,其承受深水压力部分的缸壁较厚,其未端有密封限位环15,其前端经液压管16分别与阀门17和液压泵18连接,阀门17和液压泵18又分别与液压油箱14连接,环型液压缸2的两外侧固定有收缩包装的救生气囊19,由涂有硅胶的尼龙布制的救生气囊19展开后为圆柱形,其一端经高压气管与置于驾驶舱5内的氮气罐20连接,另一端有减压阀21,环型液压缸2的两外侧还安装有升降舵22,中空的前楔型龙骨23与承压环7,前弧形钢板12,环型液压缸2焊接固定,环型液压缸2内部的中舱板24上布置有卫生间25,空气再生装置26和除湿机27,空气再生装置26和除湿机27经管道与前,后客舱连接,中舱板24的下面为蓄电池舱28,舱内有轨道29,轨道29上有小车30和蓄电池组31,小车30可沿轨道29滚动和停止,环型液压缸2的缸体内有环型活塞3,环型活塞3由环型活塞头32和活塞体33构成,环型活塞头32的外圆固定有活塞环34,内圆固定有活塞环35,活塞体33与后艇身4连接的一端用水密门36封闭,后艇身4由圆柱形的后客舱37与圆锥形的动力舱38构成,后客舱37的两端有圆环形的承压环7,承压环7的两侧边各开有几个方形孔8和与方形孔8连接的弧形槽9,方形孔8内水密连接有工字梁10,工字梁10的两侧边水密嵌装有透明有机玻璃板11,透明有机玻璃板11的两端水密嵌装于承压环7上半部的弧形槽9内,承压环7下半部的弧形槽9内和工字梁10的一侧边焊接有后弧形钢板39,后弧形钢板39与其上的后舱板40组成行李舱41,后弧形钢板39和承压环7与后楔型龙骨42焊接固定,后楔型龙骨42可插入中空的前楔型龙骨23内,形成滑动配合,后客舱37后端的承压环7与动力舱38焊接固定,动力舱38内有电动机和舵系统,舱外有垂直舵43和螺旋浆44,前客舱6的上方有前舱门45和通气管46,通气管46的顶端有电磁阀47,后客舱37的上方有后舱门48。
下面对本发明的工作原理和工作过程作详细的说明。
在船台上安放好前楔型龙骨23和后楔型龙骨42,然后分别将其与多个承压环7,前弧形钢板12,环型液压缸2,后弧形钢板39焊接固定,再安装工字梁10,透明有机玻璃板11和环形活塞3,最后安装驾驶舱5和动力舱38,本发明主体即制造完毕。
本发明在水面航行时,环型活塞头32处于密封限位环15的位置,此时本发明的体积最大,欲下潜时,打开阀门17,在海水压力下,环型活塞头32向前移动,带动后艇身4向前移动,后楔型龙骨42也插入前楔型龙骨23内,同时将缸内的液压油排入液压油箱14内,艇的体积减小,比重增加,逐渐没入水中,此时舱内空气也被压缩,从通气管46排出,使舱内气压保持正常,待本发明完全浸入水中,处于零重力状态时,关闭电磁阀47,即可转动升降舵22,向深处潜航了。
潜航时艇体的纵倾是必须避免的,特别是向下的纵倾,会危及潜艇的安全。本发明质量最大的部位是艇体中部的环型液压缸2,其内部还放置了绝大部分设备,因此本发明的重心在艇的中部,潜航前配置好前、后客舱的荷载,可防止纵倾,潜航时如出现纵倾,可自动或手动使艇内最重的设备-蓄电池组31沿轨道29前后移动,调整重心以消除纵倾。
潜航时如遇到海水温度急剧升高,盐度或含沙量急剧降低的海区,即“断涯”海区,水浮力会显著降低,为避免发生意外,应一方面转动升降舵22,使潜艇上浮,另一方面起动液压泵18,使环型活塞3向后移动,艇的体积增大,产生正浮力,尽快脱离险区。
潜航时可能遇到的最大险情是艇体破裂,舱内进水,由于水密门36的隔离作用,海水只会进入前客舱6或后客舱37,此时驾驶员应紧急打开氮气罐20的阀门,使高压氮气冲入艇体两侧的救生气囊19,救生气囊19瞬间膨胀,产生正浮力,迅速将已破损的艇体整体托举到海面,使乘客得以逃生。在艇体上升的过程中,由于气囊19受到的外部压力不断减小,多余的氮气会从减压阀21排出,使救生气囊19到达海面时不会被胀破,仍能提供浮力。
本发明将结束潜航时,先转动升降舵22,使艇接近海面,通气管46露出海面,然后打开电磁阀47,起动液压泵18泵入液压油,环型活塞3向后移动,艇的体积增加,新鲜空气从通气管46进入舱内,使舱内、外气压平衡,此时方能打开前,后客舱门,乘客就可以陆续出舱了。
密封限位环15的作用是防止环型活塞3过度移动,也防止海水进入环型液压缸2内腐蚀缸壁。前楔型龙骨23和后楔型龙骨42作为全艇的基础,将前艇身1和后艇身4连接为一个整体,同时克服横倾。空气再生装置26能吸收乘客呼出的二氧化碳气体,同时释放氧气,维持密封客舱内的气压不变。除湿机27能去除乘客释出的水蒸气,以免水蒸气冷凝在透明有机玻璃板上,影响视觉效果。
在前客舱6和环型液压缸2之间能够加装水密门。
在前客舱6,后客舱37的两侧能够加装救生气囊19。
救生气囊19展开后另一种形状为球形。
由上述可知,本发明是利用潜艇体积的变化来改变其比重,以达到沉、浮的目的,其主要优点是
1、结构较简单。本发明为单层圆柱形耐压壳体结构,没有快潜水舱和浮力调整水舱,气、水阀门和管路,代之以较简单的、体积很小的环型液压缸和液压油舱,适合于批量生产。
2、舱容量较大。因为耐压壳体内没有水舱,阀门和管路,所以舱容量较大,环型活塞内的部分空间还可以作为货舱使用。
3、潜航操作方便。无论是快潜、上浮或调整浮力,均只需排出或泵入适量液压油就可实现,故操作方便,适合于民用。
4、潜航时性能较好。本发明的水面排水量和水下排水量相等,因此潜航时水阻力较小;又因为没有压载水,故惯性较小,且能克服纵倾和横倾,因此机动性较好。
5、损失管控能力较强,安全性较高。本发明前、后水密客舱的布局能降低损失。即使发生最严重的艇体破裂事故,依靠救生气囊仍能将艇体托出水面,使乘客有逃生机会。
6、水下视野开阔。
本发明仅适用于中、小型潜水艇,其主要用途是:
1、搭载乘客进行海底观光旅游。
2、在任何海况下进行中、短途人员和物质运输。
3、对本发明略加改造,如用钢板代替透明有机玻璃板,即成为用于三栖登陆作战的潜水登陆艇。
附图说明
图1为本发明处于水面以下时的主视图。
图2为本发明处于水面上时的主视图。
图3为承压环7的主视图。
图4为承压环7的A向视图。
图5为工字梁10的主视图。
图6为工字梁10的B向视图。
图7为环型液压缸2的纵向剖视图。
图8为环型液压缸2的C向视图。
图9为环型活塞3的纵向剖视图。
图10为环型活塞3的D向视图。
图11为环型液压缸2和环型活塞3的组装图。
在所述附图中,1-前艇身,2-环型液压缸,3-环型活塞,4-后艇身,5-驾驶舱,6-前客舱,7-承压环,8-方形孔,9-弧形槽,10-工字梁,11-透明有机玻璃板,12-前弧形钢板,13-前舱板,14-液压油箱,15-密封限位环,16-液压管,17-阀门,18-液压泵,19-救生气囊,20-氮气罐,21-减压阀,22-升降舵,23-前楔型龙骨,24-中舱板,25-卫生间,26-空气再生装置,27-除湿机,28-蓄电池舱,29-轨道,30-小车,31-蓄电池组,32-环型活塞头,33-活塞体,34-活塞环,35-活塞环,36-水密门,37-后客舱,38-动力舱,39-后弧形钢板,40-后舱板,41-行李舱,42-后楔型龙骨,43-垂直舵,44-螺旋浆,45-前舱门,46-通气管,47-电磁阀,48-后舱门。
具体实施方式
一艘小型伸缩式透明观光潜水艇,外径3m,由以下部分构成:1、驾驶舱,长2m,其前端为半球形,由30mm厚的有机玻璃板热压成型。2、前客舱和后客舱,各长4m,舱内横向布置有5排,每排4张座椅,可乘坐20人,共可乘坐40人。客舱顶部和两侧边水密安装有透光率达0.92的弧形透明有机玻璃板,玻璃板厚30cm,经过了加热和拉伸处理,强度和韧性均得到提高。3、环型液压缸,总长3.2m,缸的宽度,即内外环型钢板的间距为50mm,内、外环型钢板厚40mm,为高强度、耐腐蚀的合金钢板,可承受液压缸内最大为15MPa的压强。4、环型活塞,其活塞头厚50mm,与缸的宽度相等,宽100mm,活塞头外圆和内圆的表面均安装有三道橡胶密封环,活塞体厚30mm,长3.05m,环型活塞总长3.15m,在缸内移动的最大距离,即调节潜艇体积的最大距离为2.8m。5、动力舱,内安装有两台75KW直流电动机组,巡航时一工一备,紧急情况时可同时工作。
该艇空载时总重93T,在水面时长18m,空载潜航时长15.2m,极限潜深60m,此时环型液压缸内压强为9.4MPa。该艇空载时水上部分体积为20m3,满载(40人,人均100kg)时水上部分体积为16m3,可满足人员安全上、下艇的要求。
Claims (4)
1.一种伸缩式透明观光潜水艇,由前艇身(1),环型液压缸(2),环型活塞(3)和后艇身(4)组成,其特征是:前艇身(1)由透明有机玻璃制成的半球形驾驶舱(5)和圆柱形的前客舱(6)构成,前客舱(6)的两端有圆环形的承压环(7),承压环(7)的两侧边各开有几个方形孔(8)和与方形孔(8)连接的孤形槽(9),方形孔(8)内水密连接有工字梁(10),工字梁(10)的两侧边水密嵌装有透明有机玻璃板(11),透明有机玻璃板(11)的两端水密嵌装于承压环(7)上半部的孤形槽(9)内,承压环(7)下半部的弧形槽(9)内和工字梁(10)的一侧边焊接有前弧形钢板(12),前弧形钢板(12)的上部用前舱板(13)密封,形成液压油箱(14),前客舱(6)后端的承压环(7)与环型液压缸(2)连接,环型液压缸(2)由内,外两圈环形钢板围合成形,其承受深水压力部分的缸壁较厚,其未端有密封限位环(15),其前端经液压管(16)分别与阀门(17)和液压泵(18)连接,阀门(17)和液压泵(18)又分别与液压油箱(14)连接,环型液压缸(2)的两外侧固定有收缩包装的救生气囊(19),由涂有硅胶的尼龙布制的救生气囊(19)展开后为圆柱形,其一端经高压气管与置于驾驶舱(5)内的氮气罐(20)连接,另一端有减压阀(21),环型液压缸(2)的两外侧还安装有升降舵(22),中空的前楔型龙骨(23)与承压环(7),前弧形钢板(12),环型液压缸(2)焊接固定,环型液压缸(2)内部的中舱板(24)上布置有卫生间(25),空气再生装置(26)和除湿机(27),空气再生装置(26)和除湿机(27)经管道与前,后客舱连接,中舱板(24)的下面为蓄电池舱(28),舱内有轨道(29),轨道(29)上有小车(30)和蓄电池组(31),小车(30)可沿轨道(29)滚动和停止,环型液压缸(2)的缸体内有环型活塞(3),环型活塞(3)由环型活塞头(32)和活塞体(33)构成,环型活塞头(32)的外圆固定有活塞环(34),内圆固定有活塞环(35),活塞体(33)与后艇身(4)连接的一端用水密门(36)封闭,后艇身(4)由圆柱形的后客舱(37)与圆锥形的动力舱(38)构成,后客舱(37)的两端有圆环形的承压环(7),承压环(7)的两侧边各开有几个方形孔(8)和与方形孔(8)连接的弧形槽(9),方形孔(8)内水密连接有工字梁(10),工字梁(10)的两侧边水密嵌装有透明有机玻璃板(11),透明有机玻璃板(11)的两端水密嵌装于承压环(7)上半部的弧形槽(9)内,承压环(7)下半部的弧形槽(9)内和工字梁(10)的一侧边焊接有后弧形钢板(39),后弧形钢板(39)与其上的后舱板(40)组成行李舱(41),后弧形钢板(39)和承压环(7)与后楔型龙骨(42)焊接固定,后楔型龙骨(42)可插入中空的前楔型龙骨(23)内,形成滑动配合,后客舱(37)后端的承压环(7)与动力舱(38)焊接固定,动力舱(38)内有电动机和舵系统,舱外有垂直舵(43)和螺旋浆(44),前客舱(6)的上方有前舱门(45)和通气管(46),通气管(46)的顶端有电磁阀(47),后客舱(37)的上方有后舱门(48)。
2.根据权利要求1所述的伸缩式透明观光潜水艇,其特征还在于,在前客舱(6)和环型液压缸(2)之间能够加装水密门。
3.根据权利要求1所述的伸缩式透明观光潜水艇,其特征还在于,在前客舱(6)和后客舱(37)的两侧能够加装救生气囊(19)。
4.根据权利要求1所述的伸缩式透明观光潜水艇,其特征还在于,救生气囊(19)展开后另一种形状为球形。
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