CN105836078A - 一种潜水员水下行动抗流装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及潜水用设备，尤其是一种潜水员水下行动抗流装置。其包括：一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于，包括：舱体、直流电机、传动机构、电路板、电池组、输出轴、卷筒、护罩和控制器，直流电机设置于舱体的空腔中并通过传动机构驱动输出轴转动，输出轴与舱体转动连接，舱体的空腔为一水密腔室，卷筒与输出轴的伸出段相固接，护罩与输出轴转动连接，护罩包裹卷筒，护罩的侧部具有一出缆口，牵拉绳的第一端与控制器电连接，第二端通过电路板与直流电机电连接。它具有可在较大流速下为潜水员水下运动提供外力支持，提高潜水员水下作业能力的作用。具有轻量便携、操作简便，可广泛用于海洋工程、救捞工程和水下维修中的潜水作业。

Description

一种潜水员水下行动抗流装置

技术领域

本发明涉及潜水用设备，尤其是一种潜水员水下行动抗流装置。

背景技术

在救捞工程、海洋工程等领域中，潜水员水下作业是主要的施工手段。在潜水员进行水下作业时将受到水流的严重影响，甚至无法下潜或进行水下作业。为此，《潜水规则》要求：自携式潜水时，最大的适用水流流速为1.0节；管供式潜水时，最大的适用水流流速为1.5节。为了满足《潜水规则》要求，确保潜水员水下作业安全，在进行水下作业时，不得不按照潮汐规律安排潜水员的水下作业时间，在相当多的情况下只能组织潜水员在平潮时进行水下作业。这将导致两个方面的问题，一方面，由于水下作业时间的限制，严重影响了作业效率；另一方面，为了保证作业按期完成，不得不在夜间组织潜水员进行水下作业，而潜水员连续不分昼夜的作业及夜间能见度差等因素将给潜水员的水下作业安全带来严重的威胁。甚至有时在狭窄水道等水流较大海区执行水下作业任务时，即使是在平潮时，水流速度依然将超过潜水员水下作业允许的流速，从而将使作业根本无法实施。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种潜水员水下行动抗流装置，它具有可在较大流速下为潜水员水下运动提供外力支持，提高潜水员水下作业能力的作用。具有轻量便携、操作简便，可广泛用于海洋工程、救捞工程和水下维修中的潜水作业，其采用的技术方案如下：

一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于，包括：具有空腔的舱体、可正反转的直流电机、传动机构(优选的，传动机构为蜗轮蜗杆减速机或传动齿轮组)、电路板、用于为直流电机供电的电池组、输出轴、用于收绞及释放牵拉绳的卷筒、护罩和控制器，所述直流电机设置于舱体的空腔中并通过传动机构驱动输出轴转动，所述输出轴与舱体转动连接，所述舱体的空腔为一水密腔室，所述输出轴一端伸出舱体，所述卷筒与输出轴的伸出段相固接，所述护罩与输出轴转动连接，所述护罩包裹卷筒，所述护罩的侧部具有一出缆口，所述牵拉绳的第一端与控制器电连接，第二端通过卷筒侧壁开孔、输出轴轴杆进入至舱体空腔内且通过电路板与直流电机电连接，优选的，所述输出轴底部设置有滑环，所述牵拉绳的第二端与滑环相连接，所述滑环与电路板相连接，所述输出轴与滑环转动连接。

在上述技术方案基础上，所述舱体主要由主舱体、舱体端盖和输出轴密封盖组成，所述舱体端盖与主舱体可拆卸连接，所述输出轴密封盖与舱体端盖可拆卸连接，所述输出轴通过第一轴承与舱体端盖转动连接，所述输出轴通过第二轴承与输出轴密封盖转动连接。

在上述技术方案基础上，所述出缆口处安装有用于减少牵拉绳磨损的塑料制电缆出口护板。

在上述技术方案基础上，所述护罩主要由护罩壳体和护罩上盖组成，所述护罩上盖与护罩壳体可拆卸连接，所述护罩壳体底部通过护罩下轴承与输出轴转动连接，所述护罩上盖通过护罩上轴承与卷筒顶部转动连接，优选的，所述护罩下轴承下方设置有用于防止护罩下轴承下移的轴用弹性挡圈，所述轴用弹性挡圈套装、固定于输出轴上。

在上述技术方案基础上，还包括限位杆，所述限位杆位于护罩壳体中，所述限位杆一端与护罩壳体相固接，另一端与护罩上盖相固接，所述限位杆上套装有护套。

在上述技术方案基础上，所述第一轴承由两个相匹配的圆锥滚子轴承及轴承隔垫组成，所述轴承隔垫位于两圆锥滚子轴承之间，所述第二轴承为深沟球轴承。

在上述技术方案基础上，所述牵拉绳为铠装电缆。铠装电缆定义：为防止受到机械损伤，而在外层加装钢甲保护层的电力电缆。

在上述技术方案基础上，所述输出轴为中空轴，顶部开口由水密插接件封堵。

在上述技术方案基础上，还包括电缆压板，所述电缆压板固接于卷筒顶部并与护罩上盖紧密贴合。

在上述技术方案基础上，所述输出轴上具有用于调节输出轴上下位移的调整螺母。

潜水员水下作业位置的改变是潜水员水下作业内容的组成之一，它是通过潜水员水下运动实现的。常见的潜水员水下运动方式是：首先，潜水员沿入水缆下潜到海底入水铊处；然后，潜水员顺流或斜流在海底运动至作业点处；当完成作业后，潜水员逆流运动返回入水铊处。如果此时流速较大，将使潜水员难以有效运动以返回至水铊处。此时，通过在水下向潜水员提供一个指向入水铊方向的水平力，将可提高潜水员的水下抗流运动能力，潜水员水下运动辅助抗流装置即可以提供此项功能。

水下行动辅助抗流装置基本方案论证：

潜水员水下行动辅助抗流装置的基本思想是，在逆流情况下，为潜水员提供一个指向运动方向的水平外力，从而增加潜水员的抗流能力。基于该思想本申请人对比了多种形式的基本结构形式方案，并通过对多个方案的分析、对比，最后决定采用电机式辅助抗流装置方案。

方案一：基于手拉葫芦的水下行动辅助抗流装置

该方案的基本结构是在入水铊处预先安装一个手拉葫芦，通过手拉葫芦的收、放起重链向潜水员提供水平外力，辅助潜水员水下行动。

采用手拉葫芦做为潜水员水下行动辅助抗流装具研制的基础是由于手拉葫芦所具有的特点：

(1)手拉葫芦有较大的传动比，使得在逆流情况下，潜水员使用较小的力量即可拉动手拉链，并获得较在的水平拉力，从而可以抵抗较大的水流力；

(2)手拉葫芦采用了棘轮机构用于防止起重链轮的逆转，使得潜水员在顺流运动时，可以在任意位置暂停运动，便于位置的掌控；

(3)不需要使用电、液压、气做为动力。

手拉葫芦的上述特点是由其工作原理所决定的，其工作原理如下：

(1)提升重物时，拉动手拉链，手链轮由螺纹旋向摩擦片，使摩擦片、棘轮压为一体，如刚性连接一样转动。此时棘爪在棘轮齿上滑过，制动机构起着联轴器的作用。一旦停止操作，重物欲拽动长轴反转，但棘爪卡住棘轮，机构呈制动状态，使重物停止不动。

(2)下降重物时，反向拉动手拉链，由于手链轮反向微量转动，使摩擦片间的轴向压力降低，制动力矩下降，摩擦片打滑，此时棘爪仍卡住棘轮不动，重物徐徐下降。一旦停止拉动，重物欲动长轴继续下降，制动器座由螺纹旋向摩擦片，使摩擦片、棘轮、手链轮和制动器座再次压为一体，被棘爪卡住，机构再次进入制动状态，使重物停止不动。

如此反复，即能完成重的的升降作业。停止拉动手拉链条，则棘爪抵住棘轮，制止逆转，使重物准确地停在某一位置。基于手拉葫芦的水下行动辅助抗流装置的使用方法如下：

(1)在水面将基于手拉葫芦的水下行动辅助抗流装置预先固定在入水铊上，将其与入水铊一并沉放到水底；

(2)当潜水员沿入水缆下潜到入水铊处时，反方向拉动手拉链条而驱动手拉链轮反转，于是链轮和棘轮分开，从而放松手拉葫芦的起重链条，潜水员即可顺流运动到作业位置处；

(3)当完成作业后，需要逆流返回至入水铊处，潜水员正向拉动手拉葫芦的手链条，起重链条将向潜水员提供一个指向入水铊方向的水平力，该力即可辅助潜水员提高抵抗水流的运动能力。

但进一步的论证发现，该方案存在三个方面的问题：

(1)手拉葫芦的起重链条和手链条重量较大，潜水员运动中携带较困难；

(2)手拉葫芦链条的释放长度有限，难以满足10米水下行动距离的要求；

(3)手拉葫芦链条的回收速度较慢，影响潜水员水下行动的速度。

综合上述分析，该方案不被采纳。

方案二：自动收线式水下行动辅助抗流装置

该方案的基本结构是在入水铊处预先安装一个自动收线器，启动自动收线器，即可向潜水员提供水平外力，辅助潜水员水下行动。

采用自动收线器做为潜水员水下行动辅助抗流装具研制的基础是由于自动收线器可以像卷尺一样实现线缆自动缩回，有自动排线和自动锁线定位功能。如缩回，只需在向外拉出一小部分即可。去掉自锁功能后电缆即可-顺畅拉出自动回缩，具有无需潜水员加力，可自动向潜水员提供外力的特点。

但进一步的论证发现，该方案存在三个方面的问题：

(1)在使用自动收线器缩回线缆时，需要向外拉出一小部分线缆，才可启动缩回功能。但向外拉出这一小部分线缆时，需要潜水员提供与缩回电缆相同的力量，从而对潜水员的拉力提出了一定的要求；

(2)在使用自动收线器缩回线缆时，缩回力较小，在流速较大时，无法满足抵抗水流作用的要求；

(3)自动收线器的回收速度较快，且无法控制，对潜水员的水下安全带来影响。

综合上述分析，该方案不被采纳。

方案三：机电式水下行动辅助抗流装置

该方案的基本结构是采用机电式水下行动辅助抗流装置代替入水铊，通过水下电机向潜水员提供水平外力，以便潜水员控制水下行动缆的收、放，辅助潜水员水下行动。

进一步分析表明，该结构形式基本可行。

本发明的有益效果如下：本发明所提供的潜水员水下行动抗流装置具有可在较大流速下为潜水员水下运动提供外力支持，提高潜水员水下作业能力的作用。具有轻量便携、操作简便，可广泛用于海洋工程、救捞工程和水下维修中的潜水作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1：本发明的立体结构示意图；

图2：本发明的结构简图；

图3：本发明的半剖结构示意图；

图4：本发明的俯视结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位均是基于说明书附图图3所示的方位进行定义的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图4所示，本实施例的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于，包括：具有空腔的舱体20、可正反转的直流电机45、传动机构、电路板38、用于为直流电机供电的电池组33、输出轴21、用于收绞及释放牵拉绳5-1的卷筒5、护罩7和控制器100，所述直流电机45设置于舱体20的空腔中并通过传动机构驱动输出轴21转动，所述输出轴21与舱体20转动连接，所述舱体20的空腔为一水密腔室，所述输出轴21一端伸出舱体20，所述卷筒5与输出轴21的伸出段相固接(如通过键21a相连接)，所述护罩7与输出轴21转动连接，所述护罩7包裹卷筒5，所述护罩7的侧部具有一出缆口7a，所述牵拉绳5-1的第一端与控制器100电连接，第二端通过卷筒侧壁开孔、输出轴轴杆进入至舱体空腔内且通过电路板38与直流电机电连接，优选的，所述输出轴21底部设置有滑环43，所述牵拉绳5-1的第二端与滑环43相连接，所述滑环43与电路板38相连接，所述输出轴与滑环43转动连接。

可理解的是：因控制器100要在水中使用，其外壳应具有水密性，其上应设置有收、放控制键用于控制直流电机45的转向，进一步，其上还可具有充电连接插座。

可理解的是舱体20根据实际设计可为一圆柱形、底部封闭的空心体，卷筒5宜为一圆柱体，安装在输出轴上部，可随输出轴沿正、反转动，用于存放、收绞和释放牵拉绳5-1。

优选的，所述传动机构为蜗轮蜗杆减速机200。装置工作时，在直流电机的驱动下，电机的输出动力传递至蜗杆，蜗杆带动蜗轮，蜗轮带动输出轴转动。直流电机总成安装在水密的舱体20内，使整个传动系统在无腐蚀环境下平稳、可靠运行。

优选的，所述舱体20主要由主舱体20-1、舱体端盖20-2和输出轴密封盖20-3组成，所述舱体端盖20-2与主舱体20-1可拆卸连接(如通过螺栓)，所述输出轴密封盖20-3与舱体端盖20-2可拆卸连接(如通过螺钉)，所述输出轴21通过第一轴承21-1与舱体端盖20-2转动连接，所述输出轴21通过第二轴承21-2与输出轴密封盖20-3转动连接，进一步，为了保证舱体20的空腔的水密性，所述输出轴21与输出轴密封盖20-3相结合处设置有第一O形密封圈20a，所述舱体端盖20-2与输出轴密封盖20-3相结合处设置有第二O形密封圈20b，所述主舱体20-1与舱体端盖20-2相结合处设置有第三O形密封圈20c。

进一步，可在舱体端盖20-2的底面连接有减速机支架16，蜗轮蜗杆减速机200安装于减速机支架16上。可理解的是：为了方便滑环43的固定，可在蜗轮蜗杆减速机200的壳体上固定安装有滑环支架19，所述滑环43安装于滑环支架19上。

可理解的是，根据实际需要，可在主舱体20-1中固定设置有电池支架17，电池组33由电池支架17承载。

优选的，所述出缆口7a处安装有用于减少牵拉绳5-1磨损的塑料制电缆出口护板2。

优选的，所述护罩7主要由护罩壳体7-1和护罩上盖7-2组成，所述护罩上盖7-2与护罩壳体7-1可拆卸连接，所述护罩壳体7-1底部通过护罩下轴承70与输出轴21转动连接，所述护罩上盖7-2通过护罩上轴承71与卷筒5顶部转动连接，优选的，所述护罩下轴承70下方设置有用于防止护罩下轴承70下移的轴用弹性挡圈53，所述轴用弹性挡圈53套装、固定于输出轴上。

优选的，还包括限位杆8，所述限位杆8位于护罩壳体7-1中，所述限位杆8一端与护罩壳体7-1相固接，另一端与护罩上盖7-2相固接，所述限位杆8上套装有护套9。限位杆为杆状结构，安装在卷筒外侧，用于对牵拉绳收绞和释放中的限位。

优选的，所述第一轴承21-1由两个相匹配的圆锥滚子轴承及轴承隔垫组成，所述轴承隔垫位于两圆锥滚子轴承之间，所述第二轴承21-2为深沟球轴承。

优选的，所述牵拉绳5-1为铠装电缆。铠装电缆定义：为防止受到机械损伤，而在外层加装钢甲保护层的电力电缆。其可承受一定张力，缆绳内部复合有控制线缆，用于潜水员对电机实施有缆在线遥控，以辅助潜水员逆流行动。所述牵拉绳5-1的第一端与控制器100电连接，第二端通过卷筒侧壁开孔、输出轴轴杆进入至舱体空腔内且通过电路板38与直流电机电连接，并且所述牵拉绳5-1与潜水员身体(背带)进行点系结。

优选的，所述输出轴21为中空轴，顶部开口由水密插接件54封堵。

进一步，还包括电缆压板3，所述电缆压板3固接于卷筒5顶部并与护罩上盖7-2紧密贴合。

再进一步，所述输出轴21上具有用于调节输出轴21上下位移的调整螺母15。

上面以举例方式对本发明进行了说明，但本发明不限于上述具体实施例，凡基于本发明所做的任何改动或变型均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于，包括：具有空腔的舱体(20)、可正反转的直流电机(45)、传动机构(优选的，传动机构为蜗轮蜗杆减速机或传动齿轮组)、电路板(38)、用于为直流电机供电的电池组(33)、输出轴(21)、用于收绞及释放牵拉绳(5-1)的卷筒(5)、护罩(7)和控制器(100)，所述直流电机(45)设置于舱体(20)的空腔中并通过传动机构驱动输出轴(21)转动，所述输出轴(21)与舱体(20)转动连接，所述舱体(20)的空腔为一水密腔室，所述输出轴(21)一端伸出舱体(20)，所述卷筒(5)与输出轴(21)的伸出段相固接，所述护罩(7)与输出轴(21)转动连接，所述护罩(7)包裹卷筒(5)，所述护罩(7)的侧部具有一出缆口(7a)，所述牵拉绳(5-1)的第一端与控制器(100)电连接，第二端通过卷筒侧壁开孔、输出轴轴杆进入至舱体空腔内且通过电路板(38)与直流电机电连接，优选的，所述输出轴(21)底部设置有滑环(43)，所述牵拉绳(5-1)的第二端与滑环(43)相连接，所述滑环(43)与电路板(38)相连接，所述输出轴与滑环(43)转动连接。

2.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述舱体(20)主要由主舱体(20-1)、舱体端盖(20-2)和输出轴密封盖(20-3)组成，所述舱体端盖(20-2)与主舱体(20-1)可拆卸连接，所述输出轴密封盖(20-3)与舱体端盖(20-2)可拆卸连接，所述输出轴(21)通过第一轴承(21-1)与舱体端盖(20-2)转动连接，所述输出轴(21)通过第二轴承(21-2)与输出轴密封盖(20-3)转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述出缆口(7a)处安装有用于减少牵拉绳(5-1)磨损的塑料制电缆出口护板(2)。

4.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述护罩(7)主要由护罩壳体(7-1)和护罩上盖(7-2)组成，所述护罩上盖(7-2)与护罩壳体(7-1)可拆卸连接，所述护罩壳体(7-1)底部通过护罩下轴承(70)与输出轴(21)转动连接，所述护罩上盖(7-2)通过护罩上轴承(71)与卷筒(5)顶部转动连接，优选的，所述护罩下轴承(70)下方设置有用于防止护罩下轴承(70)下移的轴用弹性挡圈(53)，所述轴用弹性挡圈(53)套装、固定于输出轴上。

5.根据权利要求4所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：还包括限位杆(8)，所述限位杆(8)位于护罩壳体(7-1)中，所述限位杆(8)一端与护罩壳体(7-1)相固接，另一端与护罩上盖(7-2)相固接，所述限位杆(8)上套装有护套(9)。

6.根据权利要求2所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述第一轴承(21-1)由两个相匹配的圆锥滚子轴承及轴承隔垫组成，所述轴承隔垫位于两圆锥滚子轴承之间，所述第二轴承(21-2)为深沟球轴承。

7.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述牵拉绳(5-1)为铠装电缆。

8.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述输出轴(21)为中空轴，顶部开口由水密插接件(54)封堵。

9.根据权利要求4所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：还包括电缆压板(3)，所述电缆压板(3)固接于卷筒(5)顶部并与护罩上盖(7-2)紧密贴合。

10.根据权利要求1所述的一种潜水员水下行动抗流装置，其特征在于：所述输出轴(21)上具有用于调节输出轴(21)上下位移的调整螺母(15)。