CN106394838A - 潜水器下潜上浮速度的调节装置 - Google Patents

潜水器下潜上浮速度的调节装置 Download PDF

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Abstract

潜水器下潜上浮速度的调节装置包括横向的连接轴，连接轴可转动地支撑在潜水器本体上，连接轴的两端关于潜水器的中纵剖面对称；潜水器的两个稳定翼分别固接在连接轴两端；连接轴外周同轴套接有驱动毂，且连接轴与驱动毂为键连接；驱动毂与导轴的一端固接，导轴上滑动设有滑块，导轴的另一端固设有挡板，挡板用于滑块的限位；滑块与油缸的活塞杆端部、曲柄一端均为铰接，油缸的缸体、曲柄另一端均铰接在潜水器本体上，且曲柄与潜水器本体的铰接中心位于连接轴中心线的正上方，油缸缸体与潜水器本体的铰接中心在垂向上位于曲柄与潜水器本体的铰接中心与连接轴的中心线之间，本发明通过稳定翼水平与垂直状态的调节，能实现潜水器下潜上浮速度的提升。

Description

潜水器下潜上浮速度的调节装置
技术领域
本发明涉及潜水器技术领域，具体涉及能够调节潜水器下潜上浮速度的装置。
背景技术
大深度载人潜水器是进行海洋高效勘探、科学考察、开发作业的重要装备，其可以携带海洋科学家进入海洋深处，在海底现场直接观察、分析和评估，还可操作各种作业工具实现高效作业，而目前只有中、美、俄、日、法五个国家研制有工作深度超过4500米的载人潜水器，其中我国的“蛟龙”号更是到达了7062米的世界最深载人深潜深度。
出于安全考虑，潜水器，尤其是对于大深度载人潜水器，通常选在白天进行布放、作业以及回收，而由于深度较深，如果其下潜和上浮速度不足够快，则上浮和下潜两个过程会占用大量时间，留给其进行水下作业时间较少，这对下潜成本高昂的大深度载人潜水器是不利的，因此，如何使大深度载人潜水器获得尽可能高的、且对其而言处于安全范围内的下潜上浮速度极为重要。目前，大深度载人潜水器一般采用可弃压载实现无动力下潜和上浮，如果要提升下潜上浮速度，就要增加较大的可弃压载重量，这对重量要求极为严格的大深度潜水器而言是一种得不偿失的方法。
发明内容
本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种潜水器下潜上浮速度的调节装置，其通过稳定翼水平与垂直状态的调节，能够实现潜水器下潜上浮速度的大幅提升。
本发明的技术方案如下：
潜水器下潜上浮速度的调节装置，包括横向设置的连接轴，连接轴通过轴承组件可转动地支撑在潜水器本体上，连接轴的两端关于潜水器的中纵剖面对称；潜水器的两个稳定翼分别固接在连接轴的两端；连接轴外周同轴套接有驱动毂，且连接轴与驱动毂为键连接；驱动毂与导轴的一端固接，导轴上滑动设有滑块，导轴的另一端固设有挡板，挡板用于滑块的限位；滑块与油缸的活塞杆端部、曲柄一端均为铰接，油缸的缸体、曲柄另一端均铰接在潜水器本体上，且曲柄与潜水器本体的铰接中心位于连接轴中心线的正上方，油缸的缸体与潜水器本体的铰接中心在垂向上位于曲柄与潜水器本体的铰接中心与连接轴的中心线之间。
其进一步技术方案为：
所述导轴的中心线与驱动毂的中心线共面且垂直，驱动毂安装在连接轴的中间位置。
所述滑块上设有铰接支座，油缸的活塞杆端部、曲柄均与铰接支座铰接；当滑块沿导轴轴向移动至与挡板接触并限位时，曲柄与潜水器本体的铰接中心与铰接支座之间的距离为L1，连接轴中心线与铰接支座之间的距离为L2，L1等于L2，且曲柄轴线与导轴轴线的夹角α为直角，油缸缸体与潜水器本体的铰接中心位于所述夹角α的角平分线上，两个稳定翼处于水平或垂直状态。
所述滑块设有贯通孔，导轴可滑动地穿套在所述贯通孔内。
所述滑块设有限位面和安装面，限位面用于与挡板抵接限位；安装面与导轴的中心线平行，铰接支座设在安装面上。
所述滑块为长方体或正方体。
所述油缸的行程大于曲柄与潜水器本体的铰接中心与连接轴中心线之间的垂向距离。
本发明的技术效果：
本发明通过带有驱动毂的导轴、油缸驱动滑块在导轴上移动从而可以带动与导轴连接的连接轴两端的稳定翼逆时针或顺时针转动，并通过曲柄、导轴上限位的挡板的设置，来控制导轴、连接轴及稳定翼的逆时针或顺时针转动的最大角度为90°并在滑块与挡板抵接限位时锁死，由此实现稳定翼水平状态与垂直状态的切换，控制潜水器下潜及上浮过程中稳定翼始终处于垂直状态，可以减小潜水器下潜、上浮的阻力，从而有效提升潜水器下潜上浮的速度；在潜水器下潜到位或者上浮至水面后，油缸驱动控制稳定翼处于水平状态，保证潜水器的水动力学性能不受影响；由于整个调节装置具备两个死点，且稳定翼在水平初始状态和垂直状态时，整个调节装置均处于死点位置，能够保证稳定翼在洋流等干扰力矩的作用下被可靠锁定从而维持其工作位置。
附图说明
图1为本发明从潜水器艏部看过去的横向的简易结构示意图，图中潜水器并未示意出来。
图2为图1中的侧视图，图中，驱动毂与连接轴处为局部剖视，且图中滑块与挡板为抵接限位状态。
图3为图2中连接轴旋转90°之后的状态图。
图4为图2中连接轴从抵接限位状态旋转角小于90°的中间状态图。
图5为导轴与驱动毂的装配结构示意图。
图6为导轴与滑块的装配结构示意图。
其中：1、连接轴；2、轴承组件；3、稳定翼；4、驱动毂；41、键槽；5、导轴；6、挡板；7、滑块；71、铰接支座；72、限位面；73、安装面；8、油缸；81、活塞杆；9、曲柄。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
见图1、图2，本发明包括横向设置的连接轴1，连接轴1通过轴承组件2可转动地支撑在潜水器本体上，连接轴1的两端关于潜水器的中纵剖面对称，优选在潜水器的中纵剖面的两侧对称设有轴承组件2；潜水器的两个稳定翼3分别固接在连接轴1的两端；连接轴1外周同轴套接有驱动毂4，且连接轴1与驱动毂4为键连接，见图5，驱动毂4优选为圆环形结构，且驱动毂4的内周面上设有键槽41，键槽41与连接轴4上设置的键凸部接合；驱动毂4与导轴5的一端固接，导轴5上滑动设有滑块7，导轴5的另一端固设有挡板6，挡板6用于滑块7的限位；滑块7与油缸8的活塞杆81端部、曲柄9一端均为铰接，油缸8的缸体、曲柄9另一端均铰接在潜水器本体上，且曲柄9与潜水器本体的铰接中心A位于连接轴1中心线的正上方，油缸8的缸体与潜水器本体的铰接中心B在垂向上位于曲柄9与潜水器本体的铰接中心A与连接轴1的中心线之间。
所述导轴5的中心线与驱动毂4的中心线共面且垂直，驱动毂4安装在连接轴1的中间位置，确保结构对称。
具体地，为确保两个稳定翼3的调节一致，所述滑块7上设有铰接支座71，油缸8的活塞杆81端部、曲柄9均与铰接支座71铰接；当滑块7沿导轴5轴向移动至与挡板6接触并限位时，曲柄9与潜水器本体的铰接中心A与铰接支座71之间的距离为L1，连接轴1中心线与铰接支座71之间的距离为L2，L1等于L2，且曲柄9轴线与导轴5轴线的夹角α为直角，油缸8缸体与潜水器本体的铰接中心B位于所述夹角α的角平分线上，两个稳定翼3处于水平或垂直状态。为了确保连接轴1能够随着导轴5和驱动毂4转动90°，所述油缸8的行程大于曲柄9与潜水器本体的铰接中心与连接轴1中心线之间的垂向距离。由于挡板6、铰接的曲柄9的结构设置以及前述特殊几何关系的设置，使得本发明所述整个调节装置具备两个死点，即稳定翼3在水平初始状态和垂直状态时，整个调节装置均处于死点位置，能够保证稳定翼3在洋流等干扰力矩的作用下被可靠锁定从而维持其工作位置。
见图2、图4、图6，所述滑块7设有贯通孔，导轴5可滑动地穿套在所述贯通孔内；滑块7设有限位面72和安装面73，限位面72用于与挡板6抵接限位；安装面73与导轴5的中心线平行，铰接支座71设在安装面73上；所述滑块7优选为为长方体或正方体的六面体结构。
设置两个稳定翼3的初始状态：当油缸8的活塞杆81回缩，带动滑块7沿着导轴5轴向朝着油缸8缸体移动至与挡板6接触并有挡板6对其移动限位时，此时稳定翼3处于水平状态，设定此时稳定翼3的位置为初始位置，图2示出了稳定翼3处于初始位置下时油缸8、导轴5、曲柄9、滑块7的位置，此时由于挡板6的作用，滑块7轴线移动受限，两个稳定翼3被锁定在水平状态。
潜水器下潜上浮速度的调节操作：潜水器布放下潜前或者上浮前，两个稳定翼3均处于水平状态的初始位置，当潜水器需要下潜或者上浮时，控制油缸8的活塞杆81伸出，推动滑块7沿导轴5轴向移动，滑块7先是沿着导轴5轴向背离挡板6移动，当滑块7在潜水器的纵向方向上移动至超出连接轴1中心线所在横剖面时，滑块7在活塞杆81的伸出作用力下，又沿着导轴5轴向朝向挡板6移动，滑块7移动的同时推动导轴5绕着连接轴1的中心轴线顺时针旋转，直至滑块7的限位面72与挡板6接触并限位，此时，连接轴1及两个稳定翼3随着导轴5及驱动毂4一同顺时针转动了90°，从而使稳定翼3由水平状态转动至垂直状态，且由于此时整个调节装置处于死点位置，稳定翼3被锁定在垂直状态，潜水器的整个下潜或上浮过程均能保持稳定翼3处于垂直状态，图3示出了稳定翼3处于垂直状态时油缸8、导轴5、曲柄9、滑块7的位置，由于稳定翼3处于垂直状态，减小了下潜或上浮过程中的阻力，由此可以大幅提升潜水器下潜或上浮的速度；当潜水器下潜到指定作业深度开始作业时或上浮至水面后，控制油缸8的活塞杆81回缩，带动滑块7先是背离挡板6移动后又朝向挡板6移动，直至滑块7再次与挡板6接触并限位，滑块7的移动带动连接轴4及稳定翼3绕着连接轴4中心轴线逆时针转动90°，从而使两个稳定翼3由垂直状态恢复至水平状态的初始位置。
本发明所述稳定翼3采用潜水器固有的水平稳定翼，水平稳定翼在潜水器航行时用以保证潜水器的水动力性能，本发明对潜水器固有的水平稳定翼进行改进，通过将水平稳定翼设置成可转动并在水平状态和垂直状态锁定的结构，能实现潜水器本体上浮下潜速度的提升和潜水器航行时水动力性能的保持。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (7)

1.潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：包括横向设置的连接轴(1)，连接轴(1)通过轴承组件(2)可转动地支撑在潜水器本体上，连接轴(1)的两端关于潜水器的中纵剖面对称；潜水器的两个稳定翼(3)分别固接在连接轴(1)的两端；连接轴(1)外周同轴套接有驱动毂(4)，且连接轴(1)与驱动毂(4)为键连接；驱动毂(4)与导轴(5)的一端固接，导轴(5)上滑动设有滑块(7)，导轴(5)的另一端固设有挡板(6)，挡板(6)用于滑块(7)的限位；滑块(7)与油缸(8)的活塞杆端部、曲柄(9)一端均为铰接，油缸(8)的缸体、曲柄(9)另一端均铰接在潜水器本体上，且曲柄(9)与潜水器本体的铰接中心位于连接轴(1)中心线的正上方，油缸(8)的缸体与潜水器本体的铰接中心在垂向上位于曲柄(9)与潜水器本体的铰接中心与连接轴(1)的中心线之间。
2.按权利要求1所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述导轴(5)的中心线与驱动毂(4)的中心线共面且垂直，驱动毂(4)安装在连接轴(1)的中间位置。
3.按权利要求2所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述滑块(7)上设有铰接支座(71)，油缸(8)的活塞杆端部、曲柄(9)均与铰接支座(71)铰接；当滑块(7)沿导轴(5)轴向移动至与挡板(6)接触并限位时，曲柄(9)与潜水器本体的铰接中心与铰接支座(71)之间的距离为L1，连接轴(1)中心线与铰接支座(71)之间的距离为L2，L1等于L2，曲柄(9)轴线与导轴(5)轴线的夹角α为直角，油缸(8)缸体与潜水器本体的铰接中心位于所述夹角α的角平分线上，两个稳定翼(3)处于水平或垂直状态。
4.按权利要求1所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述滑块(7)设有贯通孔，导轴(5)可滑动地穿套在所述贯通孔内。
5.按权利要求3所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述滑块(7)设有限位面(72)和安装面(73)，限位面(72)用于与挡板(6)抵接限位；安装面(73)与导轴(5)的中心线平行，铰接支座(71)设在安装面(73)上。
6.按权利要求1所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述滑块(7)为长方体或正方体。
7.按权利要求3所述的潜水器下潜上浮速度的调节装置，其特征在于：所述油缸(8)的行程大于曲柄(9)与潜水器本体的铰接中心与连接轴(1)中心线之间的垂向距离。
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