CN115339598A - 用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构及安装方法 - Google Patents

用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构及安装方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，包括窗座本体，窗座本体的外圈设置有凸缘，所述凸缘的外端面为外轮廓凸面；还包括载人舱球壳，所述载人舱球壳的一端设置有开口，所述开口与外轮廓凸面配合；窗座本体的内部设置有内部锥面；窗座本体的一端为垂面，并在垂面中部上方位置设置有观察口，所述观察口与内部锥面贯通，窗座本体的另一端为安装面，安装面上均匀间隔开有多个螺栓孔，安装面上配合安装观察窗；外轮廓轴线与内部锥面轴线之间形成夹角a，减小外轮廓轴线的下倾角，能够提高观察窗窗座在载人舱球壳上的安装高度，增加舱内人员的观察舒适度，增大内部锥面轴线的下倾角，能够有利于总体布局和潜航员观察、作业。

Description

用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构及安装方法
技术领域
本发明涉及载人潜水器辅助设备技术领域，尤其是一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构及安装方法。
背景技术
载人潜水器能使人类亲临海底现场，进行实地考察、取样、测绘、搜寻、打捞等作业，能在复杂海洋环境中进行精细海底作业。于2002年开展“蛟龙”号载人潜水器的研制，历经十年研制，于2012年6月，在马里亚纳海沟成功下潜至最大深度7 062m。2009年启动的第二台载人潜水器“深海勇士”号的研制，大幅提高国产化设计、研制与测试能力，于2017年10月完成海试，2017年11月完成了“深海勇士”号在中国船级社入级检验。在“蛟龙”号及“深海勇士”号的研制基础上，向万米级深渊载人潜水器发起了冲击，2016年，在科技部重点研发计划的支持下，启动了全海深载人潜水器及其关键技术的研制,2020年11月10日“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟10909m，创造了中国载人深潜新的记录。
载人潜水器的载人舱是潜航员执行水下作业任务时的工作及休息空间。由于载人潜水器工作深度一般在数千米，其载人舱承受巨大的深水静压力，为了满足结构强度要求，载人舱一般被设计为球壳型，在载人舱球壳上根据舱内潜航员的观察需要，设计有观察窗。
现有技术中，所有大深度载人潜水器的观察窗窗座均为回转体，观察窗窗座的外轮廓与内锥面的轴线重合，观察窗的视锥轴线经过载人舱球壳的球心，为了能够让潜航员通过观察窗执行作业任务，观察窗窗座的设计角度一般为水平面朝下10°～20°。观察窗下倾角将决定其视野覆盖范围，同时影响载人舱、采样篮的相对安装位置，还会进一步影响载人舱在潜水器的安装高度，改变人员进出舱通道高度。
在0°～30°范围内，观察窗下倾角越大，潜航员前下方视野越好，更有利于观察和作业。
观察窗下倾角越大，进出舱通道越短，便于使用。且缩短的进出舱通道可用于布置其他设备，有利用潜水器总体布局。
根据人机工程学分析，观察窗下倾角越小，观察窗在载人舱球壳上的位置越高。潜航员观察时，身体越舒展，各关节舒适度越高，更不易产生肌肉疲劳。
在潜水器设计时，如何选取合适的观察窗下倾角度，使得观察窗即有利于总体布局和潜航员观察、作业，又能有较好的观察舒适度一直是一个难点。
为解决上面所述问题，需要设计一种用于载人潜水器载人舱的窗座结构，该窗座结构首要解决的问题是：窗座在载人舱球壳上的焊接位置高，能提高舱内人员的观察舒适度；同时观察窗的视锥下倾角足够低，有利于总体布局和潜航员观察、作业。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构及安装方法，从而可以保证载人潜水器观察窗的视锥角度有利于总体布局和潜航员观察、作业，又可以让潜航员观察时有较好的舒适度。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，包括窗座本体，窗座本体的外圈设置有凸缘，所述凸缘的外端面为外轮廓凸面；
还包括载人舱球壳，所述载人舱球壳的一端设置有开口，所述开口与外轮廓凸面配合；
窗座本体的内部设置有内部锥面；
窗座本体的一端为垂面，并在垂面中部上方位置设置有观察口，所述观察口与内部锥面贯通，窗座本体的另一端为安装面，安装面上均匀间隔开有多个螺栓孔，安装面上配合安装观察窗；
外轮廓轴线与内部锥面轴线之间形成夹角a。
作为上述技术方案的进一步改进：
外轮廓轴线与内部锥面轴线之间的夹角a为15°-25°。
外轮廓轴线与内部锥面轴线之间的夹角a为20°。
所述安装面为斜面，所述斜面与水平面之间形成夹角b。
所述斜面与水平面之间形成夹角b为70°。
所述窗座本体采用一体式结构。
所述窗座本体与载人舱球壳之间采用焊接连接。
一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构的安装方法，包括如下操作方法：
第一步：制作窗座本体；
第二步：将制作好的窗座本体的安装面上打上螺栓孔；
第三步：将窗座本体的外轮廓凸面与载人舱球壳焊接；
第四步：利用紧固件通过压环将观察窗固定至安装面上；
第五步：完成。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过对窗座结构重新设计，设计成非回转式结构，使得其外部轮廓与内部锥面的轴线不重合，两者之间形成一定的夹角，窗座连接到载人舱球壳的位置由外轮廓轴线的角度决定，观察窗的视锥角度由内部锥面的轴线角度决定。减小外轮廓轴线的下倾角，能够提高观察窗窗座在载人舱球壳上的安装高度，增加舱内人员的观察舒适度，增大内部锥面轴线的下倾角，能够有利于总体布局和潜航员观察、作业。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的截面图。
图3为本发明的应用图。
图4为现有技术中的应用图。
图5为本发明实际工作状态时的结构示意图。
图6为现有技术中实际工作状态时的结构示意图。
图7为现有技术中实际工作状态时的结构示意图。
其中：1、外轮廓凸面；2、内部锥面；3、外轮廓轴线；4、内部锥面轴线；5、窗座本体；6、螺栓孔；7、安装面；8、观察口；9、凸缘；10、载人舱球壳。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
如图1-图5所示，本实施例的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，包括窗座本体5，窗座本体5的外圈设置有凸缘9，凸缘9的外端面为外轮廓凸面1；
还包括载人舱球壳10，载人舱球壳10的一端设置有开口，开口与外轮廓凸面1配合；
窗座本体5的内部设置有内部锥面2；
窗座本体5的一端为垂面，并在垂面中部上方位置设置有观察口8，观察口8与内部锥面2贯通，窗座本体5的另一端为安装面7，安装面7上均匀间隔开有多个螺栓孔6，安装面7上配合安装观察窗；
外轮廓轴线3与内部锥面轴线4之间形成夹角a。
外轮廓轴线3与内部锥面轴线4之间的夹角a为15°-25°。
外轮廓轴线3与内部锥面轴线4之间的夹角a为20°。
安装面7为斜面，斜面与水平面之间形成夹角b。
斜面与水平面之间形成夹角b为70°。
窗座本体5采用一体式结构。
窗座本体5与载人舱球壳10之间采用焊接连接。
本实施例的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构的安装方法，包括如下操作方法：
第一步：制作窗座本体5；
第二步：将制作好的窗座本体5的安装面7上打上螺栓孔6；
第三步：将窗座本体5的外轮廓凸面1与载人舱球壳10焊接；
第四步：利用紧固件通过压环将观察窗固定至安装面7上；
第五步：完成。
本发明的具体结构和功能如下：
主要包括窗座本体5，窗座本体5的外圈设置有凸缘9，凸缘9的外端面为外轮廓凸面1，窗座本体5的内部设置有内部锥面2，窗座本体5的一端为垂面，并在垂面中部上方设置观察口8，窗座本体5的另一端为安装面7，安装面7是斜面，斜面与水平面之间的夹角70°，此角度根据观察窗实际安装位置决定。
其中，外轮廓凸面1用于将窗座焊接到载人舱球壳10上，内部锥面2用于安装观察窗玻璃。
外轮廓轴线3与内部锥面轴线4不重合，两者之间的夹角可以是15°、20°或者25°。
当观察窗窗座焊接到载人舱球壳10上时，外轮廓轴线3相对于水平面的夹角，决定了观察窗窗座在载人舱球壳10上的高度，进而影响潜航员观察时的舒适度。内部锥面轴线4相对于水平面的夹角，决定了观察窗的视锥(视野)角度，进而影响潜水器总体布局和潜航员观察、作业的视野。
因为外轮廓轴线3与内部锥面轴线4不重合，因此观察窗窗座在载人舱球壳10上的安装高度与其视锥角度无直接关联。
实际安装过程中：
将整个一体式的窗座本体5加工好，然后整体直接焊接至载人舱球壳10上，外轮廓凸面1与载人舱球壳10所开孔吻合，两者焊接即可，最后将观察窗的玻璃用紧固件及其他辅助部件锁紧在安装面7上即可，安装方便快捷。
实际应用过程中：
非回转式窗座外轮廓轴线3与水平面重合，即外轮廓轴线下倾角为0°，非回转式窗座内部锥面轴线4与水平面夹角为20°。图4为现有回转式观察窗窗座，其回转轴线与水平面夹角为10°。对比两方案可知，非回转式窗座在载人舱球壳上的安装高度更高，潜航员观察时舒适度更好；非回转式窗座视锥下倾角更大，更有利于总体布局和潜航员观察、作业。
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 (8)

1.一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：包括窗座本体(5)，窗座本体(5)的外圈设置有凸缘(9)，所述凸缘(9)的外端面为外轮廓凸面(1)；
还包括载人舱球壳(10)，所述载人舱球壳(10)的一端设置有开口，所述开口与外轮廓凸面(1)配合；
窗座本体(5)的内部设置有内部锥面(2)；
窗座本体(5)的一端为垂面，并在垂面中部上方位置设置有观察口(8)，所述观察口(8)与内部锥面(2)贯通，窗座本体(5)的另一端为安装面(7)，安装面(7)上均匀间隔开有多个螺栓孔(6)，安装面(7)上配合安装观察窗；
外轮廓轴线(3)与内部锥面轴线(4)之间形成夹角(a)。
2.如权利要求1所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：外轮廓轴线(3)与内部锥面轴线(4)之间的夹角(a)为15°-25°。
3.如权利要求2所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：外轮廓轴线(3)与内部锥面轴线(4)之间的夹角(a)为20°。
4.如权利要求1所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：所述安装面(7)为斜面，所述斜面与水平面之间形成夹角(b)。
5.如权利要求4所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：所述斜面与水平面之间形成夹角(b)为70°。
6.如权利要求1所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：所述窗座本体(5)采用一体式结构。
7.如权利要求1所述的用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构，其特征在于：所述窗座本体(5)与载人舱球壳(10)之间采用焊接连接。
8.一种用于载人潜水器载人舱的非回转式窗座结构的安装方法，其特征在于：包括如下操作方法：
第一步：制作窗座本体(5)；
第二步：将制作好的窗座本体(5)的安装面(7)上打上螺栓孔(6)；
第三步：将窗座本体(5)的外轮廓凸面(1)与载人舱球壳(10)焊接；
第四步：利用紧固件通过压环将观察窗固定至安装面(7)上；
第五步：完成。
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