潛水器下潛上浮速度的調節裝置的制作方法

本發明涉及潛水器技術領域，具體涉及能夠調節潛水器下潛上浮速度的裝置。

背景技術：

大深度載人潛水器是進行海洋高效勘探、科學考察、開發作業的重要裝備，其可以攜帶海洋科學家進入海洋深處，在海底現場直接觀察、分析和評估，還可操作各種作業工具實現高效作業，而目前只有中、美、俄、日、法五個國家研制有工作深度超過4500米的載人潛水器，其中我國的“蛟龍”號更是到達了7062米的世界最深載人深潛深度。

出于安全考慮，潛水器，尤其是對于大深度載人潛水器，通常選在白天進行布放、作業以及回收，而由于深度較深，如果其下潛和上浮速度不足夠快，則上浮和下潛兩個過程會占用大量時間，留給其進行水下作業時間較少，這對下潛成本高昂的大深度載人潛水器是不利的，因此，如何使大深度載人潛水器獲得盡可能高的、且對其而言處于安全范圍內的下潛上浮速度極為重要。目前，大深度載人潛水器一般采用可棄壓載實現無動力下潛和上浮，如果要提升下潛上浮速度，就要增加較大的可棄壓載重量，這對重量要求極為嚴格的大深度潛水器而言是一種得不償失的方法。

技術實現要素：

本申請人針對現有技術中的上述缺點進行改進，提供一種潛水器下潛上浮速度的調節裝置，其通過穩定翼水平與垂直狀態的調節，能夠實現潛水器下潛上浮速度的大幅提升。

本發明的技術方案如下：

潛水器下潛上浮速度的調節裝置，包括橫向設置的連接軸，連接軸通過軸承組件可轉動地支撐在潛水器本體上，連接軸的兩端關于潛水器的中縱剖面對稱；潛水器的兩個穩定翼分別固接在連接軸的兩端；連接軸外周同軸套接有驅動轂，且連接軸與驅動轂為鍵連接；驅動轂與導軸的一端固接，導軸上滑動設有滑塊，導軸的另一端固設有擋板，擋板用于滑塊的限位；滑塊與油缸的活塞桿端部、曲柄一端均為鉸接，油缸的缸體、曲柄另一端均鉸接在潛水器本體上，且曲柄與潛水器本體的鉸接中心位于連接軸中心線的正上方，油缸的缸體與潛水器本體的鉸接中心在垂向上位于曲柄與潛水器本體的鉸接中心與連接軸的中心線之間。

其進一步技術方案為：

所述導軸的中心線與驅動轂的中心線共面且垂直，驅動轂安裝在連接軸的中間位置。

所述滑塊上設有鉸接支座，油缸的活塞桿端部、曲柄均與鉸接支座鉸接；當滑塊沿導軸軸向移動至與擋板接觸并限位時，曲柄與潛水器本體的鉸接中心與鉸接支座之間的距離為L₁，連接軸中心線與鉸接支座之間的距離為L₂，L₁等于L₂，且曲柄軸線與導軸軸線的夾角α為直角，油缸缸體與潛水器本體的鉸接中心位于所述夾角α的角平分線上，兩個穩定翼處于水平或垂直狀態。

所述滑塊設有貫通孔，導軸可滑動地穿套在所述貫通孔內。

所述滑塊設有限位面和安裝面，限位面用于與擋板抵接限位；安裝面與導軸的中心線平行，鉸接支座設在安裝面上。

所述滑塊為長方體或正方體。

所述油缸的行程大于曲柄與潛水器本體的鉸接中心與連接軸中心線之間的垂向距離。

本發明的技術效果：

本發明通過帶有驅動轂的導軸、油缸驅動滑塊在導軸上移動從而可以帶動與導軸連接的連接軸兩端的穩定翼逆時針或順時針轉動，并通過曲柄、導軸上限位的擋板的設置，來控制導軸、連接軸及穩定翼的逆時針或順時針轉動的最大角度為90°并在滑塊與擋板抵接限位時鎖死，由此實現穩定翼水平狀態與垂直狀態的切換，控制潛水器下潛及上浮過程中穩定翼始終處于垂直狀態，可以減小潛水器下潛、上浮的阻力，從而有效提升潛水器下潛上浮的速度；在潛水器下潛到位或者上浮至水面后，油缸驅動控制穩定翼處于水平狀態，保證潛水器的水動力學性能不受影響；由于整個調節裝置具備兩個死點，且穩定翼在水平初始狀態和垂直狀態時，整個調節裝置均處于死點位置，能夠保證穩定翼在洋流等干擾力矩的作用下被可靠鎖定從而維持其工作位置。

附圖說明

圖1為本發明從潛水器艏部看過去的橫向的簡易結構示意圖，圖中潛水器并未示意出來。

圖2為圖1中的側視圖，圖中，驅動轂與連接軸處為局部剖視，且圖中滑塊與擋板為抵接限位狀態。

圖3為圖2中連接軸旋轉90°之后的狀態圖。

圖4為圖2中連接軸從抵接限位狀態旋轉角小于90°的中間狀態圖。

圖5為導軸與驅動轂的裝配結構示意圖。

圖6為導軸與滑塊的裝配結構示意圖。

其中：1、連接軸；2、軸承組件；3、穩定翼；4、驅動轂；41、鍵槽；5、導軸；6、擋板；7、滑塊；71、鉸接支座；72、限位面；73、安裝面；8、油缸；81、活塞桿；9、曲柄。

具體實施方式

下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式。

見圖1、圖2，本發明包括橫向設置的連接軸1，連接軸1通過軸承組件2可轉動地支撐在潛水器本體上，連接軸1的兩端關于潛水器的中縱剖面對稱，優選在潛水器的中縱剖面的兩側對稱設有軸承組件2；潛水器的兩個穩定翼3分別固接在連接軸1的兩端；連接軸1外周同軸套接有驅動轂4，且連接軸1與驅動轂4為鍵連接，見圖5，驅動轂4優選為圓環形結構，且驅動轂4的內周面上設有鍵槽41，鍵槽41與連接軸4上設置的鍵凸部接合；驅動轂4與導軸5的一端固接，導軸5上滑動設有滑塊7，導軸5的另一端固設有擋板6，擋板6用于滑塊7的限位；滑塊7與油缸8的活塞桿81端部、曲柄9一端均為鉸接，油缸8的缸體、曲柄9另一端均鉸接在潛水器本體上，且曲柄9與潛水器本體的鉸接中心A位于連接軸1中心線的正上方，油缸8的缸體與潛水器本體的鉸接中心B在垂向上位于曲柄9與潛水器本體的鉸接中心A與連接軸1的中心線之間。

所述導軸5的中心線與驅動轂4的中心線共面且垂直，驅動轂4安裝在連接軸1的中間位置，確保結構對稱。

具體地，為確保兩個穩定翼3的調節一致，所述滑塊7上設有鉸接支座71，油缸8的活塞桿81端部、曲柄9均與鉸接支座71鉸接；當滑塊7沿導軸5軸向移動至與擋板6接觸并限位時，曲柄9與潛水器本體的鉸接中心A與鉸接支座71之間的距離為L₁，連接軸1中心線與鉸接支座71之間的距離為L₂，L₁等于L₂，且曲柄9軸線與導軸5軸線的夾角α為直角，油缸8缸體與潛水器本體的鉸接中心B位于所述夾角α的角平分線上，兩個穩定翼3處于水平或垂直狀態。為了確保連接軸1能夠隨著導軸5和驅動轂4轉動90°，所述油缸8的行程大于曲柄9與潛水器本體的鉸接中心與連接軸1中心線之間的垂向距離。由于擋板6、鉸接的曲柄9的結構設置以及前述特殊幾何關系的設置，使得本發明所述整個調節裝置具備兩個死點，即穩定翼3在水平初始狀態和垂直狀態時，整個調節裝置均處于死點位置，能夠保證穩定翼3在洋流等干擾力矩的作用下被可靠鎖定從而維持其工作位置。

見圖2、圖4、圖6，所述滑塊7設有貫通孔，導軸5可滑動地穿套在所述貫通孔內；滑塊7設有限位面72和安裝面73，限位面72用于與擋板6抵接限位；安裝面73與導軸5的中心線平行，鉸接支座71設在安裝面73上；所述滑塊7優選為為長方體或正方體的六面體結構。

設置兩個穩定翼3的初始狀態：當油缸8的活塞桿81回縮，帶動滑塊7沿著導軸5軸向朝著油缸8缸體移動至與擋板6接觸并有擋板6對其移動限位時，此時穩定翼3處于水平狀態，設定此時穩定翼3的位置為初始位置，圖2示出了穩定翼3處于初始位置下時油缸8、導軸5、曲柄9、滑塊7的位置，此時由于擋板6的作用，滑塊7軸線移動受限，兩個穩定翼3被鎖定在水平狀態。

潛水器下潛上浮速度的調節操作：潛水器布放下潛前或者上浮前，兩個穩定翼3均處于水平狀態的初始位置，當潛水器需要下潛或者上浮時，控制油缸8的活塞桿81伸出，推動滑塊7沿導軸5軸向移動，滑塊7先是沿著導軸5軸向背離擋板6移動，當滑塊7在潛水器的縱向方向上移動至超出連接軸1中心線所在橫剖面時，滑塊7在活塞桿81的伸出作用力下，又沿著導軸5軸向朝向擋板6移動，滑塊7移動的同時推動導軸5繞著連接軸1的中心軸線順時針旋轉，直至滑塊7的限位面72與擋板6接觸并限位，此時，連接軸1及兩個穩定翼3隨著導軸5及驅動轂4一同順時針轉動了90°，從而使穩定翼3由水平狀態轉動至垂直狀態，且由于此時整個調節裝置處于死點位置，穩定翼3被鎖定在垂直狀態，潛水器的整個下潛或上浮過程均能保持穩定翼3處于垂直狀態，圖3示出了穩定翼3處于垂直狀態時油缸8、導軸5、曲柄9、滑塊7的位置，由于穩定翼3處于垂直狀態，減小了下潛或上浮過程中的阻力，由此可以大幅提升潛水器下潛或上浮的速度；當潛水器下潛到指定作業深度開始作業時或上浮至水面后，控制油缸8的活塞桿81回縮，帶動滑塊7先是背離擋板6移動后又朝向擋板6移動，直至滑塊7再次與擋板6接觸并限位，滑塊7的移動帶動連接軸4及穩定翼3繞著連接軸4中心軸線逆時針轉動90°，從而使兩個穩定翼3由垂直狀態恢復至水平狀態的初始位置。

本發明所述穩定翼3采用潛水器固有的水平穩定翼，水平穩定翼在潛水器航行時用以保證潛水器的水動力性能，本發明對潛水器固有的水平穩定翼進行改進，通過將水平穩定翼設置成可轉動并在水平狀態和垂直狀態鎖定的結構，能實現潛水器本體上浮下潛速度的提升和潛水器航行時水動力性能的保持。

以上描述是對本發明的解釋，不是對發明的限定，本發明所限定的范圍參見權利要求，在本發明的保護范圍之內，可以作任何形式的修改。