深海載人潛水器足式運動控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種深海載人潛水器足式運動控制裝置，包括足靴，所述足靴內部安裝足式控制器，所述足式控制器的結構為：包括密封箱體，所述密封箱體的頂部通過開槽圓柱頭螺釘安裝頂蓋，位于密封箱體內部安裝有間歇齒輪傳動機構和彈簧自復位機構；由潛航員的雙腳來控制ADS的運動，完全替代了手控器所起的作用，其優(yōu)點是能夠充分利用人體能動性，實現ADS的運動和作業(yè)工具的同時操作，其次能解放潛航員雙手，雙手可以專心用于操作作業(yè)工具，能夠極大的提高作業(yè)效率，同時也解決了設計過程中手部操作裝置過于密集的缺點，優(yōu)化了設備集成與布置方案。
【專利說明】深海載人潛水器足式運動控制裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水下工程【技術領域】，尤其是一種深海載人潛水器足式運動控制裝置。

【背景技術】
[0002]單人常壓潛水裝具，是20世紀70年代初研制成的，由專用的吊放設備和臍帶沉放。這種潛水器外部可承受作業(yè)水深的壓力，內部保持一個大氣壓，潛水員不必經受下潛加壓和上升減壓的過程。這種潛水器配有攝影、錄像設備和各種簡單的專用機械工具。它的第一代產品的型號叫吉姆(JM)，后來不斷得到改進，研制成一些新的型號，如:薩姆(SAM)型、HARDSUITTM型和ADS2000型等。它們都是體動型，即依靠操作者的體力在水底行走和作業(yè)。上述各種裝具經濟效益顯著，在海洋開發(fā)事業(yè)和潛艇救援領域，特別是在深海油氣田生產中深受歡迎，已經取代一部分飽和潛水作業(yè)。單人常壓潛水器工作深度一般為200?400米，目前最大工作深度為600米，最新的設計深度為1524米。
[0003]我國于八十年代后期研制成功QSZ-1型單人常壓潛水系統(tǒng)，工作深度300米。QSZ-1型沒有配備推進器，四肢采用球形關節(jié)，操作員以常壓狀態(tài)進入水下，以觀察為主，依靠自身體力行走，作業(yè)能力有限。通過不斷的改進和完善后，又于90年代中期成功研制出QSZ-1I型單人常壓潛水系統(tǒng)，工作深度也是300米。它在QSZ-1型基礎上增加了四個螺旋槳推進器，水下電視和傳感器等，并改善了計算機控制系統(tǒng)，使?jié)撍畣T在水下的活動更加方便、快捷，潛水員在水下的活動半徑可達50米。它既可用作觀察型載人潛器，也可用作觀察型ROV，通過水下作業(yè)夾持器，水下作業(yè)工具進行相關作業(yè)。
[0004]單人常壓潛水裝具(以下簡稱ADS)是一個仿人形的水下作業(yè)系統(tǒng)，主要由裝具本體、中繼站(Tether Management System, TMS)和水面布放回收系統(tǒng)(Launch and RecoverySystem, LARS)三大系統(tǒng)組成的。實際使用過程中，當工作母船到達作業(yè)區(qū)域后，水面布放回收系統(tǒng)通過鎧裝纜將中繼站(里面攜帶ADS)布放到水下預定作業(yè)深度，中繼站內的中性纜收放絞車通過中性纜對ADS進行布放與回收。因此，ADS實際的活動區(qū)域為以中繼站為球心，以中性纜長度為半徑的球形空間。中繼站隔離了水面母船的升沉和搖蕩對裝具的影響，提高了裝具的抗流能力。ADS憑借自身攜帶的推進器動力系統(tǒng)，可以實現靈活操控，從而進入某些特定區(qū)域，并能勝任原來只有潛水員才能完成的水下作業(yè)任務。其中，鎧裝纜是水面吊放裝置和中繼站之間的承重纜，既能承受中繼站、常壓潛水服的重力，又能將ADS的水下工作狀態(tài)、動作信號傳送到水面中央控制室的監(jiān)控器中進行監(jiān)控；中性纜是中繼站和單人常壓潛水裝具之間的零浮力連接電纜，向潛水裝具供電，并傳輸視頻信號、聲納信號、控制信號以及潛水員與水面通訊的音頻信號。
[0005]ADS作為一種載人的水下作業(yè)裝具，如何靈活方便地駕駛和作業(yè)是一項非常關鍵的技術。本發(fā)明應用于由螺旋槳推進的ADS，當ADS在水下作業(yè)時，需要由潛航員操縱控制器實現前進后退、轉向和上浮下潛等動作。在傳統(tǒng)方案中，ADS要完成這些動作需要通過內部的手控器來實現，但是除此之外潛航員還需要操作ADS的末端作業(yè)工具，這些動作任務都需要潛航員的雙手完成，雙手負荷大，操作繁瑣，效率低下，而且不能夠滿足許多需要雙手配合作業(yè)的操作。


【發(fā)明內容】

[0006]本 申請人:針對上述現有生產技術中手控器操作不便的缺點，提供一種結構合理的深海載人潛水器足式運動控制裝置，從而采用足式控制器，由潛航員的雙腳來控制ADS的運動，完全替代了手控器所起的作用，其優(yōu)點是能夠充分利用人體能動性，實現ADS的運動和作業(yè)工具的同時操作，其次能解放潛航員雙手，雙手可以專心用于操作作業(yè)工具，能夠極大的提高作業(yè)效率，同時也解決了設計過程中手部操作裝置過于密集的缺點，優(yōu)化了設備集成與布置方案。
[0007]本發(fā)明所采用的技術方案如下:
一種深海載人潛水器足式運動控制裝置，包括足靴，所述足靴內部安裝足式控制器，所述足式控制器的結構為:包括密封箱體，所述密封箱體的頂部通過開槽圓柱頭螺釘安裝頂蓋，位于密封箱體內部安裝有間歇齒輪傳動機構和彈簧自復位機構；所述間歇齒輪傳動機構的結構為:包括位于密封箱體中部的安裝板，所述安裝板前端固定有旋轉電位計，所述旋轉電位計的輸出端通過聯軸器安裝電位計軸，所述電位計軸穿過安裝板并通過螺母和軸用彈性擋圈安裝小齒輪，位于小齒輪前部的電位計軸上還固定有支板，所述支板與安裝板之間通過支撐桿支撐連接，還包括與小齒輪嚙合的齒輪片；所述彈簧自復位機構的結構為:包括承重傳動軸，所述承重傳動軸的兩端通過滑動軸承支承于密封箱體上，所述承重傳動軸的后端與齒輪片連接，所述承重傳動軸的前端套置有彈簧支座，所述彈簧支座前后的承重傳動軸上分別固定有前限位支架和后限位支架，兩根傳動銷軸突出彈簧支座部分分別與前限位支架和后限位支架內部的凹耳配合連接，所述彈簧支座的外圓周安裝扭力彈簧，還包括定位螺釘，所述定位螺釘分別與后限位支架和前限位支架凸出的凹耳配合連接，并與安裝板緊固；所述承重傳動軸的兩端連接腳踏板。
[0008]作為上述技術方案的進一步改進:
所述承重傳動軸的截面成六角形結構，所述彈簧支座中部開有六角通孔，與承重傳動軸過盈配合；
齒輪片的結構為:包括齒輪片本體，所述齒輪片本體的一端設置有與小齒輪嚙合的輪齒，所述齒輪片本體的右端開有六角形孔；
所述腳踏板中部對稱安裝有接觸開關；
所述腳踏板的擺動角度為18°。
[0009]本發(fā)明的有益效果如下:
(I)本發(fā)明結構緊湊、合理，操作與使用方便，為載人潛水器提供運動控制信號，潛航員提供動力，彈簧自復位機構提供回復力，經間歇齒輪機構傳動后驅動旋轉電位計往復運動。接觸開關固定在腳踏板上，由潛航員觸碰后輸出開關量。上層處理器采集旋轉電位計的位移信息和接觸開關的開關量信息，經過一定的控制算法處理后輸出載人潛水器的運動控制信號。
[0010](2)本發(fā)明所述彈簧自復位機構設計巧妙，能夠實現順時針和逆時針兩個方向的旋轉，且在兩個旋轉方向上都能實現自動復位的功能。
[0011](3)本發(fā)明設計時充分考慮足靴內部空間狹窄的特點，采用間歇齒輪機構，能夠有效縮小足控器尺寸，減輕重量，從而滿足空間布置及重量指標要求。
[0012](4)本發(fā)明承重傳動軸和電位計軸分別采用一根六角型材加工而成，軸上零部件內孔均為六角形，不必額外開鍵槽，簡化了整套軸系，軸上零部件的設計可以做到相對小巧緊湊，適合空間狹小的足靴。
[0013](5)本發(fā)明在ADS足控器兩側上還布置有兩只接觸開關，這樣兩個足控器和兩只接觸開關可以輸出上浮、下潛、前進、后退、左轉和右轉六個控制信號，完全滿足了 ADS的操縱控制需求。
[0014](6)本發(fā)明克服了傳統(tǒng)手控器在ADS應用上的缺點，徹底解放了 ADS駕駛員的雙手，可以讓駕駛員在駕駛ADS的同時利用雙手完成相應的作業(yè)，提高了 ADS的作業(yè)效率和作業(yè)范圍。
[0015](7)本發(fā)明具有很高的推廣應用價值，裝置的尺寸、功能易于擴展，可以在許多空間狹小、手動操縱不方便的裝置上可以得到應用。
[0016](8)本發(fā)明可應用于單人常壓潛水裝具以及各種載人潛水器，尤其可應用于內部空間狹窄、需要進行精細作業(yè)的單人常壓潛水裝具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的應用圖。
[0018]圖2為本發(fā)明足式控制器的主視圖。
[0019]圖3為本發(fā)明足式控制器的內部結構圖。
[0020]圖4為本發(fā)明齒輪片的結構示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明彈簧自復位機構的結構示意圖。
[0022]其中:1、足靴；2、足式控制器；3、開槽圓柱頭螺釘；4、頂蓋；5、密封箱體；6、腳踏板；7、支撐桿；8、支板；9、小齒輪；10、安裝板；11、電位計軸；12、旋轉電位計；13、齒輪片；14、定位螺釘；15、承重傳動軸；16、彈簧自復位機構；17、滑動軸承；18、輪齒；20、齒輪片本體；21、六角形孔；22、傳動銷軸；23、前限位支架；24、扭力彈簧；25、彈簧支座；26、后限位支架。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖，說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0024]如圖1、圖2和圖3所示，本實施例的深海載人潛水器足式運動控制裝置，包括足靴1，足靴I內部安裝足式控制器2，足式控制器2的結構為:包括密封箱體5，密封箱體5的頂部通過開槽圓柱頭螺釘3安裝頂蓋4，位于密封箱體5內部安裝有間歇齒輪傳動機構和彈簧自復位機構16 ;間歇齒輪傳動機構的結構為:包括位于密封箱體5中部的安裝板10，安裝板10前端固定有旋轉電位計12，旋轉電位計12的輸出端通過聯軸器安裝電位計軸11，電位計軸11穿過安裝板10并通過螺母和軸用彈性擋圈安裝小齒輪9，位于小齒輪9前部的電位計軸11上還固定有支板8，支板8與安裝板10之間通過支撐桿7支撐連接，還包括與小齒輪9嚙合的齒輪片13 ;彈簧自復位機構16的結構為:包括承重傳動軸15，承重傳動軸15的兩端通過滑動軸承17支承于密封箱體5上，承重傳動軸15的后端與齒輪片13連接，承重傳動軸15的前端套置有彈簧支座25，彈簧支座25前后的承重傳動軸15上分別固定有前限位支架23和后限位支架26，兩根傳動銷軸22突出彈簧支座25部分分別與前限位支架23和后限位支架26內部的弧形凹耳配合連接，彈簧支座25的外圓周安裝扭力彈簧24，還包括定位螺釘14，所述定位螺釘14分別與后限位支架26和前限位支架23凸出的凹耳配合連接，并與安裝板10緊固；承重傳動軸15的兩端連接腳踏板6。當承重傳動軸15朝一個方向旋轉時，在定位螺釘14的限制下，一個限位支架固定，彈簧支座25通過傳動銷軸22帶動另外一個限位支架旋轉，扭力彈簧24獲得扭力，使得彈簧自復位機構16具備自恢復能力。承重傳動軸15帶動彈簧支座25和兩根傳動銷軸22順時針旋轉時，前限位支架23和扭力彈簧24在其中一根傳動銷軸22的作用下順時針旋轉，另一根傳動銷軸22和后限位支架26沒有力的相互作用，因此，后限位支架26受扭力彈簧24扭力作用，但在定位螺釘14作用下固定不動；反之承重傳動軸15逆時針旋轉時，前限位支架23固定，后限位支架26逆時針旋轉。
[0025]承重傳動軸15的截面成六角形結構，彈簧支座25中部開有六角通孔，與承重傳動軸15過盈配合。
[0026]齒輪片13的結構為:包括齒輪片本體20，齒輪片本體20的一端設置有與小齒輪9嚙合的輪齒18，齒輪片本體20的右端開有六角形孔21。
[0027]腳踏板6中部對稱安裝有接觸開關。
[0028]腳踏板6的擺動角度為18°。
[0029]本發(fā)明所述的間歇齒輪傳動機構，采用非完整齒輪片13和完整小齒輪9構成，兩者相互嚙合。大大節(jié)省了空間。
[0030]本發(fā)明的工作原理如下:
如圖1所示，本發(fā)明所述的足式控制器2安裝在ADS足靴I內部，用來為ADS提供各種運動方式的控制信號。如圖2、圖3、圖4和圖5所示，足控器包括腳踏板6、密封箱體5、彈簧自復位機構16、間歇齒輪傳動機構、旋轉電位計12和接觸開關。彈簧自復位機構16通過承重傳動軸15由固定在密封箱體5的滑動軸承17支承。腳踏板6固定在承重傳動軸15上，不工作時處于中間位置。在彈簧自復位機構16的作用下，腳踏板6能夠實現順時針和逆時針兩個方向的旋轉，且在兩個方向上都能自動復位到中間位置。間歇齒輪傳動機構的兩傳動齒輪分別固定在承重傳動軸15和電位計軸11上。潛航員踏動腳踏板6，經間歇齒輪機構傳動，進而驅動旋轉電位計12往復運動。接觸開關固定在腳踏板6上，由潛航員觸碰后輸出開關量。上層處理器采集旋轉電位計12的位移信息和接觸開關的開關量信息，經過一定的控制算法處理后輸出單人常壓潛水裝具的運動控制信號，控制相應螺旋槳的運動狀
--τ O
[0031]以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權利要求，在本發(fā)明的保護范圍之內，可以作任何形式的修改。
【權利要求】
1.一種深海載人潛水器足式運動控制裝置，其特征在于:包括足靴(1)，所述足靴(1)內部安裝足式控制器(2)，所述足式控制器(2)的結構為:包括密封箱體(5)，所述密封箱體(5)的頂部通過開槽圓柱頭螺釘(3)安裝頂蓋(4)，位于密封箱體(5)內部安裝有間歇齒輪傳動機構和彈簧自復位機構(16);所述間歇齒輪傳動機構的結構為:包括位于密封箱體(5 )中部的安裝板(10 )，所述安裝板(10 )前端固定有旋轉電位計(12 )，所述旋轉電位計(12)的輸出端通過聯軸器安裝電位計軸(11)，所述電位計軸(11)穿過安裝板(10)并通過螺母和軸用彈性擋圈安裝小齒輪(9)，位于小齒輪(9)前部的電位計軸(11)上還固定有支板(8 )，所述支板(8 )與安裝板(10 )之間通過支撐桿(7 )支撐連接，還包括與小齒輪(9 )嚙合的齒輪片(13);所述彈簧自復位機構(16)的結構為:包括承重傳動軸(15)，所述承重傳動軸(15)的兩端通過滑動軸承(17)支承于密封箱體(5)上，所述承重傳動軸(15)的后端與齒輪片(13)連接，所述承重傳動軸(15)的前端套置有彈簧支座(25)，所述彈簧支座(25)前后的承重傳動軸(15)上分別固定有前限位支架(23)和后限位支架(26)，兩根傳動銷軸(22)突出彈簧支座(25)部分分別與前限位支架(23)和后限位支架(26)內部的凹耳配合連接，所述彈簧支座(25)的外圓周安裝扭力彈簧(24)，還包括定位螺釘(14)，所述定位螺釘(14)分別與后限位支架(26)和前限位支架(23)凸出的凹耳配合連接，并與安裝板(10)緊固；所述承重傳動軸(15)的兩端連接腳踏板(6)。
2.如權利要求1所述的深海載人潛水器足式運動控制裝置，其特征在于:所述承重傳動軸(15)的截面成六角形結構，所述彈簧支座(25)中部開有六角通孔，與承重傳動軸(15)過盈配合。
3.如權利要求1所述的深海載人潛水器足式運動控制裝置，其特征在于:齒輪片(13)的結構為:包括齒輪片本體(20)，所述齒輪片本體(20)的一端設置有與小齒輪(9)嚙合的輪齒(18)，所述齒輪片本體(20)的右端開有六角形孔(21)。
4.如權利要求1所述的深海載人潛水器足式運動控制裝置，其特征在于:所述腳踏板(6)中部對稱安裝有接觸開關。
5.如權利要求1所述的深海載人潛水器足式運動控制裝置，其特征在于:所述腳踏板(6)的擺動角度為18°。
【文檔編號】B63C11/02GK104477355SQ201410633918
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月12日 優(yōu)先權日:2014年11月12日
【發(fā)明者】古浪, 曲文新, 王磊, 馬嶺 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所