一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置

摘要

本发明公开了一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，涉及载人潜水器领域，该装置通过自身结构设置使得腔体内的压力和外界压力形成平衡，使防碰撞保护装置在高压环境下处于正常应力状态，能够从各个方向大范围防护各类坚硬物体对处于高应力状态观察窗的碰撞，全方位保护观察窗的安全性，且在正常状态下，可以通过该防碰撞保护装置上的玻璃封盖抵近被观察对象进行观察，可以有效增强观察效果。

权利要求

1.一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，其特征在于，所述防碰撞保护装置包括连接法兰、底层腔体结构、下玻璃封盖、底层压力平衡液囊和底层压力平衡管；所述底层腔体结构的底部通过所述连接法兰设置在载人潜水器耐压结构的观察窗穿舱件上，所述下玻璃封盖设置在所述底层腔体结构的顶部开口处，所述观察窗穿舱件、所述观察窗穿舱件中的观察窗、所述底层腔体结构和所述下玻璃封盖之间形成底层腔体，所述底层压力平衡液囊设置在所述载人潜水器耐压结构上，所述底层压力平衡液囊通过所述底层压力平衡管与所述底层腔体联通，所述底层压力平衡液囊、底层压力平衡管和底层腔体形成的联通结构中充满有透明液体；所述底层压力平衡液囊在受到外界海水压力时产生变形并将内部透明液体挤进所述底层腔体中；

其中，所述防碰撞保护装置还包括上层腔体结构、上玻璃封盖、上层压力平衡液囊、上层压力平衡管和带槽缓冲支架，所述上层腔体结构的底部设置在所述底层腔体结构的顶部，所述上玻璃封盖设置在所述腔体结构的顶部开口处，所述上层腔体结构通过所述带槽缓冲支架和所述连接法兰相连；所述上层腔体结构、所述下玻璃封盖和所述上玻璃封盖之间形成上层腔体，所述上层压力平衡液囊设置在所述载人潜水器耐压结构上，所述上层压力平衡液囊通过所述上层压力平衡管与所述上层腔体联通，所述上层压力平衡液囊、上层压力平衡管和上层腔体形成的联通结构中充满透明液体；所述上层压力平衡液囊在受到外界海水压力时产生变形并将内部透明液体挤进所述上层腔体中。

2.根据权利要求1所述的防碰撞保护装置，其特征在于，所述底层腔体结构包括向腔体外部凸出的下法兰、顶部包括向腔体外部凸出的上法兰，所述底层腔体结构的下法兰的下表面与所述观察窗穿舱件的端面接触，所述连接法兰嵌套在所述底层腔体结构的下法兰的上表面并与所述观察窗穿舱件固定在一起，所述下玻璃封盖设置在所述底层腔体结构的上法兰的上表面；所述上层腔体结构的底部包括向腔体内部凸出的底部法兰，所述上层腔体结构的底部法兰嵌套在所述底层腔体结构的上法兰的下表面，所述上玻璃封盖设置在所述上层腔体结构的顶部开口处。

说明书

一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置

技术领域

[0001] 本发明涉及载人潜水器领域，尤其是一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置。

背景技术

[0002] 能够直接用人眼对耐压结构外的环境进行观察的透明有机玻璃观察窗是大潜深载人潜水器必要的标准配置。在大潜深环境下，观察窗的有机玻璃处于高应力状态，一旦受到坚硬物体的碰撞，容易受损破坏，造成严重后果。目前，传统做法是在观察窗周围增加突出观察窗的框架式防护支架或直接将观察窗设置在结构框架内进行一定程度的防护，但这种防护方法存在如下问题：

[0003] (1)框架式防护支架或结构框架能够防护观察窗被海底大型坚硬物体的碰撞，而无法防护细长突出体或零碎坚硬物体的碰撞，但事实是目前这种小型物体的碰撞正成为威胁载人潜水器观察窗安全性的主要因素。

[0004] (2)由于增加突出的框架式防护支架或者将观察窗设置在结构框架内，增加观察窗外表面到空旷水域的距离，拉长了观察窗到被观察对象之间的距离，影响观察效果。

发明内容

[0005] 本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，该装置通过自身结构设置使得腔体内的压力和外界压力形成平衡，使防碰撞保护装置在高压环境下处于正常应力状态，能够从各个方向大范围防护各类坚硬物体对处于高应力状态观察窗的碰撞，全方位保护观察窗的安全性且可以增加观察效果。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，该防碰撞保护装置包括连接法兰、底层腔体结构、下玻璃封盖、底层压力平衡液囊和底层压力平衡管；底层腔体结构的底部通过连接法兰设置在载人潜水器耐压结构的观察窗穿舱件上，下玻璃封盖设置在底层腔体结构的顶部开口处，观察窗穿舱件、观察窗穿舱件中的观察窗、底层腔体结构和下玻璃封盖之间形成底层腔体，底层压力平衡液囊设置在载人潜水器耐压结构上，底层压力平衡液囊通过底层压力平衡管与底层腔体联通，底层压力平衡液囊、底层压力平衡管和底层腔体形成的联通结构中充满有透明液体；底层压力平衡液囊在受到外界海水压力时产生变形并将内部透明液体挤进底层腔体中。

[0008] 其进一步的技术方案为，防碰撞保护装置还包括上层腔体结构、上玻璃封盖、上层压力平衡液囊、上层压力平衡管和带槽缓冲支架，上层腔体结构的底部设置在底层腔体结构的顶部，上玻璃封盖设置在腔体结构的顶部开口处，上层腔体结构通过带槽缓冲支架和连接法兰相连；上层腔体结构、下玻璃封盖和上玻璃封盖之间形成上层腔体，上层压力平衡液囊设置在载人潜水器耐压结构上，上层压力平衡液囊通过上层压力平衡管与上层腔体联通，上层压力平衡液囊、上层压力平衡管和上层腔体形成的联通结构中充满透明液体；上层压力平衡液囊在受到外界海水压力时产生变形并将内部透明液体挤进上层腔体中。

[0009] 其进一步的技术方案为，底层腔体结构包括向腔体外部凸出的下法兰、顶部包括向腔体外部凸出的上法兰，底层腔体结构的下法兰的下表面与观察窗穿舱件的端面接触，连接法兰嵌套在底层腔体结构的下法兰的上表面并与观察窗穿舱件固定在一起，下玻璃封盖设置在底层腔体结构的上法兰的上表面；上层腔体结构的底部包括向腔体内部凸出的底部法兰，上层腔体结构的底部法兰嵌套在底层腔体结构的上法兰的下表面，上玻璃封盖设置在上层腔体结构的顶部开口处。

[0010] 本发明的有益技术效果是：

[0011] 本发明公开了一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，该装置安装在观察窗穿舱件上实现对观察窗全覆盖式保护，该装置通过自身结构设置使得腔体内的压力和外界压力形成平衡，使防碰撞保护装置在高压环境下处于正常应力状态，能够从各个方向大范围防护各类坚硬物体对处于高应力状态观察窗的碰撞，全方位保护观察窗的安全性。

[0012] 在正常状态下，可以通过该防碰撞保护装置上的玻璃封盖抵近被观察对象进行观察，可以有效增强观察效果。

[0013] 该防碰撞保护装置可以实现成为双层防护结构，除了可以全方位保护观察窗的安全性之外，还可以减缓在受到物体碰撞时观察窗穿舱件所受到的应力，从而保护观察窗穿舱件的安全性，而且在外层的上玻璃封盖受碰撞破损后，内层的下玻璃封盖和底层压力平衡液囊依然保持压力平衡状态可以继续对观察窗进行保护。

附图说明

[0014] 图1是本申请公开的防碰撞保护装置采用单层防护结构时的剖视图。

[0015] 图2是本申请公开的防碰撞保护装置采用双层防护结构时的剖视图。

[0016] 图3是本申请公开的防碰撞保护装置采用双层防护结构时的立体图。

[0017] 图4是本申请公开的防碰撞保护装置采用双层防护结构时的俯视图。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

[0019] 本申请公开了一种载人潜水器观察窗全覆盖式防碰撞保护装置，请参考图1所示的剖视图，该防碰撞保护装置安装在载人潜水器观察窗1外部，具体安装在载人潜水器耐压结构2的观察窗穿舱件3上，观察窗1设置在观察窗穿舱件3内，因此该防碰撞保护装置罩设在观察窗1外部从而可以给观察窗1提供全覆盖式防护。该防碰撞保护装置包括连接法兰4、底层腔体结构5、下玻璃封盖6、底层压力平衡液囊7和底层压力平衡管8。底层腔体结构5的底部通过连接法兰4设置在载人潜水器耐压结构2的观察窗穿舱件3上，在本申请中，底层腔体结构5包括向腔体外部凸出的下法兰，底层腔体结构5的下法兰的下表面与观察窗穿舱件3的端面接触，连接法兰4嵌套在底层腔体结构5的下法兰的上表面并通过紧固件与观察窗穿舱件3固定在一起，底层腔体结构5的下法兰的下表面与观察窗穿舱件3的端面之间通过设置在观察窗穿舱件3端面上的密封件9进行密封。下玻璃封盖6设置在底层腔体结构5的顶部开口处并通过固定件固定，观察窗穿舱件3、观察窗穿舱件中的观察窗1、底层腔体结构5和下玻璃封盖6之间形成底层腔体100。底层压力平衡液囊7设置在载人潜水器耐压结构2上，底层压力平衡液囊7通过底层压力平衡管8与底层腔体100联通。在载人潜水器下潜之前，在底层压力平衡液囊7、底层压力平衡管8和底层腔体100中注入纯净的透明液体并挤出空气，使得底层压力平衡液囊7、底层压力平衡管8和底层腔体100形成的联通结构中充满纯净的透明液体且没有空气。当载人潜水器处于大深潜环境下且在正常使用状态时，底层压力平衡液囊7受外界海水压力作用产生变形，底层压力平衡液囊7将内部液体通过底层压力平衡管8挤进底层腔体100中。同时，下玻璃封盖6受到外界海水压力，并依次传递到底层腔体100的液体上，最终和经过底层压力平衡液囊7传递的压力形成平衡，维持该防碰撞保护装置在大深潜环境下的结构稳定，并使下玻璃封盖6处于非变形的正常应力状态。当载人潜水器在大深潜环境下进行观察或航行过程中，由于该防碰撞保护装置安装在观察窗1外部，因此坚硬物体不会直接与观察窗1发生碰撞，若下玻璃封盖6受到坚硬物体碰撞，则由于下玻璃封盖6处于正常应力状态，因此可以承受一定碰撞力而不发生破损，并将碰撞力通过底层腔体100中的液体分散到底层压力平衡液囊7中，从而将碰撞力分散，传递到观察窗1上的应力非常小，并呈均布作用在观察窗上，保护了观察窗的安全。同时这种结构避免了突出体式观察窗防护框架的设置或将观察窗设置在结构框架内，在正常使用状态时，可以直接将下玻璃封盖6抵近被观察对象进行观察，有效增加观察效果。

[0020] 上述描述公开了本申请的防碰撞保护装置的单层防护结构，但本申请公开的这种防碰撞保护装置在实际应用时更常用的是双层防护结构，请参考图2-4，该防碰撞保护装置中还包括上层腔体结构10、上玻璃封盖11、上层压力平衡液囊12、上层压力平衡管13和带槽缓冲支架14。上层腔体结构10的底部设置在底层腔体结构5的顶部，本申请提供的上层腔体结构10和底层腔体结构5的连接方式为：底层腔体结构5的顶部还包括向腔体外部凸出的上法兰，下玻璃封盖6设置在底层腔体结构5的上法兰的上表面并通过固定件进行固定，上层腔体结构10的底部包括向腔体内部凸出的底部法兰，上层腔体结构10的底部法兰嵌套在底层腔体结构5的上法兰的下表面，上玻璃封盖11设置在上层腔体结构10的顶部开口处并通过固定件进行固定，上玻璃封盖11与上层腔体结构10之间通过设置在上层腔体结构10的顶部开口处的环向槽内的密封件15进行密封。上层腔体结构10还通过带槽缓冲支架14和连接法兰4相连，如图示出了上层腔体结构10的底部法兰的下表面通过带槽缓冲支架14和连接法兰4相连的结构，且带槽缓冲支架14沿着连接法兰4的周向均匀设置多个。上层腔体结构10、下玻璃封盖6和上玻璃封盖11之间形成上层腔体200，上层压力平衡液囊12设置在载人潜水器耐压结构2上，上层压力平衡液囊12通过上层压力平衡管13与上层腔体200联通。同样的，在载人潜水器下潜之前，在上层压力平衡液囊12、上层压力平衡管13和上层腔体200中注入纯净的透明液体并挤出空气，使得上层压力平衡液囊12、上层压力平衡管13和上层腔体200形成的联通结构中充满纯净的透明液体且没有空气。

[0021] 当装配图2-4这种双层结构的防碰撞保护装置的载人潜水器处于大深潜环境下且在正常使用状态时，底层压力平衡液囊7和上层压力平衡液囊12均受外界海水压力作用产生变形，底层压力平衡液囊7将内部液体通过底层压力平衡管8挤进底层腔体100中，上层压力平衡液囊12将内部液体通过上层压力平衡管13挤进上层腔体200中。同时，上玻璃封盖11作为最外层玻璃封盖与外界海水直接接触并受到外界海水压力，并以此传递到上层腔体200和下玻璃封盖6上，最终和经过压力平衡液囊传递的压力形成平衡，维持本发明在大潜深环境下的结构稳定，并使下玻璃封盖6和上玻璃封盖11都处于非变形的正常应力状态。

[0022] 当载人潜水器在大深潜环境下进行观察或航行过程中，若上玻璃封盖11受到坚硬物体碰撞，则由于上玻璃封盖11处于正常应力状态，因此可以承受一定碰撞力而不发生破损，并将碰撞力通过上层腔体200中的液体依次分散传递到上层压力平衡液囊12中以及下玻璃封盖6和底层压力平衡液囊7中，从而将碰撞力分散，传递到观察窗1上的应力非常小，并呈均布作用在观察窗1上，保护了观察窗1的安全。与单层防护结构类似的，双层防护结构在正常使用状态时，可以直接将上玻璃封盖11抵近被观察对象进行观察，有效增加观察效果。而且在采用双层结构时，若上玻璃封盖11受到坚硬物体碰撞破碎，则会吸收一部分应力，并阻止或减弱传递到下玻璃封盖6的碰撞力，而下玻璃封盖6和底层压力平衡液囊7依然保持压力平衡状态，即构成如上描述的单层防护结构，因此可以继续保护观察窗1的安全，同时不影响观察窗1的使用。

[0023] 当载人潜水器在大深潜环境下进行观察或航行过程中，坚硬物体可能会碰撞上玻璃封盖11也可能碰撞上玻璃封盖11的边沿，并将力传递到上层腔体结构10上，此时碰撞力会通过上层腔体结构10及上玻璃封盖11与上层腔体结构10之间的固定件分别传递到底层腔体结构5和带槽缓冲支架14，通过底层腔体结构5的变形和带槽缓冲支架14在沟槽处的折弯破坏缓冲碰撞力，减弱对连接法兰4和观察窗穿舱件3的作用力，因此图2-4这种双层防护结构不仅能保护观察窗1的安全性，还能保护观察窗穿舱件3的安全性。

[0024] 需要说明的是，在实际应用时，甚至可以采用三层、四层等结构，其结构和防护原理与上述双层防护结构类似，本领域技术人员可以在图2-4的基础上进行扩展，本申请不做限定。在防碰撞保护装置的使用过程中，由于碰撞，密封结构和压力平衡状态可能受到破坏，底层腔体100和上层腔体200可能会进入海水中，但是这种破坏仅会影响观察效果，并没有对观察窗1和观察窗穿舱件3产生损坏，有效的保护了观察窗1和观察窗穿舱件3的安全。

[0025] 以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。