深海载人潜水器足式运动控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种深海载人潜水器足式运动控制装置，包括足靴，所述足靴内部安装足式控制器，所述足式控制器的结构为：包括密封箱体，所述密封箱体的顶部通过开槽圆柱头螺钉安装顶盖，位于密封箱体内部安装有间歇齿轮传动机构和弹簧自复位机构；由潜航员的双脚来控制ADS的运动，完全替代了手控器所起的作用，其优点是能够充分利用人体能动性，实现ADS的运动和作业工具的同时操作，其次能解放潜航员双手，双手可以专心用于操作作业工具，能够极大的提高作业效率，同时也解决了设计过程中手部操作装置过于密集的缺点，优化了设备集成与布置方案。

【技术实现步骤摘要】
深海载人潜水器足式运动控制装置
本专利技术涉及水下工程
，尤其是一种深海载人潜水器足式运动控制装置。
技术介绍
单人常压潜水装具，是20世纪70年代初研制成的，由专用的吊放设备和脐带沉放。这种潜水器外部可承受作业水深的压力，内部保持一个大气压，潜水员不必经受下潜加压和上升减压的过程。这种潜水器配有摄影、录像设备和各种简单的专用机械工具。它的第一代产品的型号叫吉姆(JIM),后来不断得到改进，研制成一些新的型号,如：萨姆（SAM）型、HARDSUITTM型和ADS2000型等。它们都是体动型，即依靠操作者的体力在水底行走和作业。上述各种装具经济效益显著，在海洋开发事业和潜艇救援领域，特别是在深海油气田生产中深受欢迎，已经取代一部分饱和潜水作业。单人常压潜水器工作深度一般为200～400米，目前最大工作深度为600米，最新的设计深度为1524米。我国于八十年代后期研制成功QSZ-I型单人常压潜水系统，工作深度300米。QSZ-I型没有配备推进器，四肢采用球形关节，操作员以常压状态进入水下，以观察为主，依靠自身体力行走，作业能力有限。通过不断的改进和完善后，又于90年代中期成功研制出QSZ-II型单人常压潜水系统，工作深度也是300米。它在QSZ-I型基础上增加了四个螺旋桨推进器，水下电视和传感器等，并改善了计算机控制系统，使潜水员在水下的活动更加方便、快捷，潜水员在水下的活动半径可达50米。它既可用作观察型载人潜器，也可用作观察型ROV，通过水下作业夹持器，水下作业工具进行相关作业。单人常压潜水装具(以下简称ADS)是一个仿人形的水下作业系统，主要由装具本体、中继站(TetherManagementSystem,TMS)和水面布放回收系统(LaunchandRecoverySystem,LARS)三大系统组成的。实际使用过程中，当工作母船到达作业区域后，水面布放回收系统通过铠装缆将中继站（里面携带ADS）布放到水下预定作业深度，中继站内的中性缆收放绞车通过中性缆对ADS进行布放与回收。因此，ADS实际的活动区域为以中继站为球心，以中性缆长度为半径的球形空间。中继站隔离了水面母船的升沉和摇荡对装具的影响，提高了装具的抗流能力。ADS凭借自身携带的推进器动力系统，可以实现灵活操控，从而进入某些特定区域，并能胜任原来只有潜水员才能完成的水下作业任务。其中，铠装缆是水面吊放装置和中继站之间的承重缆，既能承受中继站、常压潜水服的重力，又能将ADS的水下工作状态、动作信号传送到水面中央控制室的监控器中进行监控；中性缆是中继站和单人常压潜水装具之间的零浮力连接电缆，向潜水装具供电，并传输视频信号、声纳信号、控制信号以及潜水员与水面通讯的音频信号。ADS作为一种载人的水下作业装具，如何灵活方便地驾驶和作业是一项非常关键的技术。本专利技术应用于由螺旋桨推进的ADS，当ADS在水下作业时，需要由潜航员操纵控制器实现前进后退、转向和上浮下潜等动作。在传统方案中，ADS要完成这些动作需要通过内部的手控器来实现，但是除此之外潜航员还需要操作ADS的末端作业工具，这些动作任务都需要潜航员的双手完成，双手负荷大，操作繁琐，效率低下，而且不能够满足许多需要双手配合作业的操作。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中手控器操作不便的缺点，提供一种结构合理的深海载人潜水器足式运动控制装置，从而采用足式控制器，由潜航员的双脚来控制ADS的运动，完全替代了手控器所起的作用，其优点是能够充分利用人体能动性，实现ADS的运动和作业工具的同时操作，其次能解放潜航员双手，双手可以专心用于操作作业工具，能够极大的提高作业效率，同时也解决了设计过程中手部操作装置过于密集的缺点，优化了设备集成与布置方案。本专利技术所采用的技术方案如下：一种深海载人潜水器足式运动控制装置，包括足靴，所述足靴内部安装足式控制器，所述足式控制器的结构为：包括密封箱体，所述密封箱体的顶部通过开槽圆柱头螺钉安装顶盖，位于密封箱体内部安装有间歇齿轮传动机构和弹簧自复位机构；所述间歇齿轮传动机构的结构为：包括位于密封箱体中部的安装板，所述安装板前端固定有旋转电位计，所述旋转电位计的输出端通过联轴器安装电位计轴，所述电位计轴穿过安装板并通过螺母和轴用弹性挡圈安装小齿轮，位于小齿轮前部的电位计轴上还固定有支板，所述支板与安装板之间通过支撑杆支撑连接，还包括与小齿轮啮合的齿轮片；所述弹簧自复位机构的结构为：包括承重传动轴，所述承重传动轴的两端通过滑动轴承支承于密封箱体上，所述承重传动轴的后端与齿轮片连接，所述承重传动轴的前端套置有弹簧支座，所述弹簧支座前后的承重传动轴上分别固定有前限位支架和后限位支架，两根传动销轴突出弹簧支座部分分别与前限位支架和后限位支架内部的凹耳配合连接，所述弹簧支座的外圆周安装扭力弹簧，还包括定位螺钉，所述定位螺钉分别与后限位支架和前限位支架凸出的凹耳配合连接，并与安装板紧固；所述承重传动轴的两端连接脚踏板。作为上述技术方案的进一步改进：所述承重传动轴的截面成六角形结构，所述弹簧支座中部开有六角通孔，与承重传动轴过盈配合；齿轮片的结构为：包括齿轮片本体，所述齿轮片本体的一端设置有与小齿轮啮合的轮齿，所述齿轮片本体的右端开有六角形孔；所述脚踏板中部对称安装有接触开关；所述脚踏板的摆动角度为18°。本专利技术的有益效果如下：（1）本专利技术结构紧凑、合理，操作与使用方便，为载人潜水器提供运动控制信号，潜航员提供动力，弹簧自复位机构提供回复力，经间歇齿轮机构传动后驱动旋转电位计往复运动。接触开关固定在脚踏板上，由潜航员触碰后输出开关量。上层处理器采集旋转电位计的位移信息和接触开关的开关量信息，经过一定的控制算法处理后输出载人潜水器的运动控制信号。（2）本专利技术所述弹簧自复位机构设计巧妙，能够实现顺时针和逆时针两个方向的旋转，且在两个旋转方向上都能实现自动复位的功能。（3）本专利技术设计时充分考虑足靴内部空间狭窄的特点，采用间歇齿轮机构，能够有效缩小足控器尺寸，减轻重量，从而满足空间布置及重量指标要求。（4）本专利技术承重传动轴和电位计轴分别采用一根六角型材加工而成，轴上零部件内孔均为六角形，不必额外开键槽，简化了整套轴系，轴上零部件的设计可以做到相对小巧紧凑，适合空间狭小的足靴。（5）本专利技术在ADS足控器两侧上还布置有两只接触开关，这样两个足控器和两只接触开关可以输出上浮、下潜、前进、后退、左转和右转六个控制信号，完全满足了ADS的操纵控制需求。（6）本专利技术克服了传统手控器在ADS应用上的缺点，彻底解放了ADS驾驶员的双手，可以让驾驶员在驾驶ADS的同时利用双手完成相应的作业，提高了ADS的作业效率和作业范围。（7）本专利技术具有很高的推广应用价值，装置的尺寸、功能易于扩展，可以在许多空间狭小、手动操纵不方便的装置上可以得到应用。（8）本专利技术可应用于单人常压潜水装具以及各种载人潜水器，尤其可应用于内部空间狭窄、需要进行精细作业的单人常压潜水装具。附图说明图1为本专利技术的应用图。图2为本专利技术足式控制器的主视图。图3为本专利技术足式控制器的内部结构图。图4为本专利技术齿轮片的结构示意图。图5为本专利技术弹簧自复位机构的结构示意图。其中：1、足靴；2、足式控制器；3、开槽圆柱头螺钉；4、顶盖；5、密封箱体；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深海载人潜水器足式运动控制装置，其特征在于：包括足靴（1），所述足靴（1）内部安装足式控制器（2），所述足式控制器（2）的结构为：包括密封箱体（5），所述密封箱体（5）的顶部通过开槽圆柱头螺钉（3）安装顶盖（4），位于密封箱体（5）内部安装有间歇齿轮传动机构和弹簧自复位机构（16）；所述间歇齿轮传动机构的结构为：包括位于密封箱体（5）中部的安装板（10），所述安装板（10）前端固定有旋转电位计（12），所述旋转电位计（12）的输出端通过联轴器安装电位计轴（11），所述电位计轴（11）穿过安装板（10）并通过螺母和轴用弹性挡圈安装小齿轮（9），位于小齿轮（9）前部的电位计轴（11）上还固定有支板（8），所述支板（8）与安装板（10）之间通过支撑杆（7）支撑连接，还包括与小齿轮（9）啮合的齿轮片（13）；所述弹簧自复位机构（16）的结构为：包括承重传动轴（15），所述承重传动轴（15）的两端通过滑动轴承（17）支承于密封箱体（5）上，所述承重传动轴（15）的后端与齿轮片（13）连接，所述承重传动轴（15）的前端套置有弹簧支座（25），所述弹簧支座（25）前后的承重传动轴（15）上分别固定有前限位支架（23）和后限位支架（26），两根传动销轴（22）突出弹簧支座（25）部分分别与前限位支架（23）和后限位支架（26）内部的凹耳配合连接，所述弹簧支座（25）的外圆周安装扭力弹簧（24），还包括定位螺钉（14），所述定位螺钉（14）分别与后限位支架（26）和前限位支架（23）凸出的凹耳配合连接，并与安装板（10）紧固；所述承重传动轴（15）的两端连接脚踏板（6）。...

【技术特征摘要】
1.一种深海载人潜水器足式运动控制装置，其特征在于：包括足靴（1），所述足靴（1）内部安装足式控制器（2），所述足式控制器（2）的结构为：包括密封箱体（5），所述密封箱体（5）的顶部通过开槽圆柱头螺钉（3）安装顶盖（4），位于密封箱体（5）内部安装有间歇齿轮传动机构和弹簧自复位机构（16）；所述间歇齿轮传动机构的结构为：包括位于密封箱体（5）中部的安装板（10），所述安装板（10）前端固定有旋转电位计（12），所述旋转电位计（12）的输出端通过联轴器安装电位计轴（11），所述电位计轴（11）穿过安装板（10）并通过螺母和轴用弹性挡圈安装小齿轮（9），位于小齿轮（9）前部的电位计轴（11）上还固定有支板（8），所述支板（8）与安装板（10）之间通过支撑杆（7）支撑连接，还包括与小齿轮（9）啮合的齿轮片（13）；所述弹簧自复位机构（16）的结构为：包括承重传动轴（15），所述承重传动轴（15）的前后两端头通过滑动轴承（17）支承于密封箱体（5）上，所述承重传动轴（15）的后端与齿轮片（13）连接，所述承重传动轴（15）的前端部套置有弹簧支座（25），所述弹簧支座（25）前后的承重传动轴（15）...

【专利技术属性】
技术研发人员：古浪，曲文新，王磊，马岭，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○二研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32