一种载人作业潜水器启闭门装置的制作方法

本发明涉及载人作业潜水器技术领域，尤其是一种载人作业潜水器启闭门装置。

背景技术：

载人作业潜水器是一种作业型的载人潜水器，其可以运载科学家和工程技术人员进入深海，利用载人作业潜水器上搭载的遥控潜器完成各种海洋科学考察任务，开展深海探矿、海底高精度地形测量、可疑物探测和捕获等工作。

在载人作业潜水器航行过程中为了尽可能减小遥控潜器对本体水动力的影响，通常在设计之初，就将缆控潜器布置在艇体的线型内，以减小航行过程中的艇体阻力。当载人作业潜水器航行到预定海域，需要执行水下作业任务时，常需要将缆控潜器处的轻外壳进行打开，并通过升降平台将缆控潜器顶出艇体线型外，以便于缆控潜器顺利出舱。因此需要通过一套自动启闭门装置将该处的轻外壳自动打开和关闭。然而如图1所示，由于载人作业潜水器横截面形状类似于梯形，其顶部具有一定长度的平直段，铰链式翻折开启方式虽然结构及驱动形式简单，但在开启后，如图2所示，突出过大，产生较大的迎流阻力，若发生意外情况启闭门无法关闭，则有可能对整个载人作业潜器13的航行安全构成威胁。滑移式开启方式可沿潜器纵向开启，可以有效规避流体动力方面存在的隐患，但是，如图3所示滑移式开启方式需要在顶部布置滑动轨道，而该轨道占用了部分顶部空间，阻止了升降平台的顶升通道，无法将缆控潜器顶出线型；其次，滑动轨道对使用环境和安装精度均具有较高要求，载人作业潜器在大深度海水中工作时，艇体结构变形较大，从而引起滑动轨道的严重变形，导致轻外壳无法开启和关闭；最后，滑移式启闭门开启后会占用纵向相邻空间，要求其相邻位置的门必须处于关闭状态，这一特点限制了这种方式不适用于并列且位于中间位置的门使用。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种载人作业潜水器启闭门装置，从而针对轻外壳起闭门的特殊形状采用舷侧和顶部分体式开启形式，利用连杆机构和简单的驱动及控制方式实现舷侧启闭功能，避免了开启后突出过大和滑动轨道使用带来的一系列问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种载人作业潜水器启闭门装置，包括侧边门，所述侧边门内侧两端分别安装有第一侧边门连杆，所述第一侧边门连杆的下部铰接有第一联动杆，所述第一联动杆的头部铰接第二联动杆，所述第二联动杆的头部铰接第三联动杆；位于侧边门的顶部设置有顶部门，所述顶部门的底面两端均安装有第一顶部门连杆和第二顶部门连杆，所述第一顶部门连杆的中间通过铰链与第三联动杆连接；还包括驱动液压缸，所述驱动液压缸的输出端与第一侧边门连杆固定；所述侧边门内侧两端还安装有第二侧边门连杆。

其进一步技术方案在于：

所述第一侧边门连杆上设置有四个铰接点。

所述第二侧边门连杆和第二顶部门连杆均成“l”型结构。

第一侧边门连杆配合固定于相邻横肋板上相应位置处的第一限位块进行关闭限位。

第二侧边门连杆配合固定于相邻横肋板上相应位置处的第二限位块进行开启限位。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，载人作业潜器舷侧启闭门装置针对启闭门的特殊形状采用侧边门和顶部门分体设计，开启后的启闭门仍与潜器纵向保持平行且与潜器线型保持较高的贴合度，避免了不规则启闭门开启后突出线型过大的问题，更有利于开启后潜器航行安全。

本发明中的舷侧启闭门装置全部采用连杆机构，连杆间全部采用铰链方式进行连接，仅需在铰链处作简单防护即可保证机构的可靠性，有效避免了滑动轨道、丝杆以及齿轮等精密传动零件在深海复杂的环境中的使用。

本发明中的舷侧启闭门装置开启后不会影响到升降平台的顶升通道，并且不会对相邻位置启闭门产生干涉，不影响相邻位置门的开启。

本发明中的舷侧启闭门装置采用上述的侧边门机构、联动机构和顶部门的组合形式，仅需单个液压缸或两个同步液压缸作为其驱动装置，可有效简化启闭门的驱动及控制系统，具有更高的系统可靠性，并可根据需要灵活调整。

本发明主要应用于载人作业潜水器，用于舷侧轻外壳的启闭，建立遥控潜器的进出通道。

附图说明

图1为本发明载人作业潜水器外轮廓横剖示意图。

图2为本发明载人作业潜水器铰链式翻折开启方式示意图。

图3为本发明载人作业潜水器滑移式开启方式示意图。

图4为本发明舷侧启闭门装置示意图(关闭状态)。

图5为本发明舷侧启闭门装置示意图(打开状态)。

图6为本发明的舷侧启闭门装置横向视图。

图7为本发明的舷侧启闭门装置原理图。

图8本发明的舷侧启闭门装置联动机构几何关系图。

其中：1、侧边门；2、顶部门；3、第一侧边门连杆；4、第二侧边门连杆；5、第一顶部门连杆；6、第二顶部门连杆；7、第一联动杆；8、第二联动杆；9、第三联动杆；10、驱动液压缸；11、第一限位块；12、第二限位块；13、载人作业潜水器。

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4-图8所示，本实施例的载人作业潜水器启闭门装置，包括侧边门1，侧边门1内侧两端分别安装有第一侧边门连杆3，第一侧边门连杆3的下部铰接有第一联动杆7，第一联动杆7的头部铰接第二联动杆8，第二联动杆8的头部铰接第三联动杆9；位于侧边门1的顶部设置有顶部门2，顶部门2的底面两端均安装有第一顶部门连杆5和第二顶部门连杆6，第一顶部门连杆5的中间通过铰链与第三联动杆9连接；还包括驱动液压缸10，驱动液压缸10的输出端与第一侧边门连杆3固定；侧边门1内侧两端还安装有第二侧边门连杆4。

第一侧边门连杆3上设置有四个铰接点。

第二侧边门连杆4和第二顶部门连杆6均成“l”型结构。

第一侧边门连杆3配合固定于相邻横肋板上相应位置处的第一限位块(11)进行关闭限位。

第二侧边门连杆4配合固定于相邻横肋板上相应位置处的第二限位块(12)进行开启限位。

本发明的具体结构为：

第一侧边门连杆3具有四个铰接点，第二联动杆8和第二顶部门连杆6为具有三个铰接点的异形连杆；为避免与固定构件间的干涉，第二侧边门连杆4和第二顶部门连杆6为“l”型连杆，其余杆均为直杆；驱动液压缸10可根据启闭门长度、设计刚度及驱动力设计要求选择单边或双边安装图4和图5所示为单边安装。

其中第一侧边门连杆3和第二侧边门连杆4下端与相邻强横肋板固定铰接于a、d两点，上端与侧边门1铰接；第一顶部门连杆5中间铰链和第二顶部门连杆6下端与相邻强横肋板固定铰接于m、q两点，上端与顶部门2铰接；第二联动杆8中间铰链与相邻强横肋板固定铰接于j点，其左端与第三联动杆9下端铰接，右端与第一侧边门连杆3上端铰接。第一联动杆7下端与第一侧边门连杆3上的h点铰接，第三联动杆9上端与第一顶部门连杆5下端铰接。驱动液压缸10缸体下端与相邻强横肋板固定铰接于f点，活塞端与第一侧边门连杆3上的e点铰接。第一限位块11和第二限位块12固定安装于相邻强横肋板。

如图7所示，可根据功能将开启机构分为三部分：侧边门开启机构、顶部门开启机构和联动机构。

一、第一侧边门连杆3、侧边门1和第二侧边门连杆4构成平行四边形机构abcd或近似的四边形机构abcd；驱动液压缸10作用在第一侧边门连杆3e点，与四边形机构abcd共同构成侧边门开启机构。侧边门的关闭限位通过第一限位块11对第一侧边门连杆3的限位实现，开启限位通过第二限位块12对第二侧边门连杆4的限位实现。

二、第一顶部门连杆5mn边、顶部门2、第二顶部门连杆6构成平行四边形机构mnpq，第一顶部门连杆5ml边与第三联动杆9铰接与l点。第一顶部门连杆5、顶部门2、第二顶部门连杆6共同构成顶部门开启机构。

三、第一侧边门连杆3ah段、第一联动杆7与第二联动杆8ji边构成反平行四边形机构ahij或近似的一般四边形机构ahij；第二联动杆8jk边、第三联动杆9和第一顶部门连杆5lm边构成平行四边形机构jklm。第一侧边门连杆3、第一联动杆7与第二联动杆8共同构成联动机构。

其几何关系如图7所示，ah′、i′jk′和ml′为完全开启状态下ah、ijk和ml的位置。

其中若采用反平行四边形机构形式，则联动机构具备如下几何关系：ah＝ji、ah//ji′、ah′//ji且hi必须与ak连线存在交点。若采用近似反平行四边形机构形式，则联动机构需满足ah′//ji且hi必须与ak连线存在交点，ah与ji长度根据角度β适当选取。

启闭装置关闭状态通过第一限位块11进行限位。开启过程，驱动液压缸10收缩，通过e点活动铰链带动第一侧边门连杆3绕固定铰链a逆时针旋转，侧边门遵循四边形abcd机构的运动规律开启，直至第二侧边门连杆4到达第二限位块12所设定的限位；与此同时第一侧边门连杆3上h点处活动铰链带动第一联动杆7运动，根据上述联动机构几何关系及反平行四边形机构ahij或近似的一般四边形机构ahij运动规律，第一联动杆7将会带动第二联动杆8绕固定铰链j顺时针旋转；根据平行四边形机构jklm的运动特性，第二联动杆8的jk端将带动第一顶部门连杆5绕固定铰链m顺时针同步旋转，同理顶部门2遵循平行四边形机构mnpq的运动规律在第一顶部门连杆5mn端的带动下顺时针开启。根据上述联动机构几何关系顶部门2开启角度与侧边门1开启角度相同若联动机构采用近似反平行四边形形式则两开启角度不同。

启闭装置完全开启状态通过第二限位块12进行限位。关闭过程为开启过程的反过程。

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。