一种可变焦的深海载人潜水器观察窗的制作方法

本发明涉及载人潜水器技术领域，尤其是一种可变焦的深海载人潜水器观察窗。

背景技术

深海装备在海洋资源开发中具有举足轻重的地位，近年来，我国深海装备取得长足发展，其中“蛟龙号”和“深海勇士号”载人潜水器是先进深海装备和技术的重要代表。

如果把载人潜水器比作一个人的话，水下观察窗就相当于载人潜水器的眼睛，是当前海洋探索研究非常重要的工具之一，科学家和工程技术人员正是通过观察窗进行水下现场观察。第一，科学家可以通过观察窗观察最真实的深海的生物环境，对深海科考具有重要的意义；第二，工程技术人员可以通过观察窗更便捷的操作机械手，使用功能较好的观察窗更利于指导作业系统的操作。但现阶段的观察窗的视线也仅限于附近很近的区域，无法对远处的环境进行细致观察，功能性不够优良。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种可变焦的深海载人潜水器观察窗，将双透镜可变焦系统引入水下观察窗，极大的增强了观察窗的使用功能。

本发明的技术方案如下：

一种可变焦的深海载人潜水器观察窗，该观察窗包括观察窗基座、外观察窗透镜、内透镜套筒以及内观察窗透镜，外观察窗透镜采用耐压玻璃制成；观察窗基座固定在深海载人潜水器上，观察窗基座开设有与外观察窗透镜的尺寸相匹配的通孔，通孔周围包括向深海载人潜水器的内部凸起的围壁，外观察窗透镜设置在观察窗基座的通孔中，观察窗基座的围壁上开设螺纹结构；内透镜套筒的侧壁开设有螺纹结构，内透镜套筒通过第一开口端套设在观察窗基座的围壁上，内透镜套筒与观察窗基座的围壁的螺纹结构相匹配并进行螺纹连接；内观察窗透镜设置在内透镜套筒的第二开口端，内观察窗透镜的主光轴与外观察窗透镜的主光轴在同一直线上；在内透镜套筒与观察窗基座的围壁之间的螺纹转动的过程中，内透镜套筒带动内观察窗透镜沿着主光轴靠近或远离外观察窗透镜进行调焦。

其进一步的技术方案为，内透镜套筒包括内透镜外套筒和内透镜内套筒，内透镜外套筒的第一开口端开设有第一螺纹结构、第二开口端开设有第二螺纹结构，内透镜内套筒侧壁开设有螺纹结构；内透镜外套筒上的第一螺纹结构与观察窗基座的围壁的螺纹结构匹配，内透镜外套筒通过第一开口端套设在观察窗基座的围壁上并通过螺纹连接进行紧固，内透镜外套筒上的第二螺纹结构与内透镜内套筒上的螺纹结构匹配，内透镜内套筒通过第一开口端套设在内透镜外套筒的第二开口端，内观察窗透镜设置在内透镜内套筒的第二开口端。

其进一步的技术方案为，观察窗基座的围壁顶端开设有外螺纹，内透镜外套筒内部包括相贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的尺寸与观察窗基座的围壁的外径尺寸相匹配，内透镜外套筒在第一腔体的侧壁开设内螺纹形成第一螺纹结构；第二腔体的尺寸小于等于观察窗基座的围壁的内径尺寸，内透镜外套筒在第二腔体的侧壁开设内螺纹形成第二螺纹结构；内透镜内套筒的外径尺寸与内透镜外套筒的第二腔体的尺寸相匹配，内透镜内套筒的侧壁开设外螺纹。

其进一步的技术方案为，内观察窗透镜与内透镜套筒可拆卸连接。

其进一步的技术方案为，观察窗设置在深海载人潜水器的底部，内观察窗透镜的主光轴竖直向下，则内透镜套筒的第二开口端的内壁还包括凸出的限位卡槽，内观察窗透镜设置在限位卡槽上方，内观察窗透镜在重力作用下卡接在限位卡槽处。

本发明的有益技术效果是：

1、本申请公开了一种可变焦的深海载人潜水器观察窗，首创性的将双透镜可变焦系统引入水下观察窗，极大的增强了观察窗的使用功能，可远观，可近查，增强观察窗使用功能，螺纹旋转变焦的方式简单可靠易行，能方便稳定的对焦。

2、为了配合深海载人潜水器内部有限的空间，该观察窗中的内透镜套筒采用内外套筒复合结构，使得在不占用深海载人潜水器太多内部空间的基础上就能获得较大的调焦范围，以得到较好的调焦观察效果，同时各部件采用螺纹结构连接，装卸方便，在不使用时可以将内透镜套筒和内观察窗透镜取下收纳，并利用螺纹堵头连接观察窗基座，起到保护观察窗外透镜的效果。

3、内观察窗透镜与内透镜套筒进行可拆卸的连接，该观察窗可以配备不同放大倍率的内观察窗透镜，使用时可以根据观察使用需求更换内观察窗透镜，以适应不同的观察环境和观察需求。

附图说明

图1是本申请公开的可变焦的深海载人潜水器观察窗的一种结构图。

图2是本申请公开的可变焦的深海载人潜水器观察窗的另一种结构图。

图3是本申请的观察窗另一种结构中内透镜套筒与内观察窗透镜连接部分的三维结构剖视图。

图4是本申请的观察窗另一种结构的三维结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种可变焦的深海载人潜水器观察窗，常用于深海载人潜水器艏艉部观察窗，请参考图1，整个观察窗包括观察窗基座10、外观察窗透镜20、内透镜套筒30以及内观察窗透镜40。其中，外观察窗透镜20与海水接触，需要承受海水压力，因此外观察窗透镜20采用耐压玻璃制成，比如采用环氧树脂玻璃制成；内观察窗透镜40位于深海载人潜水器内部，不需要承受海水压力，因此由普通玻璃制成即可。

观察窗基座10固定在深海载人潜水器的耐压外壳50上，观察窗基座10也需要承受海水压力，因此也需要采用耐压材料制成，比如采用与深海载人潜水器的耐压外壳50相同的耐压材料制成。观察窗基座10开设有与外观察窗透镜的尺寸相匹配的通孔，该通孔周围包括向深海载人潜水器的内部凸起的围壁11，外观察窗透镜20设置在观察窗基座10的通孔中。观察窗基座10与深海载人潜水器的耐压外壳50之间，以及观察窗基座10的通孔与外观察窗透镜20之间都需要做水密处理，本申请对这一部分不作详细描述。

内透镜套筒30的第一开口端的开口尺寸与观察窗基座10的围壁11的尺寸相匹配，且观察窗基座10的围壁11上开设螺纹结构，内透镜套筒30的侧壁也开设有螺纹结构，两者的螺纹结构也相匹配，也即：内透镜套筒30的第一开口端的开口尺寸与观察窗基座10的围壁11的外径尺寸匹配，且观察窗基座10的围壁11开设外螺纹、内透镜套筒30的侧壁开设内螺纹；或者，内透镜套筒30的第一开口端的开口尺寸与观察窗基座10的围壁11的内径尺寸匹配，观察窗基座10的围壁11开设内螺纹、内透镜套筒30的侧壁开设外螺纹。无论采用何种结构，内透镜套筒30通过第一开口端套设在观察窗基座10的围壁11上，两者通过螺纹结构进行螺纹连接。内观察窗透镜40设置在内透镜套筒30的第二开口端，内观察窗透镜40的主光轴与外观察窗透镜30的主光轴在同一直线上，如图1所示。内透镜套筒30可以利用螺纹结构相对观察窗基座10转动，在螺纹转动过程中，内透镜套筒30带动内观察窗透镜40沿着主光轴靠近或远离外观察窗透镜20实现调焦。

在采用图1所示的结构时，利用外观察窗透镜20和内观察窗透镜40进行调焦的调焦范围与内透镜套筒30相对观察窗基座10的转动距离有关，而内透镜套筒30相对观察窗基座10的转动距离与观察窗基座10的围壁11有关，因此为了获得较大的调焦范围，必须将观察窗基座10的围壁11做得较长，但深海载人潜水器内部的空间较为有限，若观察窗基座10的围壁11做得过长则会影响深海载人潜水器内部空间的正常使用，因此受限于这一应用场景，本申请中的内透镜套筒30通常会采用复合结构，以基于较短的观察窗基座10的围壁11实现较大的调焦范围，在不影响深海载人潜水器内部空间的正常使用的基础上获得较好的调焦观察效果。请参考图2，复合结构的内透镜套筒30包括内透镜外套筒31和内透镜内套筒32，内透镜外套筒31的第一开口端开设有第一螺纹结构，内透镜外套筒31上的第一螺纹结构与观察窗基座10的围壁11的螺纹结构匹配，内透镜外套筒套通过第一开口端套设在观察窗基座10的围壁11上并通过螺纹连接进行紧固。内透镜外套筒31的第二开口端开设有第二螺纹结构，内透镜内套筒32侧壁开设有螺纹结构，内透镜外套筒31上的第二螺纹结构与内透镜内套筒32上的螺纹结构匹配，内透镜内套筒31通过第一开口端套设在内透镜外套筒32的第二开口端，内观察窗透镜40设置在内透镜内套筒31的第二开口端。进一步的，内透镜外套筒31和内透镜内套筒32的具体结构可以参考图2，内透镜外套筒31两个开口端的开口尺寸不同，其内部包括相贯通的第一腔体311和第二腔体312，第一腔体311的尺寸与观察窗基座10的围壁11的外径尺寸相匹配，内透镜外套筒31在第一腔体311的侧壁开设内螺纹形成第一螺纹结构，第二腔体312的尺寸小于等于观察窗基座10的围壁11的内径尺寸，内透镜外套筒31在第二腔体312的侧壁开设内螺纹形成第二螺纹结构，也即内透镜外套筒31的第一开口端大于第二开口端的开口尺寸；内透镜内套筒32两个开口端的开口尺寸通常相同，且内透镜内套筒32的外径尺寸与内透镜外套筒31的第二腔体312的尺寸相匹配，内透镜内套筒32的侧壁开设外螺纹。观察窗基座10的围壁11顶端开设有外螺纹。深海载人潜水器中的潜航员在使用该观察窗时，将内透镜外套筒31通过第一开口端套设在观察窗基座10的围壁11上，两者之间通过螺纹连接进行紧固，围壁11的顶端卡接在内透镜外套筒31内部两个腔体形成的平台上，内透镜内套筒32通过第一开口端套设在内透镜外套筒31的第二腔体中，内透镜外套筒31与观察窗基座10固定在一起，内透镜外套筒31可以利用螺纹结构相对内透镜外套筒31转动，从而相对观察窗基座10转动，以实现调焦。

进一步可选的，内观察窗透镜40并不是固定在内透镜套筒30上，而是可拆卸的设置在内透镜套筒30上，其可拆卸设置方式有多种，比如：在内透镜套筒30的第二开口端的内壁设置橡胶密封圈，内观察窗透镜40的边缘卡接在橡胶密封圈处，由于橡胶密封圈具有可塑性，因此内观察窗透镜40可以轻松的拆卸和安装；再比如，内观察窗透镜40包括外壳，通过外壳可以安装在内透镜套筒30的第二开口端；设置方式有很多种，本申请不一一赘述。更为特殊的，在实际应用场景中，本申请的观察窗通常是垂直向下开设在深海载人潜水器的底部的，外观察窗透镜20和内观察窗透镜40的主光轴竖直向下，则内观察窗透镜40与内透镜套筒30的可拆卸连接方式可以为：内透镜套筒30的第二开口端的内壁还包括凸出的限位卡槽33，请参考图3示出的内透镜套筒30与内观察窗透镜40相连的三维结构剖视图以及图4示出的整个观察窗的三位结构剖视图，在内透镜套筒30采用复合结构时，限位卡槽33位于内透镜内套筒32的第二开口端，内观察窗透镜40设置在限位卡槽33上方，内观察窗透镜40在重力作用下竖直向下，限位卡槽33对其限位从而将内观察窗透镜40卡接在限位卡槽33处，由于内观察窗透镜40只是放置在限位卡槽33上，因此可以取下。需要说明的是，图3和图4为了清楚示意限位卡槽33的结构，因此将整个结构上下反向设置，本领域技术人员可以明白的是，图3和图4中实际应当是内观察窗透镜40处于最上方。无论采用何种结构，由于内观察窗透镜40和内透镜套筒30之间是可拆卸连接的，因此可以准备若干个不同放大倍率的内观察窗透镜40，根据观察使用需求进行更换。

另外，在本申请中，观察窗基座10、内透镜外套筒31和内透镜内套筒32之间都是采用螺纹连接的，因此在观察完成后，潜航员可以将内透镜外套筒31和内透镜内套筒32拆卸下，使用与观察窗基座10的围壁12尺寸相匹配的螺纹堵头连接观察窗基座10的围壁11，起到保护外观察窗透镜20的效果。

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。