CN103466061A - 常压潜水装具仿人形耐压躯体结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种常压潜水装具仿人形耐压躯体结构，由观察窗、上肢结构、躯体结构、下肢结构装配组成仿人形的耐压密封躯体，为潜水员提供常压环境及符合人机工程学的内部空间；将球形结构应用于躯体、隔套结构中，使耐压能力增强，重量减轻；上肢结构、下肢结构中采用不同角度球形隔套与旋转关节的组合，成为可在人力驱动下完成各种动作的符合人体上、下肢外形的机构；在上肢结构、躯体结构、下肢结构中设置调节环，以适应不同身高、肢长的潜水员；躯体结构各部分之间采用卡箍和斜面设计，实现躯体结构的开启与关闭，方便拆装以及人员通过腰部进出；鞋筒与鞋掌采用装配式连接，将脚鞋结构分为两个部件进行制造，实现机加工制造，更方便足部控制踏板安装。

Description

常压潜水装具仿人形耐压躯体结构

技术领域

本发明涉及民用类深海装备，具体涉及应用于单人常压潜水装具（Atmospheric Diving Suit）的本体结构***。

背景技术

常压潜水装具是一种仿人形深海载人水下作业***，该***能在潜水时保持潜水员处在常压环境中，潜水时间不受限制，也不存在减压造成的生理问题。潜水员直接到达作业现场进行观察，并可操纵推进器在水中航行，也可依靠自身体力在水下着陆行走，并能通过潜水员上肢力量带动潜水装具上肢机构一起运动，这样借助相关水下作业工具，潜水员就能完成复杂的水下作业。

对于此类潜水装具，为提供装具内部的常压环境，及符合人机工程学的内部空间，仿人形的耐压密封躯体结构就至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种常压潜水装具仿人形耐压躯体结构，为潜水员提供装具内部的常压环境以及符合人机工程学的内部空间。

本发明的技术方案如下：

常压潜水装具仿人形耐压躯体结构，由观察窗、上肢结构、躯体结构以及下肢结构组成；

所述上肢结构包括与人体手臂相匹配的、结构相同的左上肢结构和右上肢结构，左上肢结构和右上肢结构分别包括由上至下顺序连接的旋转关节、大臂隔套、旋转关节、大臂下隔套、旋转关节、肘上隔套、旋转关节、肘下隔套、手臂调节环、旋转关节以及手球，各部件之间通过的圆截面的尼龙棒连接，通过密封圈密封；所述上肢结构通过最外侧的旋转关节上的外螺纹与躯体结构连接，通过密封圈密封；所述大臂隔套、大臂下隔套、肘上隔套、肘下隔套为球壳结构；所述各旋转关节具有不同的通径；所述手臂调节环的长度可调；所述手球上预留有作业工具安装孔；

所述躯体结构包括由上至下顺序连接的上躯体、推进器安装环、躯体调节环以及下躯体；所述上躯体包括相互贯通的头部区域球形壳体、躯体部分球形壳体以及腰部区域圆柱壳段，所述头部区域球形壳体的球径小于躯体部分球形壳体的球径；所述头部区域球形壳体上开孔，与观察窗连接；所述躯体部分球形壳体上开孔，通过螺纹与上肢结构连接；所述下躯体包括相互贯通的球形壳体和圆柱壳段，所述球形壳体的裆部开孔，通过螺纹与下肢结构连接，所述裆部开孔处具有加强结构；所述躯体调节环的高度可调；上躯体和推进器安装环之间、推进器安装环和躯体调节环之间、躯体调节环和下躯体之间设有密封圈以及卡箍；所述卡箍与上躯体、推进器安装环、躯体调节环以及下躯体的接触面是匹配的斜面，卡箍通过卡箍螺母和螺栓固定在斜面上，所述卡箍螺母和螺栓之间设有卡箍垫；

所述下肢结构包括与人体下肢相匹配的、结构相同的左下肢结构和右下肢结构，左下肢结构和右下肢结构分别包括由上至下顺序连接的大腿隔套、大腿调节环、旋转关节、膝上隔套、旋转关节、膝下隔套、旋转关节、小腿调节环、鞋筒以及鞋面，各部件之间通过圆截面的尼龙棒连接，通过密封圈密封；所述下肢结构通过大腿隔套上的外螺纹与躯体结构连接，通过密封圈密封；所述大腿隔套、膝上隔套、膝下隔套为球壳结构；所述各旋转关节具有不同的通径；所述大腿调节环与小腿调节环的长度可调；所述鞋筒与鞋掌采用装配式连接。

其进一步的技术方案为：所述上躯体的后颈及腰部开设有用于设备与管路布置的穿舱开孔。

本发明的有益技术效果是：

1）通过观察窗、上肢结构、躯体结构、下肢结构装配组成了的仿人形的耐压密封躯体，为潜水员提供了常压环境及符合人机工程学的内部空间。

2）充分利用耐压能力最强的球形结构应用于躯体、隔套等结构设计中，使结构耐压能力增强，重量减轻。

3）上肢结构，下肢结构中采用不同角度球形设计隔套，通过与旋转关节的组合，成为一种可以在人力驱动下的完成弯曲、伸直、旋转的符合人体上、下肢外形的机构。

4）在上肢结构、躯体结构、下肢结构分别设置了手臂调节环、躯体调节环、大腿调节环、小腿调节环，实现了仿人形耐压躯体结构能够适应不同身高、上下肢长度的潜水员。

5）卡箍与上躯体、推进器安装环、躯体调节环、下躯体是匹配的斜面设计，只需松紧螺栓即可实现躯体结构的开启与关闭，拆装方便，同时也方便人员通过腰部进出。

6）鞋筒与鞋掌采用装配式连接，将脚鞋结构分为两个部件进行制造，可实现机加工制造，而不需要采用铸造的方式得到，足部控制踏板更方便安装。

本发明附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的左视图。

图3是上肢结构的示意图。

图4是图3的I处放大图。

图5是躯体结构的示意图。

图6是图5的A-A剖视图。

图7是图6的II处放大图。

图8是下肢结构的示意图。

图9是图8的A-A剖视图。

图10是图9的III处放大图。

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。

如图1和图2所示，本发明的常压潜水装具仿人形耐压躯体结构由观察窗100、上肢结构101、躯体结构102、下肢结构103四类结构装配组成。由于各结构均是耐压密封设计，故整体结构也能够抵抗外界水压，从而形成内部常压的仿人形耐压密封结构，结构金属材料采用锻铝。其中观察窗100为通用设计，本发明不包含观察窗100的设计。

如图3和图4所示，上肢结构101由五只通径不同的旋转关节1，一只大臂隔套2，一只大臂下隔套3，一只肘上隔套4，一只肘下隔套5，长度可调的手臂调节环6，手球7组成。手球7上预留作业工具安装孔8。旋转关节1为现有技术，在专利US6725464、US4903941等文献中均有说明，旋转关节1仅作为上肢结构101的配件，本发明不包含旋转关节1的设计。

上肢结构101通过最上方的旋转关节1的外螺纹9与躯体结构102连接，通过密封圈10实现密封。上肢结构101的各部件之间通过的圆截面的尼龙棒11进行连接，密封圈12实现密封。隔套承受的水压往往很高，设计中利用球形结构耐压能力最强的特点，使用球壳结构作为隔套主体，按照需要的角度和通径来确定连接盘面的位置与直径。

通过不同角度、不同通径的球形隔套将五只旋转关节1连接起来，形成与人体手臂相匹配的上肢机构101，通过人体手臂的运动，带动上肢结构101的运动，能实现弯曲、伸直、旋转等人体手臂能实现的各种动作。同时设置手臂调节环6，通过安装不同数量的手臂调节环6实现上肢结构长度可调，以适应不同手臂长度潜水员的需求。

如图5、图6和图7所示，躯体结构102由上躯体13、推进器安装环18、高度可调的躯体调节环19、下躯体20组成。通过螺纹21与上肢结构101连接，通过螺纹22与下肢结构103连接。躯体结构102的各部件之间通过密封圈23实现密封，通过卡箍17进行连接。卡箍17通过卡箍螺母15和螺栓16固定在上躯体13、推进器安装环18、躯体调节环19、下躯体20的连接处，卡箍螺母15和螺栓16之间设有卡箍垫14。推进器安装环18与上躯体13紧固在一起，使用时不进行拆装。由于卡箍17与上躯体13、推进器安装环18、躯体调节环19、下躯体20的接触面是匹配的斜面24，在拧紧螺栓16时，卡箍17往内径方向均匀收缩，从而卡箍通过斜面24提供压紧力，卡箍17卡住的上、下两部件被紧固；当松开螺栓16后，卡箍17自动松开，卡箍17卡住的上下两部件脱开。通过打开躯体结构102上、下部分的卡箍17，然后吊起上躯体部分，人员即可从躯体结构102的腰部进出。

上躯体13采用两球壳体相贯的设计，头部区域球径小，躯体部分球径大，而在腰部区域采用圆柱壳段的设计；由于球壳体与圆柱壳承压能力强，这样使得上躯体13的耐压能力得到提高，壁厚得到减小重量减轻。同样，下躯体20采用球壳体结合圆柱壳段的设计方式，并在裆部开孔处进行加强，使下躯体20结构耐压能力更强，重量更轻。同时配备不同高度的躯体调节环19，通过安装不同高度与不同数量躯体调节环能19调节躯体的高度，以适应不同身高潜水员的需要。穿舱开孔布置在上躯体12后颈及腰部，有利于设备与管路的布置。

如图8、图9和图10所示，下肢结构103由三只不同通径的旋转关节1，一只大腿隔套25，长度可调的大腿调节环26，一只膝上隔套27，一只膝下隔套28，长度可调的小腿调节环29，鞋筒30，鞋面31组成。旋转关节1为现有技术，在专利US6725464、US4903941等文献中均有说明，旋转关节1仅作为下肢结构103的配件，本发明不包含旋转关节1的设计。

下肢结构103通过大腿隔套25上的外螺纹32与躯体结构102连接，通过密封圈33实现密封。下肢结构103的各部件之间通过圆截面的尼龙棒34进行连接，密封圈35实现密封。与上肢结构101的隔套设计相同，下肢结构103设计中使用球壳结构作为下肢结构103的隔套主体，按照需要的角度和通径来确定连接盘面的位置与直径。

通过不同角度、不同通径的球形隔套将三只旋转关节1连接起来，形成与人体下肢相匹配的下肢机构103，通过人体下肢的运动，带动下肢结构103的运动，能够实现弯曲、伸直、小角度旋转等动作。同时设置大腿调节环26与小腿调节环29，通过安装不同数量的调节环，实现下肢结构103长度可调，以适应不同下肢长度潜水员的需求。鞋筒30与鞋掌31采用装配式连接，将脚部结构分为两个部件进行制造，可实现机床加工，而不需要采用铸造的方式得到。同时，也更便于安装鞋掌31内部的控制踏板。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，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基本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。

Claims (2)

1.一种常压潜水装具仿人形耐压躯体结构，其特征在于：由观察窗（100）、上肢结构（101）、躯体结构（102）以及下肢结构（103）组成；

所述上肢结构（101）包括与人体手臂相匹配的、结构相同的左上肢结构和右上肢结构，左上肢结构和右上肢结构分别包括由上至下顺序连接的旋转关节、大臂隔套（2）、旋转关节、大臂下隔套（3）、旋转关节、肘上隔套（4）、旋转关节、肘下隔套（5）、手臂调节环（6）、旋转关节以及手球（7），各部件之间通过的圆截面的尼龙棒（11）连接，通过密封圈密封；所述上肢结构（101）通过最外侧的旋转关节上的外螺纹与躯体结构（102）连接，通过密封圈密封；所述大臂隔套（2）、大臂下隔套（3）、肘上隔套（4）、肘下隔套（5）为球壳结构；所述各旋转关节具有不同的通径；所述手臂调节环（6）的长度可调；所述手球（7）上预留有作业工具安装孔（8）；

所述躯体结构（102）包括由上至下顺序连接的上躯体（13）、推进器安装环（18）、躯体调节环（19）以及下躯体（20）；所述上躯体（13）包括相互贯通的头部区域球形壳体、躯体部分球形壳体以及腰部区域圆柱壳段，所述头部区域球形壳体的球径小于躯体部分球形壳体的球径；所述头部区域球形壳体上开孔，与观察窗（100）连接；所述躯体部分球形壳体上开孔，通过螺纹与上肢结构（101）连接；所述下躯体（20）包括相互贯通的球形壳体和圆柱壳段，所述球形壳体的裆部开孔，通过螺纹与下肢结构（103）连接，所述裆部开孔处具有加强结构；所述躯体调节环（19）的高度可调；上躯体（13）和推进器安装环（18）之间、推进器安装环（18）和躯体调节环（19）之间、躯体调节环（19）和下躯体（20）之间设有密封圈以及卡箍（17）；所述卡箍（17）与上躯体（13）、推进器安装环（18）、躯体调节环（19）以及下躯体（20）的接触面是匹配的斜面（24），卡箍（17）通过卡箍螺母（15）和螺栓（16）固定在斜面（24）上，所述卡箍螺母（15）和螺栓（16）之间设有卡箍垫（14）；

所述下肢结构（103）包括与人体下肢相匹配的、结构相同的左下肢结构和右下肢结构，左下肢结构和右下肢结构分别包括由上至下顺序连接的大腿隔套（25）、大腿调节环（26）、旋转关节、膝上隔套（27）、旋转关节、膝下隔套（28）、旋转关节、小腿调节环（29）、鞋筒（30）以及鞋面（31），各部件之间通过圆截面的尼龙棒（34）连接，通过密封圈密封；所述下肢结构（103）通过大腿隔套（25）上的外螺纹与躯体结构（102）连接，通过密封圈密封；所述大腿隔套（25）、膝上隔套（27）、膝下隔套（28）为球壳结构；所述各旋转关节具有不同的通径；所述大腿调节环（26）与小腿调节环（29）的长度可调；所述鞋筒（30）与鞋掌（31）采用装配式连接。

2.根据权利要求1所述常压潜水装具仿人形耐压躯体结构，其特征在于：所述上躯体（12）的后颈及腰部开设有用于设备与管路布置的穿舱开孔。

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