CN104332078A - 单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器 - Google Patents

单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器 Download PDF

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尹汉军
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王磊
陈祥余
马利斌
姜瑛
刘涛
张美荣
胡勇
尚宪朝
侯德永
王琮
何再明
彭小佳
徐鹏飞
李丽娜
姜磊
何宁强
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Abstract

一种单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，包括：单人常压潜水装具的模拟器本体、与模拟器本体相连的中性缆，用于缠绕收放中性缆的收放绞车，与中性缆相连的水面显控室、设置在水下模拟训练的水下平台、设置在水上的水面行车、起吊装置，其中，水面行车的下面设有定滑轮，用于中性缆能够保持基本竖直状态，减小其对模拟器本体的水动力影响。本发明不仅能够使新学员掌握驾驶单人常压潜水装具的技巧及设备的操作要点，为提高海上实际作业打下基础；而且，能够节省培训时间，提高实际工作效率；同时，减少在海上作业发生危险的系数。

Description

单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器
技术领域
本发明涉及水下模拟器，尤其涉及一种单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器。
背景技术
单人常压潜水装具(Atmospheric Diving Suit，简称ADS)是一种拟人形的水下载人作业装置，该装置为水面布放方式。使用时，将一名驾驶员运送到海下作业现场，进行相关水下作业。单人常压潜水装具的内部保持一个标准大气压，在下潜过程中，无须考虑减压问题。
随着海洋资源的开发利用和关键技术的日渐成熟，单人常压潜水装具以其轻便、灵活，可现场观察、作业效率高等优点，在深海探测、援潜救生、水下应急维修等方面发挥着不可替代的作用。
随着单人常压潜水装具的应用与发展，驾驶员的综合素质、操作技能的熟练程度将直接影响作业效率与作业质量。但是，对于新驾驶员的训练，由于种种条件和因素的制约，学员还不能够经常直接到单人常压潜水装具上进行操作演练。因此，有必要设计一种单人常压潜水装具驾驶员的培训模拟器，作为一种专门针对新驾驶员的训练的水下作业模拟装置。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其作为模拟训练平台，使新学员掌握驾驶单人常压潜水装具的技巧及设备的操作要点，为提高海上实际作业打下基础。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：包括：单人常压潜水装具的模拟器本体、与模拟器本体相连、并为模拟器本体传递能源与信号的中性缆，用于缠绕收放中性缆的收放绞车，与中性缆相连、并在水面显示、作为控制中枢的水面显控室、设置在水下用于模拟训练的水下平台、设置在水上的水面行车、起吊装置，其中，水面行车的下面设有定滑轮，用于中性缆能够保持基本竖直状态，减小其对模拟器本体的水动力影响。
所述模拟器本体采用锻铝，并按照单人常压潜水装具1:1制作；模拟器本体上设有模拟人体的上肢手臂、下肢腿，其中，上肢手臂上设有活动关节，活动关节之间能够进行一定范围的旋转，以满足驾驶员手臂的摆动空间；该活动关节选用单人常压潜水装具关节进行集成；上肢手臂的前端设有机械夹持器，通过内部的人力可将机械夹持器加紧及旋转，以满足作业要求，机械夹持器采用与单人常压潜水装具一致的机械夹持器；模拟器本体的腰部装有推进器，为模拟器本体提供前进、后退、上浮和下潜三维空间的动力。
所述模拟器本体上设有观察窗，观察窗采用有机玻璃制造，为驾驶员提供足够的观察视野；模拟器本体上还设有摄像机、水下照明灯，其中，水下照明灯为摄像机提供照明；该摄像机通过光电混合缆与水面显控室相连，将摄像机的视频传送信号至水面；并由水面显控台显示水下的视频信号；模拟器本体的上躯体中间能够打开，以便驾驶员能够出、入；模拟器本体的背部位置罩有一浮力包，浮力包采用玻璃微珠制造，用于为模拟器本体提供足够的浮力；浮力包内安装有一成像声纳，用于探测远距离物体及障碍物所用。
所述中性缆在水中处于悬浮状态，用以减少其对模拟器本体的水动力影响。
所述水面显控室是由控制台、视频控制单元、监视器、显示器组成，其中，该控制台为标准机柜形式，内部嵌有工控机；该视频控制单元由视频录像机和视频分配器组成，用于对视频数据进行存储与分配，且该视频控制单元与监视器，监视器连接，用于显示视频信息，并通过中性缆与水下摄像机相连；该监视器、显示器由高亮度监视器和显示器连接组成，用于显示视频和控制信息，并用于人机交互；该工控机与显示器连接，用于显示控制信息，并显示模拟器状态信息。
所述收放绞车设置在水面，收放绞车的内部具有光电组合滑环，用于传递光、电信号及动力。
所述水下平台的内部搭载了水下照明灯和水下摄像机及用于作业的模拟作业设备。
所述水面行车，用于对模拟器本体的收放和对定滑轮的固定。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够使新学员掌握驾驶单人常压潜水装具的技巧及设备的操作要点，为提高海上实际作业打下基础；而且，能够节省培训时间，提高实际工作效率；同时，减少在海上作业发生危险的系数。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明模拟器本体的总布置图。
图3是本发明水面控制***组成图。
图中主要标号说明：
1.模拟器本体、2.中性缆、3.收放绞车、4.水面显控室、5.水下平台、6.定滑轮、7.水面行车、8.观察窗、9.水下照明灯、10.水下摄像机、11.上躯体、12.上肢手臂、13.机械夹持器、14.成像声纳、15.水下照明灯、16.浮力包、17.推进器、18.下肢腿、19.控制台、20.视频处理单元、21.监视器。
具体实施方式
如图1—图3所示，本发明包括：单人常压潜水装具的模拟器本体1、与模拟器本体1相连、并为模拟器本体1传递能源与信号的中性缆2，用于缠绕收放中性缆2的收放绞车3，与中性缆2相连、并在水面显示、作为控制中枢的水面显控室4、设置在水下用于模拟训练的水下平台5、设置在水上的水面行车、起吊装置7，其中，模拟器本体1上搭载有***设备；收放绞车3上带有可自由收放中性缆2的光电滑环；水下平台5上搭载有观察设备及模拟作业装置；水面行车7的下面设有定滑轮6，用于中性缆2能够保持基本竖直状态，减小其对模拟器本体1的水动力影响；整个模拟训练结束后可利用考评***的人机界面对驾驶员作业能力进行考评。
上述模拟器本体1采用锻铝，并按照单人常压潜水装具1:1制作；模拟器本体1设有模拟人体的上肢手臂12、下肢腿，其中，上肢手臂12上设有活动关节，活动关节之间能够进行一定范围的旋转，以满足驾驶员手臂的摆动空间要求。活动关节选用单人常压潜水装具关节进行集成。
上述上肢手臂12的前端设有机械夹持器13，通过内部的人力可将其加紧及旋转，以满足作业要求，机械夹持器采用与单人常压潜水装具一致的机械夹持器；
上述模拟器本体1的背部位置罩有一浮力包16，浮力包16采用玻璃微珠制造，用以为模拟器本体1提供足够的浮力。
上述浮力包16内安装有一成像声纳14，用于探测远距离物体及障碍物所用。
上述模拟器本体1的腰部装有有一推进器17，为模拟器本体1提供前进、后退、上浮和下潜三维空间的动力；
上述模拟器本体1上设有观察窗8，观察窗8采用有机玻璃制造，为驾驶员提供足够的观察视野；模拟器本体1上还设有摄像机、水下照明灯(9、15)，其中，摄像机10，水下照明灯(9、15)为摄像机10提供照明；该摄像机10通过光电混合缆与水面显控室4相连，将摄像机3的视频传送信号至水面；并由水面显控台5显示水下的视频信号；模拟器本体1的上躯体11中间能够打开，以便驾驶员能够出、入。
上述中性缆2在水中处于悬浮状态，用以减少其对模拟器本体1的水动力影响。
上述收放绞车3设置在水面，其内部具有光电组合滑环，用于传递光、电信号及动力，其可存储中性缆2，并可对其进行自由收放。
上述水面显控室4为整个***的动力及信号中枢。模拟器本体1在水下的工作过程可通过中性缆2传递至水面，并在水面显控室4中显示，水面工作人员可通过水面单元对模拟器本体1进行紧急控制，避免发生安全事故。
水面显控室4是由控制台19、视频控制单元20、显示器21组成，其中，控制台19为标准机柜形式，可内嵌工控机等电子设备；视频控制单元20由视频录像机和视频分配器组成，用于对视频数据进行存储与分配，且视频控制单元20与监视器，监视器21连接，用于显示视频信息，并通过中性缆与水下摄像机10相连；监视器21由高亮度监视器和显示器组成，用于显示视频和控制信息，并用于人机交互，该监视器21作为考评***的人机界面，具体数量可根据实际情况进行配置；工控机与显示器连接，用于显示控制信息，并显示模拟器状态信息。
上述水下平台5的内部搭载了水下照明灯9和水下摄像机10及用于作业的模拟作业设备，从而，对驾驶员进行作业训练模拟。
上述水面行车或水面起吊装置7，用于对模拟器本体1的收放和对定滑轮6的固定。
使用时，启动水面行车7，将模拟器本体1通过定滑轮6起吊至试验水池的水面，然后脱钩，模拟器本体1将根据自身的配重(也可操作自带的推进器)下潜至指定水深，期间依靠中性缆2进行动力和信号的中转与水面控制室4保持联系。当模拟器本体1下潜到预定位置后，驾驶员操作推进器靠近水下平台5进行相关作业，期间，水面人员可通过水下模拟作业装置自带的水下摄像机10，并通过视频指导驾驶员的操作。作业完成后，利用水面行车7或起吊装置将模拟器本体1起吊至水面的平台，驾驶员出舱完成本次训练。
上述水面行车、水面起吊装置、定滑轮、视频控制单元、工控机、监视器、显示器，为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：包括：单人常压潜水装具的模拟器本体、与模拟器本体相连、并为模拟器本体传递能源与信号的中性缆，用于缠绕收放中性缆的收放绞车，与中性缆相连、并在水面显示、作为控制中枢的水面显控室、设置在水下用于模拟训练的水下平台、设置在水上的水面行车、起吊装置，其中，水面行车的下面设有定滑轮，用于中性缆能够保持基本竖直状态，减小其对模拟器本体的水动力影响。
2.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述模拟器本体采用锻铝，并按照单人常压潜水装具1:1制作；模拟器本体上设有模拟人体的上肢手臂、下肢腿，其中，上肢手臂上设有活动关节，活动关节之间能够进行一定范围的旋转，以满足驾驶员手臂的摆动空间；该活动关节选用单人常压潜水装具关节进行集成；上肢手臂的前端设有机械夹持器，通过内部的人力可将机械夹持器加紧及旋转，以满足作业要求，机械夹持器采用与单人常压潜水装具一致的机械夹持器；模拟器本体的腰部装有推进器，为模拟器本体提供前进、后退、上浮和下潜三维空间的动力。
3.根据权利要求1或2所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述模拟器本体上设有观察窗，观察窗采用有机玻璃制造，为驾驶员提供足够的观察视野；模拟器本体上还设有摄像机、水下照明灯，其中，水下照明灯为摄像机提供照明；该摄像机通过光电混合缆与水面显控室相连，将摄像机的视频传送信号至水面；并由水面显控台显示水下的视频信号；模拟器本体的上躯体中间能够打开，以便驾驶员能够出、入；模拟器本体的背部位置罩有一浮力包，浮力包采用玻璃微珠制造，用于为模拟器本体提供足够的浮力；浮力包内安装有一成像声纳，用于探测远距离物体及障碍物所用。
4.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述中性缆在水中处于悬浮状态，用以减少其对模拟器本体的水动力影响。
5.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述水面显控室是由控制台、视频控制单元、监视器、显示器组成，其中，该控制台为标准机柜形式，内部嵌有工控机；该视频控制单元由视频录像机和视频分配器组成，用于对视频数据进行存储与分配，且该视频控制单元与监视器，监视器连接，用于显示视频信息，并通过中性缆与水下摄像机相连；该监视器、显示器由高亮度监视器和显示器连接组成，用于显示视频和控制信息，并用于人机交互；该工控机与显示器连接，用于显示控制信息，并显示模拟器状态信息。
6.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述收放绞车设置在水面，收放绞车的内部具有光电组合滑环，用于传递光、电信号及动力。
7.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述水下平台的内部搭载了水下照明灯和水下摄像机及用于作业的模拟作业设备。
8.根据权利要求1所述的单人常压潜水装具驾驶员的水下培训模拟器，其特征在于：所述水面行车用于对模拟器本体的收放和对定滑轮的固定。
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