CN2644307Y - 一种潜水装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及水下设备以及玩具技术领域，特指一种潜水装置。其技术方案为：其包括主体和螺旋推进器，螺旋推进器安装在主体上，两个对称分布在主体左右两侧的螺旋推进器通过连杆固定连接在一起，且其通过与主体铰接的连杆与主体活动连接。左右平衡臂位于主体前端，并活动连接于主体的两侧。采用这种结构后，本实用新型利用螺旋推进器产生的推力使其潜入水中或在水中前进，同时由于螺旋推进器通过连杆活动连接于主体上，故其可根据需要调节螺旋推进器偏转角度，以适应各种不同的情况。另一方面，在本实用新型的前端安装有可调节平衡的平衡臂，通过此平衡臂的扭转来保持本实用新型在水中的平衡，以使其运行更加稳定。

Description

一种潜水装置

技术领域：

本实用新型涉及水下设备以及玩具技术领域，特指一种潜水装置。

背景技术：

1962年，荷兰物学家在英国建造了一艘潜水船，此船体由木框架包裹牛皮构成，船体内装有羊皮囊。向囊里注水，船体就潜入水下3至5米的深度，把皮囊内的水排除船外，船便浮出水面，这种潜水船被认为是潜水艇的雏形。现在潜水艇的工作原理仍与上述潜水船的原理相同。目前的潜水艇上设置有水柜，当潜水船主水柜注满水后，潜艇的重量大于其所受的浮力，潜艇开始由水面潜入水下；当潜艇利用压缩空气将主水柜中的水排出，其所受的浮力大于潜艇的重力时，潜艇就由水中浮起至水面。目前的潜艇，其主要用于军事领域，而较少用于普通民众当中，因为采用这种工作原理制作的潜艇，结构复杂，操控烦琐，并且造价昂贵。但是随着社会和科学的发展，各种娱乐设施都不断推出更具趣味性、观赏性、科学性的产品，并开始向水下观赏、探险设施发展，为了简化结构，降低生产成本，人们设计出采用其他结构制造的具有潜水功效的潜水装置。

中国专利号为：ZL 90104018发明专利文件的说明书中提出了一种“潜水游艇”的装置，见附图1，此潜水游艇是由浮筒011、潜水舱012、连接甲板和平行四边形铰链式拉杆的压力潜浮装置013组成，其中两个细长圆桶形的浮筒011分列两侧并通过连接甲板连接，浮筒011的前端呈劈锥体形，后端分别装有两个直流电机及螺旋推进器015，潜水舱012位于两个浮筒011的中间，其下部外壳呈流线型船体，上部为可密闭的圆柱形透明舱；在两个浮筒011与潜水舱012之间分别垂直安装有两组金属制成的平行四边形铰链式拉杆的压力潜浮装置013，这套潜浮装置013的铰链式拉杆的上端安装在浮筒011的外壁，其下端则与潜水舱012的船体下部固定连接。此潜水游艇利用浮筒011漂浮在水面上，并可在水面航行。潜水舱012潜入水中是利用平行四边形铰链式拉杆的压力潜浮装置013实现的，其利用液压缸014推动平行四边形铰链式拉杆展开，从而推动潜水舱012潜入水下，达到潜水的目的。这种潜水游艇，虽然通过比较简单的结构实现了潜水舱012潜水的目的，但是，我们可以看出，这种装置其整体并不具有潜水的效果，当潜水舱012潜入水中后，浮筒011仍漂浮在水面。故这种潜水游艇并没有从真正意义上实现潜水。

中国专利号为：ZL 96112523.3的发明专利文件说明书中提出了一种“水翼式潜水船”的装置，其是在潜水船的下面安装若干水翼，水翼的上表面为吸力面，下表面为压力面，当潜水船在水中前进时，水翼上表面将受到水流对其产生的一个向下的压力，利用此压力来克服潜水船的浮力，从而达到下潜的目的。当潜水船降低行船速度或停止行船时，水翼所受压力减少或消失，潜水船浮出水面。这种结构的潜水船结构简单，但是其最大的缺点就是：潜水船的下潜需要一定的速度，当速度不够时其就将浮起，这使得这种潜水船的适用范围相对狭窄，机动性差。

在中国专利申请号为：96122141.0的专利公开文件的说明书中记述了一种使舰船下潜的方法，其是在船体上安装一个作为动力驱动的螺旋桨，此螺旋桨垂直安装在潜水艇上，并使螺旋桨垂直于水面，正转时，产生向下的推力，利用此推力使潜水艇克服自身所受到的浮力，潜入水中。但螺旋桨停止转动或其提供的推力不足以克服船体所受浮力时，潜水艇浮起。市面上出售的一种可潜水的玩具正是利用了这种方法。见附图2，这种可潜水的玩具主要包括一个船体021，在船体02 1的两侧对称固定有一个螺旋推进器022，且螺旋推进器022与水平面呈一定的夹角，即当其转动时可以产生一个向前与向下的推力，利用螺旋推进器022产生的推力，船体021将可实现下潜与前进的目的。这种产品，结构简单，其深受消费者喜爱，但是我们也可看出，由于其自身结构的特点，导致其存在以下不足：当船体021运行时，如果左右两侧的螺旋推进器022产生的推力大小不是完全一直，或者船体021本身存在左右两侧不平衡时，船体021在行进时将发生倾斜式的偏转行进，偏离预定的轨道，甚至在水中翻转。同时由于螺旋推进器022是固定在船体上的，其产生推力的方向是一致不变的，见附图3，这是本产品在水中的行进路线图，由于螺旋推进器022在将产生向前与向下方向的力，故船体021的下潜路线为一条抛物线I。其很难有所改变，即使出现异常状况也无法调整，使用范围相当有限。而且由于这种产品在出厂时各种机构的参数已经固定，其只能在一定条件下的环境使用。我们知道物体所受浮力与承载其的液体的密度有关，当液体的密度较大时，其所受到的浮力也较大，故当将此产品放置在密度较大的液体内使用时，其很可能出现螺旋推进器022产生的向下的推力小于整个玩具所受到的浮力，导致产品无法下潜的情况。

另外，还有一些专利文件中公布了一些关于潜水艇技术文件，例如：专利号为ZL 91207608.9、ZL 96231691.1等专利说明书中都提出过一些方案，但是这些方案所涉及的潜水装置结构过于复杂，不适合于民用或者用于玩具产品等方面。

发明内容：

本实用新型的目的旨在克服上述产品之缺点，提供一种结构简单，并可根据实际情况作出相应调节的潜水装置。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：其包括主体和螺旋推进器，螺旋推进器安装在主体上，两个对称分布在主体左右两侧的螺旋推进器通过连杆固定连接在一起，且其通过与主体铰接的连杆同主体活动连接。

左右平衡臂位于主体前端，并活动连接于主体的两侧。

采用这种结构后，本实用新型利用螺旋推进器产生的推力使其潜入水中或在水中前进，同时由于螺旋推进器通过连杆活动连接于主体上，故其可根据需要调节螺旋推进器偏转角度，以适应各种不同的情况。另一方面，在本实用新型的前端安装有可调节平衡的平衡臂，通过此平衡臂的扭转来保持本实用新型在水中的平衡，以使其运行更加稳定。

附图说明：

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

图1是现有一种潜水装置的结构示意图；

图2是现有另一种潜水装置的结构示意图；

图3是图2所述潜水装置的运动示意图；

图4是本实用新型主视结构示意图；

图5是本实用新型俯视结构示意图；

图6是本实用新型受力分析图；

图7是本实用新型使用状态一的结构示意图；

图8是本实用新型使用状态二的结构示意图；

图9是本实用新型使用状态三的结构示意图；

图10是本实用新型使用状态一的结构示意图；

图11是本实用新型平衡臂使用状态二的结构示意图。

具体实施方式：

见附图4、5，本实用新型主要包括：主体1、螺旋推进器2和平衡臂3，主体1为一具有流线型曲面的密闭体，其中螺旋推进器2和平衡臂4分别安装在主体1的前后两端。

本实用新型中共包括两个螺旋推进器2，这两个螺旋推进器2位于主体1尾部，并对称分布在主体1左右两侧。螺旋推进器2通过连杆3固定连接在一起，且其通过与主体1铰接的连杆3同主体1连接。其中连杆3卡嵌在主体1的尾部，而左右螺旋推进器2固定在连杆3的两端。在安装时应注意，此两个螺旋推进器2应保持在同一水平位置，并与水平面的交角相同。

左右平衡臂4位于主体1前端，并铰接于主体1的两侧。平衡臂4为具有多节铰接的连杆，使得平衡臂4可通过转动调整主体1在水中的平衡。另外在平衡臂4末端设有可夹持物件的夹具41，此夹具41的作用为：当平衡臂4产生的力矩不足以或难以达到较好的平衡效果时，可在夹具41上夹持一个其他物件，以增加其力矩，使主体1达到一个稳定的平衡。为了保证主体1的平衡，在主体1上表面之重心之处设置有一空气包11或固定一个密度较小的泡沫塑胶等物质。此空气包11用于调整本实用新型的所受浮力大小，其应使本实用新型在静止状态下可漂浮于水面上，并且本实用新型大部分应浸没于水面之下，以便于螺旋推进器2可在水中转动。而此空气包11的位置应位于主体1上表面重心位置处，这样空气包产生的浮力可平衡整个装置，确保本实用新型在运行时不会发生偏转。

本实用新型主要依靠螺旋推进器2产生的推力使其下潜，见附图6，螺旋推进器2与水平面夹角为a(0≤a≤90°)，其产生的推力为f，则此推力f在水平方向上的分力为f*cosa，其在竖直方向上的分力为f*sina，由于螺旋推进器2已经选定，故推力f的数值为常数，水平方向与竖直方向上分力大小的改变只能依靠a大小的改变。当a增大时，f在水平方向上的分力f*cosa将逐渐变小至零，其在竖直方向上的分力f*sina将逐渐增大至f；当a减小时，f在水平方向上的分力f*cosa将逐渐增大至f，其在竖直方向上的分力f*sina将逐渐变小至零。由此，使用者可根据需要来调整螺旋推进器2与水平方向夹角的大小，从而改变本实用新型下潜的推力。下面通过具体实施例说明本实用新型几种不同的工作状态。见附图7，此时a大小为零，f在水平方向上的分力f*cosa最大，其数值为f；而f在竖直方向上的分力为零，即此时当螺旋推进器2开动以后，本实用新型将在水面水平前进，并不下潜。见附图8，增大a，f在水平方向上的分力f*cosa将逐步减小；而f在竖直方向上的分力逐步增大，当竖直方向的分力刚好等于其所受浮力的大小时，此时当螺旋推进器2开动以后，本实用新型将一方面在水面水平前进，另一方面将开始匀速下潜，即此时的下潜速度最慢。见附图9，a继续增大，f在水平方向上的分力f*cosa继续变小，其数值逐步趋近于零；而f在竖直方向上的分力将逐步达到最大，即f*sina趋近于f，即此时当螺旋推进器2开动以后，本实用新型将快速下潜。当螺旋推进器2停止运动后，本实用新型将由水中浮出。

对于改变螺旋推进器2与水平面夹角a，可采用以下方式来实现：首先可直接旋转螺旋推进器2，改变其与主体1之间的夹角，从而到达改变螺旋推进器2与水平面夹角a，如见附图7、8、9，其次可改变平衡臂4在垂直平面上的角度。见附图10，由于空气包11的存在，当本使用放置在水中时，其整体是以空气包11为一个平衡基点的，当平衡臂4在垂直平面上的角度发生改变以后，其将打破整个装置在垂直面上的平衡，例如当平衡臂4一边产生的力矩增大后，整个装置将以空气包11为基点逆时针偏转一定的角度，以使整个装置在水中达到新的平衡，此时螺旋推进器2与水平面夹角a也将相应的产生一定的改变，反之亦然。在调节中应注意直接旋转螺旋推进器2，螺旋推进器2与水平面夹角a改变的幅度较大，而通过转动平衡臂4的方式调节螺旋推进器2与水平面夹角a改变的幅度较小。故可采用两种方式共同调节的方式共同改变螺旋推进器2与水平面夹角a。

上述说明仅仅针对调节本实用新型在竖直平面上的平衡，下面将详细说明本实用新型如何调节在水平面上的平衡。通常当本实用新型在竖直平面以及水平面上都达到平衡时，整个装置在运行时将比较稳定，不会出现偏转或翻转等异常问题。但在实际使用当中经常会出现此类情况，例如当本实用新型在水平面上无法保持平衡时，会导致位于主体1两侧的螺旋推进器2不处于同一水平面上，这样当其开始工作时，两侧的螺旋推进器2将对整个装置产生一个偏转力矩，使得本实用新型在运行过程中发生偏转。为了克服这个问题，本实用新型设置了可多向转动的平衡臂4，通过调节平衡臂4来平衡整个装置。见附图11，空气包11仍为整个装置的基点，当本实用新型向右倾时，可适当转动左边的平衡臂4，使其向左伸展，以增大整个装置向左偏转的力矩；或者适当转动右边的平衡臂4，使其向左缩回，以减小整个装置向右偏转的力矩，达到重新平衡整个装置的目的。

另外，当平衡臂4产生的力矩不足以或难以达到较好的平衡效果时，可在夹具41上夹持一个其他零件，以增加其力矩，使主体1达到新的平衡。

本实用新型为了增加趣味性，可采用红外遥感技术控制本实用新型运作。

总之，相对与目前同类的产品，本实用新型具有可调节性，其可适应各种不同的情况，并且可通过调节平衡来保持本实用新型在水中的平衡，以使其运行更加稳定。

Claims (7)

1、一种潜水装置，包括：主体(1)和螺旋推进器(2)，螺旋推进器(2)安装在主体(1)上，其特征在于：两个对称分布在主体(1)左右两侧的螺旋推进器(2)通过连杆(3)固定连接在一起，且其通过与主体(1)铰接的连杆(3)与主体(1)活动连接。

2、根据权利要求1所述的一种潜水装置，其特征在于：主体(1)上表面之中心点之处设置有一调节整个装置浮力的空气包(11)。

3、根据权利要求2所述的一种潜水装置，其特征在于：此空气泡(11)也可为密度较小的泡沫塑胶。

4、根据权利要求1所述的一种潜水装置，其特征在于：螺旋推进器(2)位于主体(1)尾部。

5、根据权利要求1所述的一种潜水装置，其特征在于：主体(1)为一具有流线型曲面的密闭体。

6、根据权利要求1～5所述的一种潜水装置，其特征在于：左右平衡臂(4)位于主体(1)前端，并铰接于主体(1)的两侧。

7、根据权利要求6所述的一种潜水装置，其特征在于：平衡臂(4)为具有多节铰接的连杆，且在平衡臂(4)末端设有可夹持物件的夹具(41)。

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