專利名稱：下潛式同步動力潛水器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種潛水器，特別是一種能為潛水員連續(xù)有效提供動力與氧氣的潛水器。
目前，公知的潛水器大致可分為三類，一類是攜氧式潛水器;一類是通氣式潛水器;另一類是動力潛水器。攜氧式潛水器，即是潛水員在潛水時背負一個給氧瓶，為潛水員在水下作業(yè)提供氧氣，這種潛水器主要有兩個缺點一是受給氧瓶體積的限制，一般一次攜氧量也很有限，另外罐裝氧氣也很不方便，二是不能為潛水員在水下活動提供動力。通氣式潛水器，即是潛水員在潛水時所需要的氧氣是通過通氣管來實現(xiàn)的，它有兩種形式1、船只通氣式潛水器，這種潛水器是依靠船只與潛水員相連的通氣管來為潛水員提供氧氣的，它主要有兩個缺點一是由于潛水員在潛水時離不開船只，因而活動范圍就有很大的局限性，二是不能為潛水員在水下的活動提供動力。2、抽氣式潛水器，這種潛水器主要由浮子，通氣管和抽氣筒三部分組成，潛水時，浮子漂浮在水面上，抽氣筒隨人體潛入水中，潛水員利用腿部的力量抽動抽氣筒中的活塞時，空氣就從浮子進入通氣管，為潛水員提供氧氣，歐洲專利EP-0297416AI披露的就是這種潛水器，它主要有兩上缺點一是潛水員在水下抽氣有一定的困難，二是不能為潛水員在水下的活動提供動力。動力潛水器，即是潛水員在潛水時除了背負一個給氧瓶外，還背負一個動力裝置，為潛水員在水下的活動提供動力，美國專利US-4779554、US-3415221和US-4467742所披露的就是這類潛水器。US-4779554所披露的潛水器，是一個裸露的背負裝置，它與一個自戴式潛水呼吸用具裝置配套使用，在潛水員背部的兩側各安裝一個靠電池供電的馬達推進裝置，以提高潛水員在水下活動的靈活性，協(xié)助潛水員調整行進方向與下垂度，它主要有兩個缺點一是受給氧瓶體積的限制，一般一次攜氧量也很有限，另外罐裝氧氣也很不方便，二是由于動力馬達推進裝置是靠電池供電，功率和電能都有很大的局限性，況且電池充電也很不方便，不能為潛水員的行進提供有效的動力。US-3415221所披露的潛水器，是在潛水員的胸部安有一動力裝置，與背負自戴式潛水呼吸裝置配套使用，動力裝置中安有發(fā)動機、空壓機、推進器等裝置，發(fā)動機可以是電池帶動的馬達，也可以是燃燒發(fā)動機，它能為潛水員在水下活動提供動力，它主要有兩個缺點一是受給氧瓶體積的限制，一般一次攜氧量也很有限，二是由于動力推進裝置是靠電池供電，所以功率和電能都有很大的局限性，況且充電也很不方便，既使是用燃燒發(fā)動機提供動力，由于燃燒所用的氧氣是靠給氧瓶提供的，所以動力源也具有很大的局限性，不能為潛水員連續(xù)有效的提供動力。US-4467742所披露的潛水器，是一個靠電池供電的動力推進裝置與自戴式潛水呼吸裝置配套使用的潛水器，它主要有兩個缺點一是受給氧瓶體積的限制，一般一次攜氧量也很有限，另外，罐裝氧氣也很不方便，二是由于動力推進裝置是靠電池供電的，所以功率和電能都有很大的局限性，況且充電也很不方便，因此也就不能為潛水員有效的提供動力。
本發(fā)明的目的是提供一種潛水器，它能長時間連續(xù)有效的為潛水員在水下的活動提供動力與氧氣。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的解決方案是在潛水員的胸部配戴一個安有發(fā)動機、空壓機、發(fā)電機和推進器的動力裝置，這個動力裝置通過一個連為一體的進排氣管與漂浮在水面上的浮子相連，且與大氣直接相通。工作時，漂浮在水面上的浮子與潛水中的動力裝置隨潛水員一起同步運動，通過與大氣直接相通的進氣管連續(xù)不斷的為發(fā)動機的燃燒和人體的呼吸提供空氣，通過與大氣直接相通的排氣管連續(xù)不斷的將發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的廢氣排向大氣。發(fā)動機一方面帶動空壓機和發(fā)電機工作，一方面帶動推進器轉動，為潛水員在水下的活動提供有效的動力。空壓機通過與大氣直接相通的進氣管從大氣中連續(xù)不斷的吸入空氣，同時又轉換成帶有一定壓力的空氣，為潛水員在有深水壓力的條件下提供呼吸所必須的氧氣。發(fā)電機發(fā)出來的電能除了用于為發(fā)動機點火外，還用于為潛水員提供照明。
在這個動力裝置的前部，還安有一個操縱把，用于控制整個潛水器的工作。在操縱把的端部通過一個連接管與潛水員配戴的頭盔貯氣箱相連，以實現(xiàn)為潛水員的呼吸平穩(wěn)的供氣。
在上述解決方案中，由于發(fā)動機的燃燒和人體呼吸所需要的氧氣都是從大氣中直接獲得的，再加上本發(fā)明還采取了一些輔助保障措施，所以，就較好地解決了為潛水員長時間連續(xù)有效提供動力與氧氣的問題，為潛水員提供了一種較理想的動力潛水工具。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。


圖1是本發(fā)明的外部結構及工作示意圖。
圖2是浮子的結構圖。
圖3是浮力緩沖體的結構圖。
圖4是通氣管的橫斷圖。
圖5是通氣管接頭的結構圖。
圖6是動力箱的外部結構圖。
圖7是動力箱內(nèi)部結構主視圖。
圖8是動力箱內(nèi)部結構府視圖。
圖9是動力箱內(nèi)部結構左視圖。
圖10是浮力斷路器的結構圖。
圖11是操縱把的結構與工作原理圖。
圖12是頭盔的外部結構圖。
圖13是脫離插頭及插座的結構圖。
圖14是呼吸咀的結構示意圖。
圖15是劃水狀態(tài)示意圖。
圖16是裝箱后的外形圖。
在圖1所示的本發(fā)明的外部結構及工作示意圖中，浮子(1)與通氣管(2)的上端相連，經(jīng)過浮力緩沖體(9)后，通氣管的下端分成了進氣管(23)和排氣管(26)，分別從動力箱(3)的兩側與動力箱相接，動力箱的上方安有腿帶(7)和肩帶(8)，動力箱的前方安有一個操縱把(4)，并通過一個連接管(5)與頭盔(6)相連。工作時浮子始終漂浮在水面上，它與潛入水中的動力箱同步運動，動力箱上安有發(fā)動機、空壓機、發(fā)電機和推進器，發(fā)動機燃燒和空壓機所需要的空氣，由浮子托起且直通大氣的進氣管直接提供，發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的廢氣由浮子托起且直通大氣的排氣管直接排向大氣。發(fā)動機一方面帶動空壓機和發(fā)電機工作，另一方面還帶動推進器轉動，為潛水員在水下的活動提供強有力的動力?？諌簷C產(chǎn)生的壓縮空氣，通過操縱把中的管路及連接管送入頭盔貯氣箱，為潛水員提供帶有一定壓力的空氣。發(fā)電機發(fā)出來的電能，除了一部分用于為發(fā)動機點火外，還通過操縱把中的導線及連接管中的導線為頭盔上的照明燈供電，同時也通過通氣管中的導線為浮子上的工作指標燈供電。
在圖2所示的浮子的結構圖中，浮子蓋的中部用固定螺絲(13)將進氣口軟管(12)的下端固定，上端安有防水帽(11)和工作指示燈(10)，后部用固定螺絲(18)將排氣口彎管(17)固定，前下部安有通氣管螺絲(20)，箱體的旁側安有箱蓋鎖緊扣(19)，在箱體的尾部還安有擺桿(14)、擺軸(15)和擺體(16)。浮子是一個帶蓋的硬質船形箱體，它一方面起到托起進排氣管通向大氣的作用，同時也起到盛裝物品的作用，潛水時可將潛水員的衣物放在箱內(nèi)，不潛水時可將潛水器的全部部件都裝入箱內(nèi)，以便于攜帶。工作時，浮子始終漂浮在水面上，它與人體同步運動，一般在波浪的沖擊下，它會產(chǎn)生擺與傾斜，為了確保通氣的暢通無阻，使通氣口始終露出水面上，在箱體的尾部設置了由擺桿、擺軸和擺體所構成的通氣保護裝置，擺桿的上端與進氣口軟管的上端相連，擺桿的下端與擺體相連，擺桿可繞擺軸擺動，由于擺體的質量較大，進氣口軟管的質量較小，在地球引力的作用下，擺體始終垂直向下，而進氣口軟管始終豎直向上，所以，無論浮子怎樣傾斜，進氣口始終會露出水面，既使浮子發(fā)生了翻倒，進氣口也會露出水面，因而就能確保通氣管的暢通無阻。進氣口軟管上方的防水帽，是一個傘形帽，用于防止雨水及濺起的浪花襲入管內(nèi)。防水帽上面的工作指標燈，既能發(fā)光又能反光，用于潛水作業(yè)的工作指示，以防船只靠近對潛水員的人身安全構成威協(xié)。進氣口軟管的下端插入浮子內(nèi)，但它與浮子內(nèi)的進氣管并不直接相接，而是錯開一個位置，以防萬一有水襲入時，不會流水通氣管內(nèi)，而是流入浮子的箱體內(nèi)。排氣口彎管是一個開口向后的U形管，發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣由它排向大氣，它的U形彎能有效的阻止水從管口襲入管內(nèi)。通氣管螺絲是一個能將通氣管分成進氣管與排氣管功能的固定螺絲，分開后的進排氣管在浮子箱體內(nèi)各自行走。
在圖3所示的浮力緩沖體的結構圖中，浮體(21)包圍在通氣管(2)的外部并連為一體。浮力緩沖體是一個半漂浮的管狀體，浮力略大于重力，當有波浪襲來時，由于浮子的浮力很大，浮子一般會隨著波浪上下浮動，而浮力緩沖體由于浮力和體積都較小，所以，當有波浪襲來時它就會浸沒在水中，而保持高程基本不變，因而也就不能牽動通氣管上下動動而影響潛水員在水下的正?；顒樱苡行У钠鸬骄彌_的作用。
在圖4所示的通氣管的橫斷圖中，通氣管的管壁(22)包圍著進氣管(23)和排氣管(26)，進氣管和排氣管用隔片(25)隔開，在管壁中有導線(24)通過。通氣管是一個浮力與重力相等的軟質管，它可由一段或若干段組成，它的上端通過浮力緩沖體與浮子相連，下端與動力箱相連。
在圖5所示的通氣管接頭結構圖中，通氣管(2)的外部安有固定螺絲(27)。通氣管接頭是一個首尾相接的結構，將通氣管的尾部插入首部中，用固定螺絲擰緊即成為封閉的一體管。
在圖6所示的動力箱的外部結構圖中，進氣管(23)和排氣管(26)從動力箱(3)的兩側進入箱體內(nèi)，箱體上方安有腿帶(7)，肩帶(8)和充氣劃水板(28)，在箱體的旁側開有水循環(huán)孔(29)，安有操縱把(4)，尾部安有推進器(30)，推進器的外部安有安全欄(31)，推進器的旁側設有抗扭矩葉輪(32)。動力箱是一個硬質船形箱體，它上面的充氣劃水板是一個可移位安裝的劃水板，平時它安放在動力箱體的上面，當潛水員需要在水面上劃行時，將劃水板充氣后安放在動力箱的前部位置，以減小替水員劃行的阻力，提高劃行速度。水循環(huán)孔分為進水孔和出水孔，位于箱體的同側，一前一后，與外面的水相通，用于帶走發(fā)動機產(chǎn)生的高熱。推進器是一個螺旋漿式的推進器，為了保證人體與推進器葉片的安全，在推進器的外部設有網(wǎng)狀的安全欄，推進器傳動軸還帶動一個安裝在箱體尾部的抗扭矩輪，以抵抗推進器旋轉所產(chǎn)生的扭矩，從而保證潛水器的引駛具有良好的方向性(與穩(wěn)定性)。
在圖7、8、9所示的動力箱內(nèi)部結構圖中，發(fā)電機(35)、發(fā)動機(33)、空壓機(34)、變速箱(36)同軸線順次安裝在動力箱的底部，并用固定螺絲(53)固定在箱體上，變速箱的上部是離合器(37)，變速箱的后面安有密封結(41)，密封結的上部安有浮力斷路器(42)，動力箱上部的兩側安有油箱(39)，后上部安有起動機(38)，在變速箱的兩側還裝有蓄電池(40)，發(fā)動機氣缸的進氣口與進氣管(23)相接，排氣口與排氣管(26)相接，空壓機氣缸的進氣口與空壓機進氣管(45)相接，并與進氣管(23)相通，空壓機氣缸的排氣口與壓氣管(46)相接，在壓氣管的管路上開有針芯孔(47)，發(fā)動機和空壓機氣缸產(chǎn)生的高熱用充滿其周圍的循環(huán)水(48)冷卻，離合器拉桿(43)安裝在離合器的后部，油門拉桿(44)安裝在發(fā)動機上，在動力箱的前部還設有一個沉浮室(49)，沉浮室的底部開有通水孔(50)，上部安有充全閥(51)和放氣閥(52)。工作時，起動機靠蓄電池供電首先起動發(fā)動機工作，發(fā)動機通過傳動軸帶動空壓機和發(fā)電機工作，并通過離合器和變速箱把動力傳給推進器，使推進器轉動，發(fā)動機燃燒所需要的油料由油箱提供，所需要的空氣由進氣管提供，發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的廢氣由排氣管排除。空壓機從進氣管吸入空氣，轉換成帶有一定壓力的空氣，并通過壓氣管輸出，壓氣管上的針芯孔可以為箱內(nèi)充氣，使箱內(nèi)保持一定的壓力，使水不能從密封結的縫隙中進入箱體內(nèi)。發(fā)動機發(fā)出來的電能除了為發(fā)動機點火外，還用于為潛水員提供明及為蓄電池充電。沉浮室是一個箱體，它是用來調整浮力的，當有氣體通過充氣閥充入箱體內(nèi)時，沉浮室中的水便從通水孔排出，以增大浮力，當有氣體通過放氣閥放出時，外面的水便從通水孔流入沉浮室內(nèi)，以減小浮力。
在圖10所示的浮力斷路器的結構圖中，在外體(56)內(nèi)設有浮體(57)，外體上安有下電極(55)，浮體上安有上電極(54)。浮力斷路器是一個利用浮力原理而設計的一個自動斷路裝置，當有水意外進入箱內(nèi)時，浮體就會上浮，使上下兩電極分開，自動切斷電路，息滅照明燈，以示箱內(nèi)進水，提醒潛水員及時采取措施。
在圖11所示的操縱把的結構與工作原理圖中，操縱把(4)由把桿(58)和把柄(59)構成，把桿與把柄用一個可轉動的把軸(66)連接，把桿內(nèi)有壓氣管(46)、離合拉線(74)、油門拉線(71)、充氣管(73)、放氣管(72)，起動導線(70)和照明導線(69)從中通過，把柄上設有起動開關(60)、照明開關(61)、充氣開關(62)、放氣開關(63)、離合開關(64)、油門開關(65)，把柄上安有油門開關定位體(67)和脫離插座(68)。操縱把是一個封閉式的管狀把，用鉸鏈安裝在動力箱的前部，用于控制整個潛水器的工作。起動開關是一個電鍵，它的兩極分別與蓄電池(40)和起動機(38)相連，用于控制起動機工作;照明開關也是一個電鍵，它的兩極分別與照明燈(81)、工作指示燈(10)和蓄電池(40)相連，用于控制照明燈和工作指示燈;充氣開關是一個旋扭開關，它的兩端分別與壓氣管(46)和充氣閥(51)相連，用于控制為沉浮室的充氣;放氣開關也是一個旋扭開關，它的一端與放氣閥(52)相連，另一端是在開關處放氣，用于控制為沉浮室的放氣;離合開關是一個搬把式的拉線開關，拉線的一端固定在離合開關(64)上，另一端與離合器上的離合器拉桿(43)相連，當搬動把柄時，把柄相對于把軸轉動，從而拉動離合器拉線，以控制推進部分的離合;油門開關是一個旋柄鎖定式的開關，拉線的一端固定在油門開關(65)上，另一端與發(fā)動機上的油門拉桿(44)相連，旋轉油門開關即可控制潛水器的行進速度。操縱把中各管線的連接去向在附圖中已用標跡示出。
在圖12所示的頭盔的外部結構圖中，連接管(5)的一端連有脫離插頭(75)另一端與頭盔貯氣箱(76)相連，貯氣箱上接有給氧管(77)，端部接有呼吸咀(79)，呼吸咀上還接有呼氣管(78)，貯氧箱上還接出一個充氣頭(80)，頭盔的前部安有工作指示燈(81)、顯示器(82)和觀察窗(83)。頭盔是一個為潛水員提供氧氣與照明的輔助裝置，它通過一個內(nèi)部設有壓氣管及導線的連接管并通過脫離插頭與操縱把相連的。頭盔上的貯氣箱是一個裝有壓縮空氣的箱體，平時它能起到為潛水員平穩(wěn)供氣的作用，當有緊急情況時又能在人體脫離潛水器后，為潛水員提供數(shù)分鐘的氧氣;充氣頭是一個為充氣劃水板充氣而設置的裝置;頭盔前的照明燈為潛水員水下作業(yè)提供照明;顯示器一方面能顯示水深、水溫和時間，另一方面它還起到保護頭部的作用，可以防止?jié)撍畣T在行進時頭部直接碰到前方的物體。
在圖13所示的脫離插頭及插座的結構圖中，插頭(75)的內(nèi)部有連接管(5)及照明導線(69)通過，插頭的端部開有通氣口(84)，通氣口里面是自封體(85)，它的兩端分別與彈簧(86)和頂體(87)相連，插頭的端部還安有電極(88)，在插頭的旁側安有定位體(89)和鎖緊體(90)，在插座(68)的內(nèi)管壁上開有定位槽(91)。脫離插頭及插座是一個連接裝置，平時通過它為潛水員提供氧氣與照明，當有緊急情況時，撥下插頭，打開肩帶人體就可以帶著頭盔脫離潛水器上浮。當把脫離插頭插入插座時，頂體同時將插頭與插座中的自封體頂開，電極同時插接，氣路與電路同時接通，這時用鎖緊體將插頭鎖入插座內(nèi)。當有緊急情況時，將插頭撥出，由于插頭與插座中的自封體都帶有支撐彈簧，所以自封體會將兩個氣口分別堵住，以避免水從氣口中進入管內(nèi)。
在圖14所示的呼吸咀的結構示意圖中，呼吸咀分成了呼氣管(78)和給氧管(77)兩部分，管體的外部露出一個咬動體(92)，它與管內(nèi)的自封體(93)相連，自封體的上面是一個氣孔，下面連有彈簧片(94)，在呼氣管內(nèi)還安有一個單向閥(95)。吸氣時將咬動體咬下，給氧管上的氣口就會打開，呼氣管中的單向閥就會關死，氣體就會吸入人體中，呼氣時放開咬動體，咬動體在彈簧片的作用下就會將給氧管氣口封住，氣體就會沖開單向閥而排除。
權利要求
1.一種潛水器，由浮子(1)、通氣管(2)、動力箱(3)、操縱把(4)、連接管(5)及頭盔(6)構成，其特征是漂浮在水面上的浮子(1)與潛入水中的動力箱(3)用通氣管(2)直接相連。
2.如權利要求1所述的潛水器，其特征是浮子(1)是一個帶蓋的硬質箱體，其上安有進氣口軟管(12)、保護裝置、排氣口彎管(17)和通氣管螺絲(20)。
3.如權利要求2所述的潛水器，其特征是進氣口軟管的上面安有防水帽(11)和工作指示燈(10)。
4.如權利要求2所述的潛水器，其特征是保護裝置由擺桿(14)、擺體(16)和擺軸(15)組成，擺桿的上端與進氣口軟管(12)相連，下端與擺體(16)相連，并能繞擺軸(15)擺動。
5.如權利要求1所述的潛水器，其特征是通氣管(2)是一個重力與浮力相等的軟質管，其內(nèi)部由互不相通的進氣管(23)、排氣管(26)和導線(24)組成，通氣管(2)的上部連有浮力緩沖體(9)。
6.如權利要求1所述的潛水器，其特征是動力箱(3)內(nèi)的發(fā)動機(33)與進氣管(23)和排氣(26)相連，空壓機與進氣管(23)和壓氣管(46)相連。
7.如權利要求1所述的潛水器，其特征是動力箱(3)的尾部安有一個靠推進器(30)傳動軸帶動的抗扭矩葉輪(32)。
8.如權利要求1所述的潛水器，其特征是動力箱(3)的上方安有可移位的充氣劃水板(28)
9.如權利要求1所述的潛水器，其特征是動力箱(3)內(nèi)安有浮力斷路器(42)。
10.如權利要求1所述的潛水器，其特征是動力箱(3)的旁側開有水循環(huán)孔(29)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能為潛水員有效提供動力與氧氣的潛水器，它是在潛水員的胸部佩帶一個內(nèi)部安有發(fā)動機和空壓機的動力裝置，并通過一個通氣管與漂浮在水面上的浮子相連，且與之同步運動。發(fā)動機燃燒和空壓機所需要的空氣可以從大氣中連續(xù)不斷的獲得，發(fā)動機帶動推進器轉動，為潛水員提供強有力的動力，空壓機為潛水員提供帶有一定壓力的空氣，從而本發(fā)明為潛水員提供了一種較理想的動力潛水工具。
文檔編號B63C11/02GK1090543SQ9310115
公開日1994年8月10日 申請日期1993年1月15日 優(yōu)先權日1993年1月15日
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