专利名称：下潜式同步动力潜水器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种潜水器，特别是一种能为潜水员连续有效提供动力与氧气的潜水器。
目前，公知的潜水器大致可分为三类，一类是携氧式潜水器;一类是通气式潜水器;另一类是动力潜水器。携氧式潜水器，即是潜水员在潜水时背负一个给氧瓶，为潜水员在水下作业提供氧气，这种潜水器主要有两个缺点一是受给氧瓶体积的限制，一般一次携氧量也很有限，另外罐装氧气也很不方便，二是不能为潜水员在水下活动提供动力。通气式潜水器，即是潜水员在潜水时所需要的氧气是通过通气管来实现的，它有两种形式1、船只通气式潜水器，这种潜水器是依靠船只与潜水员相连的通气管来为潜水员提供氧气的，它主要有两个缺点一是由于潜水员在潜水时离不开船只，因而活动范围就有很大的局限性，二是不能为潜水员在水下的活动提供动力。2、抽气式潜水器，这种潜水器主要由浮子，通气管和抽气筒三部分组成，潜水时，浮子漂浮在水面上，抽气筒随人体潜入水中，潜水员利用腿部的力量抽动抽气筒中的活塞时，空气就从浮子进入通气管，为潜水员提供氧气，欧洲专利EP-0297416AI披露的就是这种潜水器，它主要有两上缺点一是潜水员在水下抽气有一定的困难，二是不能为潜水员在水下的活动提供动力。动力潜水器，即是潜水员在潜水时除了背负一个给氧瓶外，还背负一个动力装置，为潜水员在水下的活动提供动力，美国专利US-4779554、US-3415221和US-4467742所披露的就是这类潜水器。US-4779554所披露的潜水器，是一个裸露的背负装置，它与一个自戴式潜水呼吸用具装置配套使用，在潜水员背部的两侧各安装一个靠电池供电的马达推进装置，以提高潜水员在水下活动的灵活性，协助潜水员调整行进方向与下垂度，它主要有两个缺点一是受给氧瓶体积的限制，一般一次携氧量也很有限，另外罐装氧气也很不方便，二是由于动力马达推进装置是靠电池供电，功率和电能都有很大的局限性，况且电池充电也很不方便，不能为潜水员的行进提供有效的动力。US-3415221所披露的潜水器，是在潜水员的胸部安有一动力装置，与背负自戴式潜水呼吸装置配套使用，动力装置中安有发动机、空压机、推进器等装置，发动机可以是电池带动的马达，也可以是燃烧发动机，它能为潜水员在水下活动提供动力，它主要有两个缺点一是受给氧瓶体积的限制，一般一次携氧量也很有限，二是由于动力推进装置是靠电池供电，所以功率和电能都有很大的局限性，况且充电也很不方便，既使是用燃烧发动机提供动力，由于燃烧所用的氧气是靠给氧瓶提供的，所以动力源也具有很大的局限性，不能为潜水员连续有效的提供动力。US-4467742所披露的潜水器，是一个靠电池供电的动力推进装置与自戴式潜水呼吸装置配套使用的潜水器，它主要有两个缺点一是受给氧瓶体积的限制，一般一次携氧量也很有限，另外，罐装氧气也很不方便，二是由于动力推进装置是靠电池供电的，所以功率和电能都有很大的局限性，况且充电也很不方便，因此也就不能为潜水员有效的提供动力。
本发明的目的是提供一种潜水器，它能长时间连续有效的为潜水员在水下的活动提供动力与氧气。
为了实现上述目的，本发明采用的解决方案是在潜水员的胸部配戴一个安有发动机、空压机、发电机和推进器的动力装置，这个动力装置通过一个连为一体的进排气管与漂浮在水面上的浮子相连，且与大气直接相通。工作时，漂浮在水面上的浮子与潜水中的动力装置随潜水员一起同步运动，通过与大气直接相通的进气管连续不断的为发动机的燃烧和人体的呼吸提供空气，通过与大气直接相通的排气管连续不断的将发动机燃烧所产生的废气排向大气。发动机一方面带动空压机和发电机工作，一方面带动推进器转动，为潜水员在水下的活动提供有效的动力。空压机通过与大气直接相通的进气管从大气中连续不断的吸入空气，同时又转换成带有一定压力的空气，为潜水员在有深水压力的条件下提供呼吸所必须的氧气。发电机发出来的电能除了用于为发动机点火外，还用于为潜水员提供照明。
在这个动力装置的前部，还安有一个操纵把，用于控制整个潜水器的工作。在操纵把的端部通过一个连接管与潜水员配戴的头盔贮气箱相连，以实现为潜水员的呼吸平稳的供气。
在上述解决方案中，由于发动机的燃烧和人体呼吸所需要的氧气都是从大气中直接获得的，再加上本发明还采取了一些辅助保障措施，所以，就较好地解决了为潜水员长时间连续有效提供动力与氧气的问题，为潜水员提供了一种较理想的动力潜水工具。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的外部结构及工作示意图。
图2是浮子的结构图。
图3是浮力缓冲体的结构图。
图4是通气管的横断图。
图5是通气管接头的结构图。
图6是动力箱的外部结构图。
图7是动力箱内部结构主视图。
图8是动力箱内部结构府视图。
图9是动力箱内部结构左视图。
图10是浮力断路器的结构图。
图11是操纵把的结构与工作原理图。
图12是头盔的外部结构图。
图13是脱离插头及插座的结构图。
图14是呼吸咀的结构示意图。
图15是划水状态示意图。
图16是装箱后的外形图。
在图1所示的本发明的外部结构及工作示意图中，浮子(1)与通气管(2)的上端相连，经过浮力缓冲体(9)后，通气管的下端分成了进气管(23)和排气管(26)，分别从动力箱(3)的两侧与动力箱相接，动力箱的上方安有腿带(7)和肩带(8)，动力箱的前方安有一个操纵把(4)，并通过一个连接管(5)与头盔(6)相连。工作时浮子始终漂浮在水面上，它与潜入水中的动力箱同步运动，动力箱上安有发动机、空压机、发电机和推进器，发动机燃烧和空压机所需要的空气，由浮子托起且直通大气的进气管直接提供，发动机燃烧所产生的废气由浮子托起且直通大气的排气管直接排向大气。发动机一方面带动空压机和发电机工作，另一方面还带动推进器转动，为潜水员在水下的活动提供强有力的动力。空压机产生的压缩空气，通过操纵把中的管路及连接管送入头盔贮气箱，为潜水员提供带有一定压力的空气。发电机发出来的电能，除了一部分用于为发动机点火外，还通过操纵把中的导线及连接管中的导线为头盔上的照明灯供电，同时也通过通气管中的导线为浮子上的工作指标灯供电。
在图2所示的浮子的结构图中，浮子盖的中部用固定螺丝(13)将进气口软管(12)的下端固定，上端安有防水帽(11)和工作指示灯(10)，后部用固定螺丝(18)将排气口弯管(17)固定，前下部安有通气管螺丝(20)，箱体的旁侧安有箱盖锁紧扣(19)，在箱体的尾部还安有摆杆(14)、摆轴(15)和摆体(16)。浮子是一个带盖的硬质船形箱体，它一方面起到托起进排气管通向大气的作用，同时也起到盛装物品的作用，潜水时可将潜水员的衣物放在箱内，不潜水时可将潜水器的全部部件都装入箱内，以便于携带。工作时，浮子始终漂浮在水面上，它与人体同步运动，一般在波浪的冲击下，它会产生摆与倾斜，为了确保通气的畅通无阻，使通气口始终露出水面上，在箱体的尾部设置了由摆杆、摆轴和摆体所构成的通气保护装置，摆杆的上端与进气口软管的上端相连，摆杆的下端与摆体相连，摆杆可绕摆轴摆动，由于摆体的质量较大，进气口软管的质量较小，在地球引力的作用下，摆体始终垂直向下，而进气口软管始终竖直向上，所以，无论浮子怎样倾斜，进气口始终会露出水面，既使浮子发生了翻倒，进气口也会露出水面，因而就能确保通气管的畅通无阻。进气口软管上方的防水帽，是一个伞形帽，用于防止雨水及溅起的浪花袭入管内。防水帽上面的工作指标灯，既能发光又能反光，用于潜水作业的工作指示，以防船只靠近对潜水员的人身安全构成威协。进气口软管的下端插入浮子内，但它与浮子内的进气管并不直接相接，而是错开一个位置，以防万一有水袭入时，不会流水通气管内，而是流入浮子的箱体内。排气口弯管是一个开口向后的U形管，发动机产生的废气由它排向大气，它的U形弯能有效的阻止水从管口袭入管内。通气管螺丝是一个能将通气管分成进气管与排气管功能的固定螺丝，分开后的进排气管在浮子箱体内各自行走。
在图3所示的浮力缓冲体的结构图中，浮体(21)包围在通气管(2)的外部并连为一体。浮力缓冲体是一个半漂浮的管状体，浮力略大于重力，当有波浪袭来时，由于浮子的浮力很大，浮子一般会随着波浪上下浮动，而浮力缓冲体由于浮力和体积都较小，所以，当有波浪袭来时它就会浸没在水中，而保持高程基本不变，因而也就不能牵动通气管上下动动而影响潜水员在水下的正常活动，它能有效的起到缓冲的作用。
在图4所示的通气管的横断图中，通气管的管壁(22)包围着进气管(23)和排气管(26)，进气管和排气管用隔片(25)隔开，在管壁中有导线(24)通过。通气管是一个浮力与重力相等的软质管，它可由一段或若干段组成，它的上端通过浮力缓冲体与浮子相连，下端与动力箱相连。
在图5所示的通气管接头结构图中，通气管(2)的外部安有固定螺丝(27)。通气管接头是一个首尾相接的结构，将通气管的尾部插入首部中，用固定螺丝拧紧即成为封闭的一体管。
在图6所示的动力箱的外部结构图中，进气管(23)和排气管(26)从动力箱(3)的两侧进入箱体内，箱体上方安有腿带(7)，肩带(8)和充气划水板(28)，在箱体的旁侧开有水循环孔(29)，安有操纵把(4)，尾部安有推进器(30)，推进器的外部安有安全栏(31)，推进器的旁侧设有抗扭矩叶轮(32)。动力箱是一个硬质船形箱体，它上面的充气划水板是一个可移位安装的划水板，平时它安放在动力箱体的上面，当潜水员需要在水面上划行时，将划水板充气后安放在动力箱的前部位置，以减小替水员划行的阻力，提高划行速度。水循环孔分为进水孔和出水孔，位于箱体的同侧，一前一后，与外面的水相通，用于带走发动机产生的高热。推进器是一个螺旋浆式的推进器，为了保证人体与推进器叶片的安全，在推进器的外部设有网状的安全栏，推进器传动轴还带动一个安装在箱体尾部的抗扭矩轮，以抵抗推进器旋转所产生的扭矩，从而保证潜水器的引驶具有良好的方向性(与稳定性)。
在图7、8、9所示的动力箱内部结构图中，发电机(35)、发动机(33)、空压机(34)、变速箱(36)同轴线顺次安装在动力箱的底部，并用固定螺丝(53)固定在箱体上，变速箱的上部是离合器(37)，变速箱的后面安有密封结(41)，密封结的上部安有浮力断路器(42)，动力箱上部的两侧安有油箱(39)，后上部安有起动机(38)，在变速箱的两侧还装有蓄电池(40)，发动机气缸的进气口与进气管(23)相接，排气口与排气管(26)相接，空压机气缸的进气口与空压机进气管(45)相接，并与进气管(23)相通，空压机气缸的排气口与压气管(46)相接，在压气管的管路上开有针芯孔(47)，发动机和空压机气缸产生的高热用充满其周围的循环水(48)冷却，离合器拉杆(43)安装在离合器的后部，油门拉杆(44)安装在发动机上，在动力箱的前部还设有一个沉浮室(49)，沉浮室的底部开有通水孔(50)，上部安有充全阀(51)和放气阀(52)。工作时，起动机靠蓄电池供电首先起动发动机工作，发动机通过传动轴带动空压机和发电机工作，并通过离合器和变速箱把动力传给推进器，使推进器转动，发动机燃烧所需要的油料由油箱提供，所需要的空气由进气管提供，发动机燃烧所产生的废气由排气管排除。空压机从进气管吸入空气，转换成带有一定压力的空气，并通过压气管输出，压气管上的针芯孔可以为箱内充气，使箱内保持一定的压力，使水不能从密封结的缝隙中进入箱体内。发动机发出来的电能除了为发动机点火外，还用于为潜水员提供明及为蓄电池充电。沉浮室是一个箱体，它是用来调整浮力的，当有气体通过充气阀充入箱体内时，沉浮室中的水便从通水孔排出，以增大浮力，当有气体通过放气阀放出时，外面的水便从通水孔流入沉浮室内，以减小浮力。
在图10所示的浮力断路器的结构图中，在外体(56)内设有浮体(57)，外体上安有下电极(55)，浮体上安有上电极(54)。浮力断路器是一个利用浮力原理而设计的一个自动断路装置，当有水意外进入箱内时，浮体就会上浮，使上下两电极分开，自动切断电路，息灭照明灯，以示箱内进水，提醒潜水员及时采取措施。
在图11所示的操纵把的结构与工作原理图中，操纵把(4)由把杆(58)和把柄(59)构成，把杆与把柄用一个可转动的把轴(66)连接，把杆内有压气管(46)、离合拉线(74)、油门拉线(71)、充气管(73)、放气管(72)，起动导线(70)和照明导线(69)从中通过，把柄上设有起动开关(60)、照明开关(61)、充气开关(62)、放气开关(63)、离合开关(64)、油门开关(65)，把柄上安有油门开关定位体(67)和脱离插座(68)。操纵把是一个封闭式的管状把，用铰链安装在动力箱的前部，用于控制整个潜水器的工作。起动开关是一个电键，它的两极分别与蓄电池(40)和起动机(38)相连，用于控制起动机工作;照明开关也是一个电键，它的两极分别与照明灯(81)、工作指示灯(10)和蓄电池(40)相连，用于控制照明灯和工作指示灯;充气开关是一个旋扭开关，它的两端分别与压气管(46)和充气阀(51)相连，用于控制为沉浮室的充气;放气开关也是一个旋扭开关，它的一端与放气阀(52)相连，另一端是在开关处放气，用于控制为沉浮室的放气;离合开关是一个搬把式的拉线开关，拉线的一端固定在离合开关(64)上，另一端与离合器上的离合器拉杆(43)相连，当搬动把柄时，把柄相对于把轴转动，从而拉动离合器拉线，以控制推进部分的离合;油门开关是一个旋柄锁定式的开关，拉线的一端固定在油门开关(65)上，另一端与发动机上的油门拉杆(44)相连，旋转油门开关即可控制潜水器的行进速度。操纵把中各管线的连接去向在附图中已用标迹示出。
在图12所示的头盔的外部结构图中，连接管(5)的一端连有脱离插头(75)另一端与头盔贮气箱(76)相连，贮气箱上接有给氧管(77)，端部接有呼吸咀(79)，呼吸咀上还接有呼气管(78)，贮氧箱上还接出一个充气头(80)，头盔的前部安有工作指示灯(81)、显示器(82)和观察窗(83)。头盔是一个为潜水员提供氧气与照明的辅助装置，它通过一个内部设有压气管及导线的连接管并通过脱离插头与操纵把相连的。头盔上的贮气箱是一个装有压缩空气的箱体，平时它能起到为潜水员平稳供气的作用，当有紧急情况时又能在人体脱离潜水器后，为潜水员提供数分钟的氧气;充气头是一个为充气划水板充气而设置的装置;头盔前的照明灯为潜水员水下作业提供照明;显示器一方面能显示水深、水温和时间，另一方面它还起到保护头部的作用，可以防止潜水员在行进时头部直接碰到前方的物体。
在图13所示的脱离插头及插座的结构图中，插头(75)的内部有连接管(5)及照明导线(69)通过，插头的端部开有通气口(84)，通气口里面是自封体(85)，它的两端分别与弹簧(86)和顶体(87)相连，插头的端部还安有电极(88)，在插头的旁侧安有定位体(89)和锁紧体(90)，在插座(68)的内管壁上开有定位槽(91)。脱离插头及插座是一个连接装置，平时通过它为潜水员提供氧气与照明，当有紧急情况时，拨下插头，打开肩带人体就可以带着头盔脱离潜水器上浮。当把脱离插头插入插座时，顶体同时将插头与插座中的自封体顶开，电极同时插接，气路与电路同时接通，这时用锁紧体将插头锁入插座内。当有紧急情况时，将插头拨出，由于插头与插座中的自封体都带有支撑弹簧，所以自封体会将两个气口分别堵住，以避免水从气口中进入管内。
在图14所示的呼吸咀的结构示意图中，呼吸咀分成了呼气管(78)和给氧管(77)两部分，管体的外部露出一个咬动体(92)，它与管内的自封体(93)相连，自封体的上面是一个气孔，下面连有弹簧片(94)，在呼气管内还安有一个单向阀(95)。吸气时将咬动体咬下，给氧管上的气口就会打开，呼气管中的单向阀就会关死，气体就会吸入人体中，呼气时放开咬动体，咬动体在弹簧片的作用下就会将给氧管气口封住，气体就会冲开单向阀而排除。
权利要求
1.一种潜水器，由浮子(1)、通气管(2)、动力箱(3)、操纵把(4)、连接管(5)及头盔(6)构成，其特征是漂浮在水面上的浮子(1)与潜入水中的动力箱(3)用通气管(2)直接相连。
2.如权利要求1所述的潜水器，其特征是浮子(1)是一个带盖的硬质箱体，其上安有进气口软管(12)、保护装置、排气口弯管(17)和通气管螺丝(20)。
3.如权利要求2所述的潜水器，其特征是进气口软管的上面安有防水帽(11)和工作指示灯(10)。
4.如权利要求2所述的潜水器，其特征是保护装置由摆杆(14)、摆体(16)和摆轴(15)组成，摆杆的上端与进气口软管(12)相连，下端与摆体(16)相连，并能绕摆轴(15)摆动。
5.如权利要求1所述的潜水器，其特征是通气管(2)是一个重力与浮力相等的软质管，其内部由互不相通的进气管(23)、排气管(26)和导线(24)组成，通气管(2)的上部连有浮力缓冲体(9)。
6.如权利要求1所述的潜水器，其特征是动力箱(3)内的发动机(33)与进气管(23)和排气(26)相连，空压机与进气管(23)和压气管(46)相连。
7.如权利要求1所述的潜水器，其特征是动力箱(3)的尾部安有一个靠推进器(30)传动轴带动的抗扭矩叶轮(32)。
8.如权利要求1所述的潜水器，其特征是动力箱(3)的上方安有可移位的充气划水板(28)
9.如权利要求1所述的潜水器，其特征是动力箱(3)内安有浮力断路器(42)。
10.如权利要求1所述的潜水器，其特征是动力箱(3)的旁侧开有水循环孔(29)。
全文摘要
本发明公开了一种能为潜水员有效提供动力与氧气的潜水器，它是在潜水员的胸部佩带一个内部安有发动机和空压机的动力装置，并通过一个通气管与漂浮在水面上的浮子相连，且与之同步运动。发动机燃烧和空压机所需要的空气可以从大气中连续不断的获得，发动机带动推进器转动，为潜水员提供强有力的动力，空压机为潜水员提供带有一定压力的空气，从而本发明为潜水员提供了一种较理想的动力潜水工具。
文档编号B63C11/02GK1090543SQ9310115
公开日1994年8月10日 申请日期1993年1月15日 优先权日1993年1月15日
发明者高大放 申请人:高大放