一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构的制作方法

本发明涉及深海载人潜水器领域，尤其是一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构。

背景技术：

深海装备在海洋资源开发中具有举足轻重的地位，近年来，我国深海装备取得长足发展，其中“蛟龙号”和“深海勇士号”载人潜水器是先进深海装备和技术的重要代表。

如果把载人潜水器比作一个人的话，水下观察窗就相当于载人潜水器的眼睛，是当前海洋探索研究非常重要的工具之一，科学家和工程技术人员正是通过观察窗进行水下现场观察。第一，科学家可以通过观察窗观察最真实的深海的生物环境，对深海科考具有重要的意义；第二，工程技术人员可以通过观察窗更便捷的操作机械手，使用功能较好的观察窗更利于指导作业系统的操作。

目前常规的观察窗由有机玻璃制成，相比金属材料，有机玻璃的刚度小、变形大，室温蠕变比较严重，而固定式的水下工作站，水下作业时间更长，会使得观察窗的蠕变问题更加显著，蠕变问题会直接关系到观察窗的使用，仅从设计上对观察窗进行加厚是远远不够的。同时，玻璃硬度小韧性低，抗裂和抗磨损的性能都要差一些，因此在观察窗的使用过程中还容易受到舱内杂物的磕碰而磨损。

技术实现要素：

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构，该观察窗结构可以缓解观察窗本体在水下高压环境下的蠕变变形，并放置其受到参内杂物的磕碰与磨损，增加观察窗的使用寿命。

本发明的技术方案如下：

一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构，该深海载人潜水器观察窗结构包括观察窗本体、观察窗基座围壁、舱口盖、推杆结构、应变测量系统以及液压控制系统；

观察窗基座围壁固定在深海载人潜水器上，观察窗基座围壁开设有与观察窗本体的尺寸相匹配的通孔，通孔周围包括向深海载人潜水器的内部凸起的围壁，观察窗本体设置在观察窗基座围壁的通孔中；舱口盖铰接在观察窗基座围壁的围壁的开口处，且舱口盖的尺寸与围壁的开口尺寸相匹配，推杆结构的一端固定在舱口盖朝向观察窗本体的一侧；应变测量系统设置在推杆结构处且应变测量系统电性连接液压控制系统，液压控制系统电性连接推杆结构；舱口盖关闭时，推杆结构位于观察窗基座围壁的围壁内且推杆结构的另一端接触并作用于观察窗本体，应变测量系统用于测量推杆结构的应变量并发送给液压控制系统，液压控制系统用于根据推杆结构的应变量控制推杆结构向观察窗本体施加推力。

其进一步的技术方案为，推杆结构包括油缸和伞状推杆，伞状推杆的一端呈杆状结构、另一端呈伞状结构，油缸固定在舱口盖上，油缸的活塞杆连接伞状推杆的杆状结构端，伞状推杆的伞状结构吸附在观察窗本体上，应变测量系统设置在伞状推杆处，液压控制系统电性连接油缸并控制油缸驱动伞状推杆向观察窗本体施加推力。

其进一步的技术方案为，深海载人潜水器观察窗结构还包括缓冲垫片，缓冲垫片紧贴观察窗本体位于深海载人潜水器的内部的一侧设置，推杆结构的另一端接触缓冲垫片并通过缓冲垫片作用于观察窗本体。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构，相对于常规的观察窗结构首创性的引入了舱口盖和推杆结构，结合应变测量系统和液压控制系统的电气控制，可以在观察窗闲置时产生作用于观察窗本体的推力，在深海作业时的外部海水高压状态下，可以缓解观察窗本体产生的高压力与大变形，减少观察窗本体在高应力应变下的作用时间，可以极大地缓解观察窗的压缩蠕变，增加观察窗的使用寿命。同时舱口盖还可以有效的对观察窗本体起到保护作用，避免观察窗本体受到舱内杂物的磕碰与磨损，该结构也易于实现。

附图说明

图1是本申请公开的深海载人潜水器观察窗结构的装配结构示意图。

图2是本申请公开的深海载人潜水器观察窗结构的电气连接示意图。

图3是本申请公开的深海载人潜水器观察窗结构在闲置时的受力示意图。

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。

本申请公开了一种具有蠕变减缓功能的深海载人潜水器观察窗结构，请参考图1所示的该观察窗结构的装配结构图以及图2所示的该观察窗结构的电气连接示意图。该深海载人潜水器观察窗结构包括观察窗本体1、观察窗基座围壁2、舱口盖3、推杆结构4、应变测量系统5以及液压控制系统6。观察窗基座围壁2固定在深海载人潜水器7上，观察窗基座围壁2开设有与观察窗本体1的尺寸相匹配的通孔，通孔周围包括向深海载人潜水器7的内部凸起的围壁，观察窗本体1设置在观察窗基座围壁2的通孔中，观察窗本体1即为常规的观察窗结构中的玻璃透镜，通常采用耐压的有机玻璃制成。

舱口盖3位于深海载人潜水器7的内部，舱口盖3铰接在观察窗基座围壁2的围壁的开口处，且舱口盖3的尺寸与围壁的开口尺寸相匹配，深海载人潜水器7内部的操作人员可以从内部打开或关闭舱口盖3。

推杆结构4的一端固定在舱口盖3朝向观察窗本体1的一侧，通常是固定在舱口盖3的正中位置。本申请中的推杆结构4包括油缸41和伞状推杆42，伞状推杆42的一端呈杆状结构、另一端呈伞状结构，油缸41固定在舱口盖3上，油缸41的活塞杆连接伞状推杆42的杆状结构端。

推杆结构4由应变测量系统5以及液压控制系统6共同控制，应变测量系统5以及液压控制系统6都设置在深海载人潜水器7内部。应变测量系统5以及液压控制系统6都是现有的应用广泛且发展完善的系统，因此本申请对这两个系统的结构和具体工作原理不做赘述。应变测量系统5设置在推杆结构4处并用于测量推杆结构4的应变量，具体的应变测量系统5设置在伞状推杆42处，比如通常是将应变测量系统5中的应变片设置在伞状推杆42处，再引出至系统中的其余电气结构，图2未示出具体示出应变片等结构，仅是示意性的示出应变测量系统5的测量位置。应变测量系统5还电性连接液压控制系统6并将测量得到的推杆结构4的应变量发送给液压控制系统6。液压控制系统6电性连接推杆结构4，具体的，液压控制系统6电性连接油缸41。

可选的，该深海载人潜水器观察窗结构还包括缓冲垫片8，缓冲垫片8通常由橡胶之类的具有缓冲作用的材料制成。缓冲垫片8紧贴观察窗本体1位于深海载人潜水器7的内部的一侧设置。

本申请公开的深海载人潜水器观察窗结构的使用方式如下：

在观察窗闲置时，关闭舱口盖3，此时推杆结构4位于观察窗基座围壁2的围壁内，且推杆结构4的另一端接触并作用于观察窗本体1，具体的，在本申请中，推杆结构4中的伞状推杆42的伞状结构吸附在观察窗本体1上，在有缓冲垫片8的情况下，推杆结构4的另一端接触缓冲垫片8并通过缓冲垫片8间接的作用于观察窗本体1，缓冲垫片8可以有效的对推力进行缓冲。液压控制系统6根据深海载人潜水器7外部的水压确定需要向观察窗本体1施加的推力，深海载人潜水器7外部的水压可以直接从现有的深海载人潜水器7的控制系统获取，深海载人潜水器7外部的水压与需要施加的推力之间的对应关系是预先配置好的。同时，应变测量系统5测量推杆结构4的应变量并发送给液压控制系统6，液压控制系统6可以按照预先确定的计算公式根据推杆结构4的应变量计算得到推杆结构4实时产生的推力，液压控制系统6根据所需施加的推力以及实时产生的推力就能确定对推杆结构4的控制参数，并按照确定得到的控制参数来控制推杆结构4向观察窗本体1施加推力，也即控制油缸41驱动伞状推杆42向观察窗本体1施加推力，如图3示出了观察窗本体1的受力示意图，其受到来自深海载人潜水器7外部的海水高压，同时受到来自推杆结构4的推力，图3省略了部分组件。推杆结构4向观察窗本体1施加推力可以缓解外部高压状态下，观察窗本体1产生的高应力与大变形，减少观察窗本体1在高应力应变下的作用时间，可以极大缓解观察窗本体1的压缩蠕变，增加观察窗本体1的使用寿命。同时舱口盖3关闭时还可以对观察窗本体1进行保护，避免观察窗本体1受到舱内杂物的磕碰与磨损。

在观察窗使用时，液压控制系统6卸除油缸41的油压，使伞状推杆42变形恢复，然后打开舱口盖3，即可正常使用。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，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精神和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。