載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)及其緊固方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)，包括觀察窗透明件和箍扣于透明件外圍并緊固于潛水器外殼的法蘭，透明件通過法蘭固定于外殼上；透明件周邊結(jié)合有一邊框，邊框上形成有配合外殼的安裝結(jié)構(gòu)，邊框包括壓迫組件和緊固組件，通過壓迫組件和透明件的配合壓迫緊固組件生成預(yù)應(yīng)力進(jìn)而緊固透明件。本發(fā)明的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，通過在觀察窗透明件周邊生成一圈預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)邊框，形成一種透明件與外殼的整體受力結(jié)構(gòu)，透明件的邊緣斷面得到了有效的保護(hù)而不再與外殼直接接觸，可有效地將透明件承受的壓力差等荷載通過預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)邊框傳遞至外殼，保證了觀察窗結(jié)構(gòu)的完整性與穩(wěn)定性，同時(shí)密封性能更佳、使用壽命更長(zhǎng)。
【專利說明】載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)及其緊固方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及國(guó)防建設(shè)領(lǐng)域的各類淺海及深海載人潛水器，尤指一種載人潛水器的觀察窗透明件緊固安裝結(jié)構(gòu)及其緊固方法。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著科技的發(fā)展和國(guó)防、科考以及旅游觀光等事業(yè)的需要，潛水鐘、深海潛艇、觀光潛艇等載人潛水器已得到廣泛使用。而觀察窗作為潛水器中關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)部件，除了須具備良好的光學(xué)性能外，耐壓性、水密性、氣密性等安全性能則更為重要。其中光學(xué)性能取決于觀察窗透明件本身的材質(zhì)，耐壓性、水密性、氣密性等安全性能主要取決于觀察窗透明件與潛水器外殼的緊固連接。
[0003]為滿足潛水器艙內(nèi)人員對(duì)艙外環(huán)境觀察的要求，潛水器觀察窗透明件通常選用光學(xué)性能良好且具備一定強(qiáng)度的無機(jī)玻璃或有機(jī)玻璃，但其屬于脆性材質(zhì)，有沖擊強(qiáng)度低、拉伸強(qiáng)度低、壓縮強(qiáng)度低、承載強(qiáng)度低、抗應(yīng)力性能差、膨脹系數(shù)高、斷裂延伸性強(qiáng)、彈性模量小、撓曲強(qiáng)度低、屈服強(qiáng)度低等物理特性。
[0004]如圖1所示，當(dāng)一平面物件2置于剛性邊框內(nèi)，在平面上施加均布荷載時(shí)，該物件平面會(huì)發(fā)生凹陷變形，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生對(duì)抗性應(yīng)力，而且邊緣受到剛性制約因素形成應(yīng)力集中效應(yīng),對(duì)抗性應(yīng)力超過該物件邊緣材質(zhì)的性能極限時(shí),該物件邊緣會(huì)損壞。
[0005]如圖2所示，當(dāng)類似于半球面的物件2，圓頂朝上、圓弧底部朝下置于一剛性平面，且半球面物件2外側(cè)面受到均布荷載時(shí)，該物件2不會(huì)發(fā)生凹陷變形現(xiàn)象，但此荷載通過圓弧物理結(jié)構(gòu)傳遞至物件2的邊緣，并形成垂直于徑向的拉伸應(yīng)力，此拉伸應(yīng)力超過該物件2邊緣材質(zhì)的性能極限時(shí)，該物件2邊緣會(huì)損壞。
[0006]圖3?圖8為目前潛水器觀察窗與外殼連接的主要方式，參見美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人占用的壓力容器的安全標(biāo)準(zhǔn)》ASME PVH0-1-2012。其基本結(jié)構(gòu)大致相同，均為脆性材料周邊擱置于剛性邊框上、一側(cè)受到均勻水壓，且根據(jù)上述透明件2材質(zhì)的特性以及透明件2受到均勻水壓時(shí)的受力原理，因此該脆性材料的邊緣強(qiáng)度就顯得尤為重要，一旦處理不好很容易出現(xiàn)裂縫及滲水等安全問題。另外，隨著潛水器下潛深度的不斷增加，觀察窗透明件2受到的水壓也是同比例增大的，為應(yīng)對(duì)深海巨大的水壓保證結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定，觀察窗透明件2邊緣與艙殼I連接處的厚度需要相應(yīng)增加；可是由于受到光學(xué)要求的限制，透明件2的整體厚度必須保持一致，而無法因?yàn)橥该骷?邊緣的破壞應(yīng)力較大而局部增加厚度，因此設(shè)計(jì)時(shí)不得不將透明件2的整體厚度加大，這樣無疑會(huì)對(duì)透明件2的光學(xué)性能造成一定的影響，同時(shí)其內(nèi)應(yīng)力變化也更為復(fù)雜。
[0007]除此之外上述觀察窗透明件與艙殼的連接方式還存在以下缺陷:
[0008]1、在生產(chǎn)制造及加工過程中，觀察窗透明件或多或少會(huì)存在一定的缺陷或殘余應(yīng)力，包括磨削、拋光和退火等工序都會(huì)對(duì)透明件自身的內(nèi)應(yīng)力平衡造成破壞；后續(xù)在運(yùn)輸、倉(cāng)儲(chǔ)或裝配的過程都可能導(dǎo)致該缺陷或應(yīng)力逐漸放大，日后存在較大的安全隱患；
[0009]2、圓弧形對(duì)透明件的加工工藝要求更高，透明件的加工尺寸或弧度等必然存在一定的誤差，同樣潛水器外殼與透明件連接處的接觸面存在平整度誤差，法蘭環(huán)與透明件連接處的接觸面也存在一定的平整度誤差，另外法蘭緊固螺栓的擰緊程度也存在差異，上述誤差都將影響透明件與艙殼的貼合度，從而導(dǎo)致透明件安裝困難，或者安裝后存在應(yīng)力集中，且透明件制品的互換性較差；
[0010]3、在使用過程中，雖然觀察窗透明件與潛水器外殼之間設(shè)有膠墊，但是當(dāng)潛水器艙外的水壓增大到一定程度時(shí)，膠墊的彈性形變會(huì)到達(dá)極限，此時(shí)膠墊的緩沖作用將失去而僅存密封作用，此時(shí)透明件斷面與艙殼之間由柔性接觸變?yōu)榱藙傂越佑|，再加上前述透明件與艙殼自身都存在一定的精度誤差，所以此剛性接觸對(duì)于透明件的受力狀態(tài)來說是非常不利的同時(shí)也是極不穩(wěn)定的，其自身內(nèi)部的加工應(yīng)力與安裝應(yīng)力等都會(huì)因此被放大，從而導(dǎo)致透明件的邊緣強(qiáng)度進(jìn)一步降低，直至出現(xiàn)裂縫甚至破壞而引發(fā)更嚴(yán)重的安全事故；
[0011]4、潛水器在水中不同深度應(yīng)對(duì)的壓強(qiáng)是不同的，但是膠墊本身無法做到同時(shí)具有最佳的密封效果與最佳的緩沖效果，因此如何為膠墊的密封與緩沖效果設(shè)置一個(gè)合適的平衡點(diǎn)就顯得比較困難；
[0012]5、平面透明件外部受到水壓時(shí)，其整體必然發(fā)生一定程度的形變(內(nèi)凹)，此時(shí)透明件外側(cè)邊角與法蘭擋圈以及艙殼之間的縫隙將變大，當(dāng)預(yù)設(shè)的密封墊密封范圍不足以覆蓋此縫隙時(shí)，透明件周邊將發(fā)生滲水等安全事故。
[0013]目前世界上載人潛水器觀察窗透明件的安裝結(jié)構(gòu)大致相同，只是在透明件的材質(zhì)及制造工藝上有所改進(jìn)，透明件與潛水器外殼的緊固結(jié)構(gòu)并無根本改變，上述問題依然存在，潛水器透明件緊固結(jié)構(gòu)亦成為困擾相關(guān)技術(shù)人員的一大難題。
[0014]然而隨著時(shí)代的進(jìn)步，各行各業(yè)的專業(yè)技術(shù)都在不斷更新，人們對(duì)載人潛水器需求也是有增無減，可是能夠有效提升潛水器觀察窗安全性與便捷性的核心技術(shù)仍未解決。針對(duì)此類問題目前尚無比較合理的解決方式，而本發(fā)明填補(bǔ)了此領(lǐng)域的空白。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)。
[0016]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)，包括潛水器外殼和安裝于所述外殼的觀察窗透明件；所述透明件周邊結(jié)合有一邊框，所述邊框上形成有配合所述外殼的安裝結(jié)構(gòu)，所述邊框包括壓迫組件和緊固組件，通過所述壓迫組件和透明件的配合壓迫所述緊固組件生成預(yù)應(yīng)力進(jìn)而緊固所述透明件。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述緊固組件包括兩個(gè)對(duì)稱夾持于所述透明件的弓形臂，兩弓形臂之間夾設(shè)形成一圍合空間，所述弓形臂包括第一力臂與連接所述第一力臂的第二力臂，所述第一力臂與所述第二力臂的連接處形成滑移端，所述第一力臂于遠(yuǎn)離所述第二力臂的一側(cè)形成受壓端，所述第二力臂于遠(yuǎn)離所述第一力臂的一側(cè)形成緊固端，所述第一力臂的受壓端接受所述壓迫組件的壓迫并配合所述透明件驅(qū)使所述第一力臂與第二力臂生成預(yù)應(yīng)力。
[0018]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述壓迫組件包括第一壓力條和第二壓力條；所述第一壓力條設(shè)置于所述弓形臂的第一力臂的外側(cè)；所述緊固組件的弓形臂的兩滑移端抵靠于所述第一壓力條；所述弓形臂的兩受壓端抵靠于所述第二壓力條，所述弓形臂的兩緊固端抵靠于所述透明件的兩側(cè)面；
[0019]所述第一壓力條和所述第二壓力條分別開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的螺栓孔；通過螺栓緊固所述第一壓力條與所述第二壓力條；所述第二壓力條壓迫所述弓形臂的兩受壓端向所述第一壓力條方向位移，所述弓形臂的兩滑移端發(fā)生相互遠(yuǎn)離的位移，所述弓形臂的兩緊固端受到所述透明件的限位，從而驅(qū)使所述第一力臂與所述第二力臂生成預(yù)應(yīng)力緊固所述透明件。
[0020]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一壓力條包括一底板，所述底板的兩側(cè)形成擋板；所述擋板與所述透明件之間填充樹脂緩沖層；且所述第一壓力條上形成有配合所述潛水器外殼的安裝結(jié)構(gòu)。
[0021]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述透明件的端部形成復(fù)數(shù)個(gè)緊固部；每一所述緊固部對(duì)應(yīng)有一所述緊固組件且每一緊固組件對(duì)應(yīng)有一所述第二壓力條；每一所述緊固組件的緊固端抵靠于對(duì)應(yīng)緊固部?jī)蓚?cè)。
[0022]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述透明件的側(cè)邊凹陷形成安裝槽，所述第二壓力條中部形成凸條；所述凸條嵌設(shè)于所述安裝槽內(nèi)。
[0023]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述邊框與所述外殼之間設(shè)有密封件。
[0024]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第一力臂為一短直臂，所述第二力臂為一弧形臂。
[0025]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述緊固端上結(jié)合有壓板，且所述壓板與所述第二力臂的連接區(qū)域向內(nèi)凹陷形成一壓板位置調(diào)節(jié)區(qū)。
[0026]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述兩緊固端與所述透明件之間可涂抹粘結(jié)膠、夾設(shè)雙面膠或墊設(shè)緩沖墊。
[0027]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二力臂間隔形成復(fù)數(shù)個(gè)溢流槽；所述圍合空間內(nèi)填充有密封膠。
[0028]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述弓形臂的滑移端呈圓弧面或斜面。
[0029]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述第二力臂的厚度自所述滑移端至所述緊固端形成一由厚至薄的漸變。
[0030]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述緊固組件的弓形臂的受壓端延伸形成有一旋轉(zhuǎn)定位棱，所述第二壓力條對(duì)應(yīng)所述緊固組件的所述旋轉(zhuǎn)定位棱形成有旋轉(zhuǎn)定位槽。
[0031]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述弓形臂的受壓端之間通過一弧形變形區(qū)連接。
[0032]本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使其具有的有益效果是:
[0033]1.本發(fā)明中觀察窗透明件通過預(yù)應(yīng)力組件于周邊生成一圈與自身合為一體的剛性邊框，然后通過該剛性邊框與潛水器外殼實(shí)現(xiàn)緊固安裝，因此透明件承受荷載的能力不再取決于透明件自身的邊緣強(qiáng)度，而是剛性邊框的強(qiáng)度，故整個(gè)觀察窗單元的強(qiáng)度大大提聞，承受:荷載的能力也大幅增加；
[0034]2、本發(fā)明透明件的邊緣斷面得到了有效的保護(hù)而不再與艙殼直接接觸，其外側(cè)受到水壓作用時(shí)，邊緣的破壞應(yīng)力將通過此剛性邊框有效地傳遞至艙殼，這樣整個(gè)艙殼結(jié)構(gòu)的整體性更強(qiáng)也更穩(wěn)定、使用壽命更長(zhǎng)。
[0035]3、本發(fā)明安裝結(jié)構(gòu)使得原有膠墊的緩沖與密封作用分離并單獨(dú)進(jìn)行設(shè)置，因此緩沖件與密封件均可根據(jù)其具體需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，不再互相牽制。
[0036]4.在本發(fā)明中，觀察窗透明件以位置可調(diào)的方式緊固于剛性邊框內(nèi)、形成為一個(gè)獨(dú)立的觀察窗結(jié)構(gòu)單元，且剛性邊框內(nèi)的緊固組件對(duì)透明件的生產(chǎn)制造誤差有一定的寬容度，因此使得透明件與邊框的裝配更便捷、避免了裝配應(yīng)力的產(chǎn)生，同時(shí)可大幅提高觀察窗單元制品的裝配互換性。
[0037]5.本發(fā)明通過預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)咬合透明件平面，在緊固組件與透明件緊固完成后，透明件斷面與擋板之間的膠墊以及應(yīng)力夾之間包裹的膠體均達(dá)到固化狀態(tài)，透明件與擋板和緊固組件之間形成柔性的、無空隙的完全接觸，既可傳遞透明件所受的徑向荷載，又對(duì)透明件的斷面起到了很好的保護(hù)作用。
[0038]6、本發(fā)明在透明件緊固組件外側(cè)與擋板之間填充具有先軟后硬效果的可固化樹脂緩沖層(如環(huán)氧樹脂填充膠，以下簡(jiǎn)稱樹脂緩沖層)，組裝時(shí)不存在裝配應(yīng)力，使用過程中透明件所受的側(cè)向荷載，均可有效地通過該緩沖層傳遞至艙殼，整個(gè)結(jié)構(gòu)受力更合理、使用更安全。
[0039]7.本發(fā)明中緊固組件選用具有相當(dāng)強(qiáng)度，同時(shí)兼具一定彈性與韌性的材料，在潛水過程中，透明件由于受到壓差與溫差等荷載而產(chǎn)生的變形與應(yīng)力變化，均可通過緊固組件自身蘊(yùn)藏的預(yù)應(yīng)力的釋放與再生成的過程進(jìn)行緩沖，不僅不會(huì)使各種復(fù)雜的應(yīng)力相互疊力口，相反能在一定程度起到消除或減小應(yīng)力集中的作用，保持潛水器艙體結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定。
[0040]8、本發(fā)明對(duì)透明件與艙殼實(shí)施緊固的方式，不再需要考慮透明件的斷面與艙殼的直接貼合，因此透明件的選擇將不再受緊固安裝方式的困擾與限制，在透明件設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材質(zhì)與外形等的選擇將更加自由。
[0041]9.本發(fā)明預(yù)應(yīng)力緊固的實(shí)施過程是通過擰緊相關(guān)螺栓來壓迫緊固組件而使其產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，在具體操作時(shí)，通過前期的設(shè)計(jì)模塊中對(duì)各個(gè)組件原材料的選擇及幾何形狀的設(shè)計(jì)，后期工人只需將相關(guān)螺栓擰緊到位即可得到預(yù)設(shè)的緊固力，無須受到操作力度等不確定因素的影響，大大降低了操作條件和技術(shù)要求與維修保養(yǎng)強(qiáng)度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的平面透明件受力圖；
[0043]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的半球型透明件受力圖；
[0044]圖3-8為現(xiàn)有載人潛水器觀察窗透明件與外殼連接的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045]圖9為本發(fā)明載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)的潛水器整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0046]圖10為本發(fā)明實(shí)施例一平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)整體立體示意圖；
[0047]圖11為本發(fā)明實(shí)施例一平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)四分之一立體示意圖；
[0048]圖12為圖11的分解圖；
[0049]圖13為本發(fā)明實(shí)施例一的平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0050]圖14為本發(fā)明實(shí)施例一的平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0051]圖15為本發(fā)明緊固組件平面示意圖；
[0052]圖16為本發(fā)明緊固組件的弧形變形區(qū)受壓變形示意圖；
[0053]圖17為本發(fā)明載人潛水器觀察窗透明件的緊固安裝結(jié)構(gòu)中邊框與透明件緊固過程原理示意圖；
[0054]圖18為本發(fā)明實(shí)施例一第二壓力條為T型件時(shí)的透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0055]圖19為本發(fā)明實(shí)施例一的凸窗透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0056]圖20為本發(fā)明實(shí)施例一的凸窗透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0057]圖21為本發(fā)明實(shí)施例一的半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0058]圖22為本發(fā)明實(shí)施例一的半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0059]圖23為本發(fā)明實(shí)施例一的半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0060]圖24為本發(fā)明實(shí)施例一第二壓力條為T型件時(shí)的半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)平面示意圖；
[0061]圖25為本發(fā)明實(shí)施例一的球形透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0062]圖26為本發(fā)明實(shí)施例一的球形半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0063]圖27為本發(fā)明實(shí)施例二的第一平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0064]圖28為本發(fā)明實(shí)施例二的第二平面透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0065]圖29為本發(fā)明實(shí)施例二的凸窗透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0066]圖30為本發(fā)明實(shí)施例二的半球透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0067]圖31為本發(fā)明實(shí)施例二的球形透明件與邊框連接結(jié)構(gòu)截面圖；
[0068]圖32為本發(fā)明載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)中緊固組件的另一較佳實(shí)施例示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0069]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0070]請(qǐng)參見圖9-11，在本發(fā)明的第一較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的一種載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)，包括潛水器外殼和安裝于外殼的觀察窗透明件2 ;透明件2周邊結(jié)合有一邊框3，邊框3上形成有配合外殼I的安裝結(jié)構(gòu)，邊框3包括壓迫組件31和緊固組件32，通過壓迫組件31和透明件2的配合壓迫緊固組件32生成預(yù)應(yīng)力進(jìn)而緊固透明件2。
[0071]請(qǐng)參閱圖14-15，緊固組件32包括兩個(gè)對(duì)稱夾持于透明件2的弓形臂321，其材料應(yīng)選用具有相當(dāng)強(qiáng)度，同時(shí)兼具一定彈性與韌性的材料，如金屬、工程塑料、高分子材料等；兩弓形臂321之間夾設(shè)形成一圍合空間320，弓形臂321包括第一力臂3211與連接第一力臂3211的第二力臂3212，第一力臂3211與第二力臂3212的連接處形成一滑移端3213，該滑移端3213呈圓弧面或斜面可以在保證在滑移過程中產(chǎn)生的阻力更?。坏谝涣Ρ?211于遠(yuǎn)離第二力臂3212的一側(cè)形成受壓端3214，受壓端3214延伸形成有旋轉(zhuǎn)定位棱3217 ；第二力臂3212于遠(yuǎn)離第一力臂3211的一側(cè)形成緊固端3215，緊固端3215上結(jié)合有壓板3216，且壓板3216與第二力臂3212的連接區(qū)域向內(nèi)凹陷形成一壓板位置調(diào)節(jié)區(qū)3218，通過該壓板位置調(diào)節(jié)區(qū)3218可在緊固過程中實(shí)現(xiàn)壓板3216微小的自身位置調(diào)節(jié)，以使其更平整地貼附透明件2，第一力臂3211的受壓端3214接受壓迫組件31的壓迫并配合透明件2驅(qū)使第一力臂3211與第二力臂3212生成預(yù)應(yīng)力。在本實(shí)施例中第一力臂3211為一短直臂，第二力臂3212為一弧形臂，且第二力臂3212的厚度自滑移端3213至緊固端3215形成一由厚至薄的漸變，該種結(jié)構(gòu)可以保證整個(gè)弧形臂充分和均勻形變，不易折斷。兩弓形臂321在兩受壓端3214之間通過設(shè)置一弧形變形區(qū)3219進(jìn)行連接，當(dāng)?shù)谝涣Ρ?211的受壓端3214受壓時(shí)，弧形變形區(qū)3219自弧形被壓迫可拉伸延展，弧形變形區(qū)3219的受壓變形過程請(qǐng)參閱圖16 ;弧形變形區(qū)3219的設(shè)計(jì)保證了緊固組件32具有一定的延展空間；緊固組件32的兩受壓端3214之間配合形成有復(fù)數(shù)個(gè)螺栓孔。兩緊固端3215與透明件2之間可涂抹粘結(jié)膠(如UV膠)或夾設(shè)雙面膠(如3M膠)或墊設(shè)緩沖墊(如橡膠片)。第二力臂3212間隔形成復(fù)數(shù)個(gè)溢流槽，溢流槽的采用起到了緊固組件32夾合時(shí)多余未凝固密封膠溢出作用和防止了密封膠在凝固過程中的膨脹或收縮對(duì)緊固組件32產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力的影響，確保緊固組件32與透明件2之間的預(yù)應(yīng)力緊固和同時(shí)實(shí)現(xiàn)密封。
[0072]請(qǐng)參閱圖12-15，壓迫組件31包括第一壓力條311和第二壓力條312 ;第二壓力條312的表面中部配合旋轉(zhuǎn)定位棱3217設(shè)置了兩條通長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)定位槽3121，該旋轉(zhuǎn)定位槽3121的半徑等于或略大于旋轉(zhuǎn)定位棱3217的半徑，這樣當(dāng)整個(gè)觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)分別處于預(yù)緊固與緊固狀態(tài)時(shí)，旋轉(zhuǎn)定位棱3217可以有效地在旋轉(zhuǎn)定位槽3121內(nèi)定位與進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，兩滑移端3213才會(huì)在第一壓力條311表面僅沿相互遠(yuǎn)離的方向位移。
[0073]第一壓力條311設(shè)置于弓形臂321的第一力臂3211的外側(cè)；緊固組件32的弓形臂321的兩滑移端3213抵靠于第一壓力條311 ;弓形臂321的兩受壓端3214抵靠于第二壓力條312，弓形臂321的兩緊固端3215抵靠于透明件2的兩側(cè)面。
[0074]第一壓力條311和第二壓力條312分別開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的螺栓孔；通過螺栓緊固第一壓力條311與第二壓力條312 ;第二壓力條312壓迫弓形臂321的兩受壓端3214向第一壓力條311方向位移，弓形臂321的兩滑移端3213發(fā)生相互遠(yuǎn)離的位移，弓形臂321的兩緊固端3215受到透明件2的限位，從而驅(qū)使第一力臂3211與第二力臂3212生成預(yù)應(yīng)力緊固透明件2。
[0075]其中第一壓力條311包括一底板3111，底板3111的兩側(cè)形成擋板3112 ;擋板3112與透明件2之間填充樹脂緩沖層。當(dāng)潛水器潛入較深水域時(shí)，透明件2由于外部水壓而產(chǎn)生的作用力由原透明件2邊緣承載變?yōu)榇蟛糠滞ㄟ^緩沖層傳遞至擋板3112，再由擋板3112傳遞給潛水器外殼I共同承擔(dān)，如此便大大減小了透明件2邊緣所受的外力負(fù)荷，同時(shí)也減小了緊固組件32所受到的來自透明件2的作用力，從而防止了透明件2邊緣的開裂，延長(zhǎng)了透明件2的使用壽命；同時(shí)，防止緊固組件32的兩緊固端3215由于透明件2的作用力而被相互拉開的問題，確實(shí)保證了緊固組件32與透明件2之間有效的緊固連接，保證了潛水器內(nèi)部工作人員的生命安全。
[0076]本實(shí)施例中邊框3與一法蘭4形成配合潛水器外殼I的安裝結(jié)構(gòu)，邊框3通過法蘭4箍扣固定于外殼I，安裝結(jié)構(gòu)也可采用其他連接結(jié)構(gòu)。
[0077]另外，在第二力臂3212、透明件2以及第二壓力條312之間的空隙內(nèi)填充密封膠，從而實(shí)現(xiàn)更為穩(wěn)定的緊固；由于在第二力臂3212上開設(shè)溢流槽，溢流槽的采用起到了緊固組件32夾合時(shí)多余未凝固密封膠溢出作用和防止了密封膠在凝固過程中的膨脹或收縮對(duì)緊固組件32產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力的影響。也可在邊框3與外殼I之間設(shè)置密封件5。
[0078]當(dāng)裝配透明件2時(shí)，將第二壓力條312置于緊固組件32的圍合空間320內(nèi)并將旋轉(zhuǎn)定位槽3121與旋轉(zhuǎn)定位棱3217配合，然后在圍合空間320內(nèi)填充密封膠并將緊固組件32的第一力臂3211設(shè)置于第一壓力條311上，弓形臂321的兩緊固端3215抵靠于透明件2的兩側(cè)面；再將第一壓力條311設(shè)置于第一力臂3211的外側(cè)；弓形臂321的兩滑移端3213抵靠于第一壓力條311，弓形臂321的兩受壓端3214抵靠于第二壓力條312的外側(cè)表面，通過依次貫穿于第一壓力條311、緊固組件32和第二壓力條312的螺栓孔的螺栓進(jìn)行預(yù)緊，待透明件2的位置調(diào)整到位后，通過該螺栓緊固第一壓力條311和第二壓力條312至完成緊固，然后在第一壓力條311的兩擋板3112與透明件2之間填充樹脂緩沖層。
[0079]下面配合圖17來進(jìn)一步說明整個(gè)緊固過程的工作原理，弓形臂321的兩受壓端3214在第二壓力條312的壓迫作用下向第一壓力條311方向位移，兩個(gè)弓形臂321受壓端3214之間的距離在緊固過程中是可控(不變)的，同時(shí)兩滑移端3213抵靠于第一壓力條311的內(nèi)側(cè)表面發(fā)生相互遠(yuǎn)離的位移，而兩緊固端3215沿發(fā)生相互靠近的位移直至抵靠于透明件2的側(cè)面，因此兩緊固端3215的壓板3216間的距離也是可控的，其在透明件2上的緊固位置點(diǎn)也是可控的；進(jìn)一步壓迫兩受壓端3214向第一壓力條311方向位移，進(jìn)而驅(qū)使兩滑移端3213繼續(xù)相互遠(yuǎn)離，而兩緊固端3215此時(shí)抵靠于透明件2的側(cè)面并由此受到限位，第一力臂3211及第二力臂3212由此發(fā)生形變并生成預(yù)應(yīng)力，至此具有穩(wěn)定預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的透明件2與邊框3達(dá)到緊固狀態(tài)，透明件2獲得緊固。同樣的，當(dāng)預(yù)應(yīng)力需要解除時(shí)，只要將相應(yīng)螺栓松開，弓形臂321的形變會(huì)恢復(fù)到之前未緊固狀態(tài)，此時(shí)預(yù)應(yīng)力自動(dòng)消失，整個(gè)觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)的部件都是無損耗的和可重復(fù)使用的，不僅節(jié)約了成本，同時(shí)也非常環(huán)保。
[0080]另外，請(qǐng)參閱圖18，本實(shí)施例中透明件2的側(cè)邊也可凹陷形成安裝槽20，第二壓力條312可采用T型件，即第二壓力條312中部可形成凸條3122 ;凸條3122嵌設(shè)于安裝槽20內(nèi)并通過結(jié)構(gòu)膠結(jié)合于透明件2。
[0081]由于第二壓力條312的凸條3122通過結(jié)構(gòu)膠結(jié)合于安裝槽20內(nèi)增大了第二壓力條312與透明件2的連接面積，從而加大了框體3與透明件2的整體連接強(qiáng)度，同時(shí)凸條3122為穿設(shè)于第一壓力條311、緊固組件32和第二壓力條312之間的螺栓增加了螺孔長(zhǎng)度，使得該螺栓擁有更長(zhǎng)的螺距，增強(qiáng)了第一壓力條311與第二壓力條312之間螺接的強(qiáng)度及可靠性，進(jìn)一步保證了框體3與透明件2的穩(wěn)定牢固連接。
[0082]另外，本實(shí)施例也可運(yùn)用于多種形狀觀察窗透明件的潛水器，其中透明件2為凸窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖19-20 ;透明件2為半球窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖21-23，其中第一壓力條311的底板3111向外延伸形成連接部3113，此時(shí)連接部3113與一法蘭4配合形成本實(shí)施例的安裝結(jié)構(gòu)，其第二壓力條312采用T型件的結(jié)構(gòu)如圖24所示；另外透明件2為球窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖25-26。
[0083]請(qǐng)參閱圖27，在本發(fā)明的第二較佳實(shí)施例中，本發(fā)明的一種載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，區(qū)別在于:透明件2的端部形成復(fù)數(shù)個(gè)緊固部21 ;每一緊固部21對(duì)應(yīng)有一緊固組件32且每一緊固組件32對(duì)應(yīng)有一第二壓力條312 ;每一緊固組件32的緊固端3215抵靠于對(duì)應(yīng)緊固部21兩側(cè)。
[0084]本實(shí)施例也可運(yùn)用于多種形狀觀察窗透明件的潛水器，其中透明件2為平窗的另一透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖28 ;透明件2為凸窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖29 ;透明件2為半球窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖30 ;另外透明件2為球窗時(shí)的透明件緊固結(jié)構(gòu)請(qǐng)參閱圖31。
[0085]進(jìn)一步參閱圖32所示，當(dāng)透明件2邊緣呈圓弧面時(shí)，緊固組件32的第二力臂3212可以分裂成多個(gè)夾爪，以更貼合于透明件2的圓弧面，使緊固組件32在不破壞透明件2自身內(nèi)應(yīng)力的前提下，更牢固與穩(wěn)定地緊固透明件2。
[0086]以上結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可根據(jù)上述說明對(duì)本發(fā)明做出種種變化例。因而，實(shí)施例中的某些細(xì)節(jié)不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定，本發(fā)明將以所附權(quán)利要求書界定的范圍作為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種載人潛水器觀察窗透明件的緊固結(jié)構(gòu)，包括潛水器外殼和安裝于所述外殼的觀察窗透明件；其特征在于，所述透明件周邊結(jié)合有一邊框，所述邊框上形成有配合所述外殼的緊固結(jié)構(gòu)，所述邊框包括壓迫組件和緊固組件，所述壓迫組件配合透明件壓迫所述緊固組件生成預(yù)應(yīng)力進(jìn)而緊固所述透明件。
2.如權(quán)利要求1所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述緊固組件包括兩個(gè)對(duì)稱夾持于所述透明件的弓形臂，兩弓形臂之間夾設(shè)形成一圍合空間，所述弓形臂包括第一力臂與連接所述第一力臂的第二力臂，所述第一力臂與所述第二力臂的連接處形成滑移端，所述第一力臂于遠(yuǎn)離所述第二力臂的一側(cè)形成受壓端，所述第二力臂于遠(yuǎn)離所述第一力臂的一側(cè)形成緊固端，所述第一力臂的受壓端接受所述壓迫組件的壓迫并配合所述透明件驅(qū)使所述第一力臂與第二力臂生成預(yù)應(yīng)力。
3.如權(quán)利要求2所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述壓迫組件包括第一壓力條和第二壓力條；所述第一壓力條設(shè)置于所述弓形臂的第一力臂的外側(cè)；所述緊固組件的弓形臂的兩滑移端抵靠于所述第一壓力條；所述弓形臂的兩受壓端抵靠于所述第二壓力條，所述弓形臂的兩緊固端抵靠于所述透明件的兩側(cè)面； 所述第一壓力條和所述第二壓力條分別開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)對(duì)應(yīng)的螺栓孔；通過螺栓緊固所述第一壓力條與所述第二壓力條；所述第二壓力條壓迫所述弓形臂的兩受壓端向所述第一壓力條方向位移，所述弓形臂的兩滑移端發(fā)生相互遠(yuǎn)離的位移，所述弓形臂的兩緊固端受到所述透明件的限位，從而驅(qū)使所述第一力臂與所述第二力臂生成預(yù)應(yīng)力緊固所述透明件。
4.如權(quán)利要求3中所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一壓力條包括一底板，所述底板的兩側(cè)形成擋板；所述擋板與所述透明件之間填充樹脂緩沖層。
5.如權(quán)利要求4中所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明件的端部形成復(fù)數(shù)個(gè)緊固部；每一所述緊固部對(duì)應(yīng)有一所述緊固組件且每一緊固組件對(duì)應(yīng)有一所述第二壓力條；每一所述緊固組件的緊固端抵靠于對(duì)應(yīng)緊固部?jī)蓚?cè)。
6.如權(quán)利要求3-5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述透明件的側(cè)邊凹陷形成安裝槽，所述第二壓力條中部形成凸條；所述凸條嵌設(shè)于所述安裝槽內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述邊框與所述潛水器外殼之間設(shè)有密封件。
8.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一力臂為一短直臂，所述第二力臂為一弧形臂。
9.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述緊固端上結(jié)合有壓板，且所述壓板與所述第二力臂的連接區(qū)域向內(nèi)凹陷形成一壓板位置調(diào)節(jié)區(qū)。
10.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述兩緊固端與所述透明件之間可涂抹粘結(jié)膠、夾設(shè)雙面膠或墊設(shè)緩沖墊。
11.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二力臂間隔形成復(fù)數(shù)個(gè)溢流槽；所述圍合空間內(nèi)填充有密封膠。
12.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述弓形臂的滑移端呈圓弧面或斜面。
13.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二力臂的厚度自所述滑移端至所述緊固端形成一由厚至薄的漸變。
14.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述緊固組件的弓形臂的受壓端延伸形成有一旋轉(zhuǎn)定位棱，所述第二壓力條對(duì)應(yīng)所述緊固組件的所述旋轉(zhuǎn)定位棱形成有旋轉(zhuǎn)定位槽。
15.如權(quán)利要求2?5中任一項(xiàng)所述的載人潛水器觀察窗透明件緊固結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述弓形臂的受壓端之間通過一弧形變形區(qū)連接。
16.一種應(yīng)用權(quán)利要求1?5中任一項(xiàng)的緊固結(jié)構(gòu)對(duì)載人潛水器觀察窗透明件進(jìn)行緊固的方法。
【文檔編號(hào)】B63B19/02GK104165019SQ201310207181
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】謝曉斌, 鄒彤, 李震, 謝雋永 申請(qǐng)人:一禾科技發(fā)展（上海）有限公司