МЕХАНИЗМ ИНДИКАТОРА СКОРОСТИ ВСПЛЫТИЯ И ЧАСЫ НЫРЯЛЬЩИКА, СОДЕРЖАЩИЕ ТАКОЙ МЕХАНИЗМ
ASCENT RATE INDICATOR MECHANISM AND DIVER'S WATCH COMPRISING SUCH MECHANISM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к механизму индикатора скорости всплытия и, если более точно, относится к такому механизму, который содержит первый подвижный элемент и датчик давления, выполненный с возможностью деформироваться механически под воздействием изменения давления в окружающей среде, при этом первый подвижный элемент присоединяется кинематически к датчику давления таким образом, чтобы приводиться во вращение в случае изменения давления. Настоящее изобретение также относится к часам для ныряльщика, содержащим механизм индикатора скорости всплытия.
Уровень техники
Ныряльщику должны быть известны различные параметры, когда он совершает подводные погружения, для того чтобы гарантировать свою безопасность. В частности, ныряльщик должен незамедлительно получать информацию о глубине погружения, на которой он находится, чтобы избежать риска превышения предварительно установленной максимальной глубины погружения. Ныряльщик также должен знать продолжительность своего погружения, чтобы избежать исчерпания своих кислородных резервов и безопасно всплывать к поверхности. Два других важных параметра относятся к декомпрессии. Этими параметрами являются скорость всплытия и длительность каких-либо остановок для декомпрессии. Жизненно важно знать скорость всплытия. И действительно, если ныряльщик поднимается слишком быстро, он подвергается риску фатальной эмболии. Рекомендованная максимальная скорость всплытия обычно составляет 10 м в минуту.
В документе СН 513456 раскрываются часы, обеспечиваемые механизмами для обозначения мгновенной глубины, времени погружения и минимальной длительности остановки декомпрессии, за которой может быть необходимо наблюдать ныряльщику на глубине пять метров ниже поверхности. Однако следует отметить, что часы, раскрываемые в этом документе существующего уровня техники, не содержат механизм индикатора скорости всплытия.
В документе US 3910117 раскрывается устройство, предназначенное для того, чтобы позволять ныряльщику проверять его скорость всплытия. Однако это устройство не оборудуется механизмом индикатора скорости всплытия. Устройство, раскрываемые в этом документе существующего уровня техники, содержит две концентрические стрелки, одна из которых предназначается для обозначения мгновенной глубины, а другая для того, чтобы моделировать изменение глубины во время моделируемого всплытия. Перед всплытием ныряльщик производит настройку для совмещения двух стрелок. Затем, в момент начала всплытия, он запускает моделирование. Во время всплытия ныряльщик постоянно проверяет, что две стрелки всё ещё являются совмещёнными, таким образом его скорость всплытия основывается на том, что он должен следовать модели. Одним из недостатков этого устройства существующего уровня техники является то, что невозможно изменять скорость всплытия.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является преодоление недостатков различных известных механизмов.
Если более точно, то задачей изобретения является обеспечение механизма индикатора скорости всплытия, который позволяет ныряльщику знать его скорость всплытия, для того чтобы регулировать её, если она превышает рекомендуемую максимальную скорость всплытия.
Для этой цели настоящее изобретение относится к механизму индикатора скорости всплытия, содержащему первый подвижный элемент и датчик давления, выполненный с возможностью деформироваться механически под воздействием изменения давления в окружающей среде, при этом первый подвижный элемент присоединяется кинематически к датчику давления таким образом, чтобы приводиться во вращение в случае изменения давления.
В соответствии с изобретением, вышеуказанный механизм дополнительно содержит второй подвижный элемент, выполненный с возможностью приводиться в действие первым подвижным элементом в единственном направлении вращения из стартового положения в положение измерения, соответствующее уменьшению давления, средства для разъединения и возвращения, активируемые через постоянные интервалы времени, чтобы отсоединять второй подвижный элемент и возвращать его в стартовое положение, механизм индикатора скорости всплытия, кинематически соединённый со вторым подвижным элементом и содержащий индикаторный элемент, выполненный с возможностью занимать через каждый постоянный интервал времени положение отображения, представляющее уменьшение давления во время вышеуказанного интервала и, таким образом, скорость всплытия, и средства синхронизации, которые приводятся в действие через вышеуказанные постоянные интервалы времени и выполнены с возможностью поддерживать вышеуказанное положение отображения индикаторного элемента во время вышеуказанного постоянного интервала.
Настоящее изобретение также относится к часам для ныряльщика, содержащим механический или электромеханический механизм и механизм индикатора скорости всплытия, как определялось выше, средства для разъединения и возвращения, и средства синхронизации, активизируемые с помощью механизма через вышеуказанные постоянные интервалы.
Механизм в соответствии с изобретением позволяет ныряльщику получать информацию через каждый постоянный интервал времени о средней скорости всплытия, измеренной во время вышеуказанного интервала.
Краткое описание чертежей
Другие признаки и преимущества настоящего изобретения будут понятными после прочтения последующего описания, приведённого исключительно в качестве неограничивающего примера со ссылками на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 показан схематический вид в разрезе механизма индикатора скорости всплытия в соответствии с изобретением.
Осуществление изобретения
Как показано на фиг. 1, механизм индикатора скорости всплытия в соответствии с изобретением содержит первый подвижный элемент 1, жестко соединенный с осью 2, установленной с возможностью поворота на раме и кинематически соединенной с датчиком давления, выполненным с возможностью механически деформироваться под воздействием изменения давления в окружающей среде (не представлена), например, как барометрическая капсула. Такой датчик содержит барометрическую коробку. Во время погружения ныряльщика давление увеличивается, и барометрическая коробка сжимается. Эти деформации измеряются и преобразуются в перемещение, которое может быть линейным, логарифмическим или другим перемещением, усиленным зубчатой передачей. Таким образом, перемещение “s” получается как функция разницы глубины. Часы содержат механизм для измерения времени t. Поскольку скорость определяется вертикальным перемещением “s”, поделённым на время t (v = s/t), то получается скорость всплытия ныряльщика с отображением, при постоянных и регулярных интервалах, значения, соответствующего вертикальному перемещению “s” ныряльщика во время вышеуказанного постоянного временного интервала. Этот постоянный временной интервал может составлять, например, 5 секунд. Очевидно, что конструктором часов может быть выбран другой временной интервал.
Датчик давления располагается таким образом, что перемещения d барометрической капсулы достигают оси 2 в форме углового смещения, как функции изменения давления вследствие разницы глубины во время всплытия ныряльщика. Таким образом, первый подвижный элемент 1 приводится во вращение осью 2 при изменении давления.
Ось 2 также может отображать глубину с помощью стрелки 4.
В соответствии с изобретением, механизм индикатора скорости всплытия дополнительно содержит второй подвижный элемент 6, выполненный с возможностью приводиться в действие первым подвижным элементом 1 в единственном направлении вращения из стартового положения (v = 0, v = скорости всплытия) в измерительное положение, соответствующее изменению (уменьшению) давления, средства 8 для разъединения и возвращения, выполненные с возможностью приводиться в действие через постоянные интервалы времени, чтобы отсоединять второй подвижный элемент 6 и возвращать его в стартовое положение, механизм 10 для отображения скорости v всплытия, кинематически соединённый со вторым подвижным элементом 6 и содержащий индикаторный механизм 12, расположенный таким образом, чтобы занимать через каждый постоянный интервал времени положение отображения, представляющее изменение (уменьшение) давления во время вышеуказанного интервала, и таким образом, скорости всплытия, а также средства 14 синхронизации, которые приводятся в действие через каждый постоянный интервал времени и выполнены с возможностью поддерживать вышеуказанное положение отображения индикаторного элемента 12 во время вышеуказанного постоянного интервала.
Механизм также содержит триб 16, установленный на оси 18, которая устанавливается таким образом, чтобы поворачиваться на раме и нести на себе второй подвижный элемент 6. Вышеуказанный триб 16 выполнен с возможностью взаимодействовать с первым подвижным элементом 1, при этом второй подвижный элемент 6 и вышеуказанный триб 16 соединены с помощью однонаправленного соединения. Если более точно, то триб 16 свободно устанавливается на оси 18 и поддерживается шайбой 20. Триб 16 и ось 18 располагаются таким образом, что триб 16 образует подвижный ведущий триб, управляемый средствами 8 для разъединения и возвращения, чтобы выводиться из зацепления с первым подвижным элементом 1, когда вышеуказанные средства 8 для разъединения и возвращения активизируются, как будет описываться в дальнейшем. Однонаправленное соединение между вторым подвижным элементом 6 и трибом 16 достигается с помощью храпового колеса 22, жестко соединенного с осью 18. Для этой цели защёлки 24, которые закрепляются с помощью штифтов 26 на колесе 22, передают вращение триба 28, жестко соединенного с трибом 16, к колесу 22, которое будет вращаться только в том случае, когда давление, измеренное датчиком давления, уменьшается. Когда давление увеличивается, защёлки 24 позволяют трибу 28, и, следовательно, трибу 16, свободно поворачиваться. Таким образом, вращение триба 16, и, следовательно, первого подвижного элемента 1, не передаётся к храповому колесу 22, которое остаётся неподвижным. Поскольку храповое колесо 22 жестко соединено со вторым подвижным элементом 6, вращение первого подвижного элемента 1 передаётся ко второму подвижному элементу 6 только в том случае, когда давление, измеренное датчиком давления, уменьшается, и, следовательно, в том случае, когда ныряльщик всплывает. Когда давление, измеренное датчиком давления, увеличивается (ныряльщик погружается), второй подвижный элемент 6 не приводится в действие.
Механизм 10 для отображения скорости всплытия содержит ось 30, которая установлена с возможностью поворота на раме, при этом она является соосной с осью 18. Ось 30 несёт на себе индикаторный элемент 12.
Средства 14 синхронизации содержат первый управляющий элемент 32, который синхронизируется со средствами 8 для разъединения и возвращения второго подвижного элемента 6, чтобы приводиться в действие через каждый постоянный интервал времени. Если более точно, то первый управляющий элемент 32 формируется из кулачка, являющегося соосным и жестко соединенный с четвёртым колесом 38 механизма, и выполнен с возможностью приводиться в действие через каждый постоянный интервал времени. Например, кулачок 32 содержит зубья, выполненные с возможностью взаимодействовать с тормозом 34, количество зубьев которого выбирается как функция от продолжительности выбранного интервала измерения скорости всплытия. В частности, в случае интервала в 5 секунд кулачок 32 содержит 12 зубьев. Чтобы гарантировать синхронизацию со средствами 8 для разъединения и возвращения, первый управляющий элемент 32 и четвёртое колесо 38 жестко соединены со вторым управляющим элементом 40, выполненным с возможностью приведения в действие средства 8 для разъединения и возвращения через те же самые постоянные интервалы, как будет описываться в дальнейшем. Для этой цели второй управляющий элемент 40 формируется из кулачка, являющегося соосным и жестко соединенным с четвёртым колесом 38 механизма, и выполнен с возможностью приводиться в действие через каждый постоянный интервал времени. Например, кулачок 40 содержит зубья, выполненные с возможностью взаимодействовать со средствами 8 для разъединения и возвращения, при этом количество зубьев выбирается как функция от продолжительности выбранного интервала измерения скорости всплытия. В частности, в случае интервала в 5 секунд кулачок 40 содержит 12 зубьев. Первый управляющий элемент 32 и второй управляющий элемент 40, а также четвёртое колесо 38 механизма жестко соединяются с осью 42, установленной с возможностью поворота на раме и несущую на себе секундную стрелку 44.
Средства 14 синхронизации также содержат тормоз 34, который выполнен с возможностью блокировать индикаторный элемент 12 в его положении для отображения во время вышеуказанного постоянного временного интервала, при этом тормоз управляется вышеуказанным первым управляющим элементом 32, чтобы выводиться из зацепления через вышеуказанные постоянные временные интервалы. Тормоз 34 содержит основную часть 34а, расположенную таким образом, чтобы взаимодействовать с первым управляющим элементом 32 и, в частности, подниматься при каждом проходе одного из зубьев. Концевая часть 34b тормоза 34 располагается таким образом, чтобы удерживать диск 46, жестко соединенный с осью 30, которая несёт на себе индикаторный элемент 12.
Средства 14 синхронизации также содержат первый элемент 36 для возвращения индикаторного элемента 12, который кинематически соединён со вторым подвижным элементом 6 и выполнен с возможностью перемещать индикаторный элемент 12, когда тормоз 34 выходит из зацепления через каждый постоянный временной интервал, в положение для отображения, соответствующее положению измерения второго подвижного элемента 6 во время вышеуказанного временного интервала. В представленном варианте первым возвратным элементом 36 является пружина. В другом варианте (не представлен), первым возвратным элементом может быть сердечник, выполненный с возможностью создавать возвращающее усилие к нулевому крутящему моменту под воздействием молоточка, постоянно удерживаемого в прилегающем состоянии с помощью пружины, воздействующей на вышеуказанный молоточек. Индикаторный элемент 12 кинематически соединяется со вторым подвижным элементом 6 с помощью средств для приведения в действие индикаторного элемента 12, которые несёт на себе вышеуказанный второй подвижный элемент 6. Если более точно, то эти средства для приведения в действие индикаторного элемента 12 формируются с помощью штифта 48, жестко соединенного с одной стороны со вторым подвижным элементом 6, а с другой стороны – с первым возвратным элементом 36. Таким образом, в представленном варианте один конец первой возвратной пружины 36 прикрепляется к штифту 48, а другой её конец прикрепляется к оси 30.
Средства 8 для разъединения и возвращения содержат второй управляющий элемент 40, который выполнен с возможностью приводиться в действие через каждый постоянный временной интервал. Также они содержат разъединяющий рычаг 50, несущий на себе триб 16 и управляемый вторым управляющим элементом 40, чтобы поворачиваться через каждый постоянный временной интервал. Если более точно, то разъединяющий рычаг 50 выполнен с возможностью поворачиваться на раме вокруг оси 52. На одном своём конце разъединяющий рычаг 50 несёт на себе подшипник 54, который поддерживает подвижный триб 16. Этот механизм позволяет подвижному трибу 16 перемещаться и выходить из зацепления с первым подвижным элементом 1, когда приводится в действие разъединяющий рычаг 50. На другом своём конце разъединяющий рычаг 50 управляется с помощью зубьев, расположенных на втором управляющем элементе 40, чтобы приводиться в действие и поворачиваться через вышеуказанные постоянные временные интервалы. Он содержит возвратную пружину (не представлена), чтобы возвращать вышеуказанный разъединяющий рычаг назад, в первоначальное положение.
Средства 8 для разъединения и возвращения также содержат второй возвратный элемент 56, выполненный с возможностью возвращать второй подвижный элемент 6 в стартовое положение, когда средства 8 для разъединения и возвращения приводятся в действие через каждый постоянный временной интервал. В представленном варианте второй возвратный элемент 56 является пружиной. В другом варианте (не представлен), вторым возвратным элементом может быть сердечник, который выполнен с возможностью создавать возвращающее усилие к нулевому крутящему моменту под воздействием молоточка, постоянно удерживаемого в прилегающем состоянии с помощью пружины, воздействующей на вышеуказанный молоточек. В представленном варианте второй возвратный элемент 56 имеет один конец, который прикрепляется к оси 18, а другой конец прикрепляется к раме, например, через мостик 58. Кроме того, мостик 58 располагается таким образом, чтобы образовывать стопор для второго подвижного элемента 6, когда этот элемент возвращается в своё стартовое положение под воздействием второго возвратного элемента 56.
Механизм согласно настоящему изобретению работает следующим образом: когда ныряльщик перемещается вертикально под воду, барометрическая капсула передаёт перемещение ныряльщика на ось 2. Первый подвижный элемент 1 и триб 16 и 28 таким образом приводятся во вращение, которое является функцией от перемещения. Если перемещение ныряльщика происходит в направлении увеличения давления (глубина погружения увеличивается), то защёлки 24 не передают это перемещение на колесо 22. Если перемещение ныряльщика происходит в направлении уменьшения давления (ныряльщик поднимается вверх, и глубина погружения уменьшается), то колесо 22 приводится во вращение и защёлки 24 позволяют передачу перемещения от триба 16 на вышеуказанное колесо 22. Ось 18 жестко соединена с колесом 22 и приводится во вращение на угол, который является функцией от вертикального перемещения ныряльщика. Второй подвижный элемент 6 жестко соединен с осью, штифт 48 и конец первой пружины 36 прикреплены к нему, поэтому приводятся во вращение на тот же самый угол, который соответствует положению измерения второго подвижного элемента 6. Концевая часть 34b тормоза 34 удерживает диск 46, чтобы противодействовать крутящему моменту первой возвратной пружины 36, таким образом ось 30 и индикаторный элемент 12 остаются неподвижными во время постоянного временного интервала, например, в течение 5 секунд. Основная часть 34а тормоза 34 поддерживается на первом управляющем механизме 32, который приводится в действие осью 42 секундной стрелки и содержит 12 зубьев для приведения в действие тормоза 34 через каждый постоянный временной интервал, а именно, через каждые 5 секунд. Когда тормоз 34 приводится в действие первым управляющим элементом 32, он освобождает диск 46. Под воздействием первой возвратной пружины 36 ось 30 и индикаторный элемент 12 перемещаются и заново позиционируются по отношению к положению штифта 48. Таким образом, индикаторный элемент 12 поворачивается на угол, который является функцией от перемещения ныряльщика во время постоянного временного интервала, который только что прошёл, т.е. предыдущие пять секунд. После прохождения зуба первого управляющего механизма 32, тормоз 34 возвращается в своё положение с концевой частью 34b напротив блокирующего диска 46 и, следовательно, индикаторного элемента 12. Вышеуказанный индикаторный элемент 12 в этом случае находится в положении для отображения во время постоянного интервала, а именно 5 секунд, скорости всплытия, соответствующей перемещению ныряльщика во время предыдущего постоянного интервала, т.е. в предшествующие пять секунд в данном примере. Таким образом, индикаторный элемент 12 поддерживает отображение скорости всплытия для продолжительности, соответствующей постоянному интервалу, т.е. пяти секундам в данном примере, которая позволяет ныряльщику комфортно считывать эту информацию.
В момент времени, когда тормоз 34 снова нажимает на диск 46, зуб второго управляющего элемента 40 проходит перед разъединяющим рычагом 50 и вызывает его частичное поворачивание вокруг оси 52. Подшипник 54, который несёт на себе рычаг 50, перемещается, и зубчатое зацепление скользящего триба 16 выходит из зацепления с первым подвижным элементом 1. Под воздействием второй возвратной пружины 56 ось 18 перемещается назад, заставляя второй подвижный элемент 6 нажимать на мостик 58, в результате чего второй подвижный элемент 6 возвращается в своё стартовое положение. Второй подвижный элемент 6 также возвращает штифт 48 и конец первой возвратной пружины 36 в их стартовое положение, создавая отрицательный крутящий момент вышеуказанной первой возвратной пружины 36. Как только зуб второго управляющего элемента 40 проходит, разъединяющий рычаг 50 возвращается назад, в своё первоначальное положение, в которое возвращается с помощью возвратной пружины, а скользящий триб 16 снова входит в зацепление с первым подвижным элементом 1. Механизм начинает снова, таким же образом, с помощью индикаторного элемента 12 генерировать скачок каждые пять секунд для отображения в течение этих пяти секунд скорости всплытия, соответствующей вертикальному перемещению ныряльщика во время предшествующих пяти секунд. Скачок будет производиться вперёд, если скорость всплытия увеличивалась, или назад, если скорость всплытия уменьшилась, благодаря большему или меньшему крутящему моменту первой возвратной пружины 36.
Первый и второй управляющие элементы 32 и 40 жестко соединены с той же самой осью 42 секундной стрелки, позволяя обеспечивать синхронизацию механизма отображения скорости всплытия со средствами для разъединения и возвращения второго подвижного элемента. Однако вышеуказанные первый и второй управляющие элементы располагаются таким образом, что они смещены на несколько десятых долей секунды. Таким образом, тормоз 34 приводится в действие и переустанавливается на несколько десятых долей секунды (как правило, 0,1 – 0,4 с) раньше разъединения и возвращения второго подвижного элемента 6.
Постоянный временной интервал может составлять, например, 5 секунд. Следовательно, механизм, в соответствии с изобретением, даёт возможность обновлять измерение скорости всплытия каждые 5 секунд, что является хорошим компромиссом между желаемой точностью и требуемой скоростью обновления информации. С помощью регулирования количества зубьев, обеспечиваемых на кулачках, может быть выбран другой временной интервал.
Другие механизмы могут быть взаимосвязаны с механизмом, выполненным в соответствии с изобретением. Например, можно обеспечивать сигнал тревоги для предупреждения ныряльщика, когда его подъём оказывается слишком быстрым. Этот сигнал тревоги может принимать форму звукового сигнала, вибрации, светового сигнала или комбинации из таких возможностей. Например, сигнальный механизм может быть связан с механизмом индикатора скорости всплытия, с тревожной сигнализацией, выполненной с возможностью запускаться, если скорость всплытия ныряльщика превышает максимальное разрешённое пороговое значение, составляющее 10 м/мин, и, следовательно, в том случае, если второй подвижный элемент 6 проходит через угол вращения, соответствующий этой максимальной разрешённой скорости и достигает положения, в котором он запускает тревожную сигнализацию. Например, на втором подвижном элементе 6 может обеспечиваться палец, выступающий из него, чтобы запускать механизм тревожной сигнализации, если палец превышает угол, который на индикаторном элементе 12 соответствует максимальной разрешённой скорости всплытия, равной 10 м/мин.
Также возможно обеспечить механизм для отображения максимальной глубины, на которую можно погрузиться, и максимальной скорости всплытия. Для максимальной глубины, на которую можно погрузиться, возможно обеспечивать стрелку обратного хода на оси 2, несущей на себе стрелку 4 отображения глубины. Вышеуказанная стрелка для отображения максимальной глубины, на которую можно погрузиться, толкается с помощью стрелки 4 отображения глубины и остаётся в максимальном положении, в которое она была доставлена стрелкой 4 отображения глубины. Второй переключающий механизм связан с механизмом, отображающим максимальную глубину, на которую можно погрузиться, и выполнен с возможностью включения в том случае, если глубина превышает максимальное разрешённое пороговое значение. Аналогичным образом, в отношении максимальной скорости всплытия возможно обеспечивать стрелку обратного хода на оси 30, несущей на себе индикаторный элемент 12 скорости всплытия, при этом вышеуказанная стрелка для отображения максимальной скорости всплытия толкается вышеуказанным индикаторным элементом 12 и остаётся в максимальном положении, в которое она была доставлена индикаторным элементом 12. Эти стрелки, отображающие максимальную глубину, на которую можно погрузиться, и максимальную скорость всплытия, устанавливаются с небольшим трением и возвращаются в нулевое положение с помощью двух нажимных кнопок.
Также возможно обеспечивать механизм расцепления для измерения времени погружения. Этот механизм может, например, содержать штырёк, обеспечиваемый на первом подвижном элементе 1 и расположенный таким образом, чтобы разъединять счётчик минут погружения. Таким образом, когда погружение началось, первый подвижный элемент 1 поворачивается, приводя в действие штырёк, который выполнен с возможностью освобождать минутный счётчик, например, в том случае, когда ныряльщик погрузился на один метр в глубину. Когда ныряльщик всплывает и достигает глубины в один метр, штырёк выполнен с возможностью останавливать минутный счётчик. Таким образом, ныряльщик знает своё время погружения в глубину, без необходимости выполнять первоначальные установки перед погружением.
Также возможно обеспечить механизм для присоединения второго подвижного элемента 6 к трибу 16, установленный таким образом, чтобы соединять вышеуказанный второй подвижный элемент с вышеуказанным трибом по требованию. В этом случае нулевое положение определяется исходным (расслабленным) положением возвратной пружины. Эта конструкция обеспечивает отображение как скорости погружения ныряльщика, так и скорости его всплытия.