一種變徑測力排纜機構的制作方法
【專利摘要】一種變徑測力排纜機構，包括纜盤左支架、纜盤右支架、排纜單元、可轉動地連接在纜盤左支架和纜盤右支架之間的絞車纜盤，安裝在纜盤左支架上驅動絞車纜盤轉動的收纜減速電機及由排纜單元進行驅動實現往復運動的變徑測力單元，變徑測力單元包括測力組件、夾緊組件及纜繩限位組件，纜繩限位組件與排纜單元連接，測力組件與纜繩限位組件可轉動連接，夾緊組件與測力組件連接。本實用新型能減小纜繩受外力而擺動對測力結果的影響，防止纜繩進出測力機構處的結構件應力集中或損壞，保證測力包角不會隨纜盤卷徑和纜繩直徑的變化而改變，提高了測量精度，且可以使纜繩具有足夠大的空間保證纜繩的彎曲半徑，延長了使用壽命，滿足纜繩直徑變化時排纜的要求。
【專利說明】
一種變徑測力排纜機構
技術領域
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[0001 ]本實用新型涉及絞車技術領域，具體講是一種變徑測力排纜機構。
【背景技術】
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[0002]光纖水聽器線陣(以下簡稱:水聽器線陣)主要用于海洋聲學環境中聲傳播、噪聲、混響、海底聲學特性、目標聲學特性等的探測，是現代海軍反潛作戰、水下兵器試驗、海洋石油勘探和海洋地質調查的先進探測手段。在工程使用中，通過光電復合拖曳纜(以下簡稱:拖曳纜)將水聽器線陣與探測船連接，由拖曳纜實現能源的供給、信號的傳輸;通過絞車對拖曳纜和水聽器線陣進行收卷儲存、布放控制。受加工工藝、技術指標等各方面因素影響，拖曳纜與水聽器線陣的直徑不同，一般來說，拖曳纜直徑小于水聽器線陣。
[0003]為了解拖曳纜和水聽器線陣布放、工作時的受力情況，使其免于受到水流、船速疊加所形成的外力而造成損壞，也為了應對拖曳狀態下纜繩在水下工作時掛到異物等緊急情況，需要對拖曳纜的實時張力進行檢測。另外，不同工況下，拖曳纜放出長度不同，纜繩在絞車纜盤上卷徑不同，使測力傳感器的角度發生變化。所以需要在絞車上配置適用于不同直徑纜繩的、隨纜繩位置變化相應改變位置的測力機構。
[0004]為了適應深海工作的需要，絞車需要卷繞、布放較長的拖曳纜與水聽器線陣。纜繩在回收時會在絞車纜盤上進行多層卷繞，直徑較細的拖曳纜卷繞在纜盤內圈，直徑較粗的水聽器線陣卷繞在拖曳纜外部。如果纜繩在收卷的過程中排列不整齊、不緊密，有可能出現上層纜繩受到外力而嵌入下層纜繩，或者纜繩之間出現間隙、纜繩堆起等缺陷。這些缺陷會影響后續排纜的效果，甚至導致纜繩卡死無法放出而造成損壞。因此，絞車的排纜機構要適合不同直徑纜繩。
[0005]現有工程中所使用的絞車，如圖1、圖2和圖3所示，其測力機構34采用三輪組結構，使用雙向絲桿旋轉帶動整個測力機構34往復運動，從而進行測力、排纜。三輪組結構的測力傳感器安裝在中間導輪32的軸上，纜繩31從三輪組中間經過時，由于三個導輪之間的相對位置不同，產生了傳感器測力包角。在纜繩31受到外力張緊后，會壓緊中間導輪32，壓力通過導輪32傳遞到張力傳感器上，根據測力包角的大小及測力傳感器傳回的信號計算得到纜繩31上實際張力。為了保證測力的準確，三個導輪之間相對位置是固定的。
[0006]但是在工程實踐中發現，由于需要存儲的纜繩較長，絞車卷筒在空盤和滿盤時卷徑變化較大，而且在海洋環境下，受到海水的沖擊和船只的顛簸，纜繩31會發生擺動，如圖4和圖5所示。纜繩31—旦擺動，固定的三輪組結構測力誤差就會較大，同時上述機構在纜繩31直徑變化后，測力誤差也很大。如果將測力機構34固定，會有如下三個問題:首先，當卷徑變化和纜繩31擺動時，會對測力機構34造成附加的力，影響測量結果，同時纜繩31進出測力機構34處的結構件(如導輪、導輪軸等)應力集中，甚至損壞;其次，當收放的纜繩31直徑發生改變時，三個導輪之間的相對位置沒有發生相應改變，造成傳感器測力包角發生變化，那么根據測力包角計算的纜繩張力值也會變化，產生較大的測量誤差;最后，由于纜繩31需要提供足夠的抗拉強度，其直徑較大，需要的彎曲半徑也較大，一般光電復合纜和水聽器線陣需要的彎曲半徑是其直徑的15至20倍，如果測力機構34與絞車纜盤33相對位置固定，則需要較大的空間保證纜繩31的彎曲半徑，否則會使纜繩31的彎曲半徑較小，減少其使用壽命。
[0007]另外，現有工程中所使用的絞車，其排纜主要依靠雙向絲桿加導軌驅動排纜機構35實現，即采用鏈輪或齒輪，將絞車卷筒轉動時的動力傳遞到雙向絲桿上，絲桿旋轉驅動排纜機構35跟隨卷筒的收放，沿導軌往復運動進行排纜。由于鏈輪或齒輪以及絲桿在傳動過程中的傳動比是固定的，導致在纜繩直徑發生變化時，排纜機構35的排纜節距不能隨之變化，因此無法適應變徑情況下的排纜。
【實用新型內容】:
[0008]本實用新型要解決的技術問題是，提供一種能夠減小纜繩受外力而擺動對測力結果的影響，防止纜繩進出測力機構處的結構件應力集中或損壞，保證傳感器測力包角不會隨著纜盤卷徑和纜繩直徑的變化而改變，提高了測量精度，且可以使纜繩具有足夠大的空間保證纜繩的彎曲半徑，延長了使用壽命，滿足纜繩直徑變化時排纜的要求的變徑測力排纜機構。
[0009]本實用新型的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的一種變徑測力排纜機構，它包括絞車纜盤、收纜減速電機、纜盤左支架、纜盤右支架和排纜單元，收纜減速電機安裝在纜盤左支架上，收纜減速電機的輸出軸與絞車纜盤連接，絞車纜盤可轉動地連接在纜盤左支架和纜盤右支架之間，其中，該變徑測力排纜機構還包括由排纜單元進行驅動實現往復運動的變徑測力單元，變徑測力單元包括測力組件、能夠相對測力組件移動的夾緊組件以及防止纜繩擺動的纜繩限位組件，纜繩限位組件與排纜單元連接，測力組件與纜繩限位組件可轉動連接，夾緊組件與測力組件連接。
[0010]本實用新型所述的一種變徑測力排纜機構，其中，排纜單元包括排纜電機、排纜支架、排纜導軌、排纜滑塊和移動平臺，排纜導軌連接在排纜支架上，排纜支架連接在地面上，排纜電機連接在排纜支架上，排纜滑塊與排纜導軌滑動連接，排纜電機的輸出軸與排纜絲桿連接，排纜滑塊連接在移動平臺下方，排纜絲桿上的絲桿螺母連接在移動平臺下方，纜繩限位組件與移動平臺連接。
[0011]本實用新型所述的一種變徑測力排纜機構，其中，測力組件包括擺動底座、測力導輪以及兩個壓緊導輪，測力導輪和兩個壓緊導輪均安裝在擺動底座上，測力導輪位于兩個壓緊導輪之間，擺動底座與纜繩限位組件可轉動連接。
[0012]本實用新型所述的一種變徑測力排纜機構，其中，夾緊組件包括變徑電機、夾緊絲桿、夾緊滑塊、夾緊導輪、夾緊導軌、移動支架和固定支架，變徑電機與測力組件連接，夾緊絲桿與變徑電機的輸出軸連接，夾緊導輪有兩個且分別連接在移動支架的兩側，夾緊滑塊與移動支架連接，夾緊導軌連接在固定支架上，夾緊滑塊與夾緊導軌滑動連接，固定支架與變徑電機連接，夾緊絲桿上的絲桿螺母連接在移動支架上。
[0013]本實用新型所述的一種變徑測力排纜機構，其中，纜繩限位組件包括提升導輪組和入纜限位導輪組，提升導輪組包括一對提升水平導輪，一對提升水平導輪與測力組件連接，入纜限位導輪組由一對水平導輪和一對豎直導輪組成，一對水平導輪和一對豎直導輪安裝在排纜單元上，一對水平導輪和一對豎直導輪的排列形狀呈“井”字形，測力組件與其中一個水平導輪可轉動連接。
[0014]采用以上結構后，與現有技術相比，本實用新型一種變徑測力排纜機構具有以下優點:
[0015]1、本實用新型中的測力組件位置與纜盤卷徑變化隨動，克服了收放時纜繩上盤角度變化造成的纜繩張力測量誤差，并且通過入纜限位導輪組的限制，減小了纜繩受外力而擺動對測力結果的影響，防止纜繩進出測力組件處的結構件應力集中或損壞，保證纜繩進入測力組件前后的擺動都不影響纜繩與測力導輪之間的相對位置關系，即測力導輪14上的測力包角保持固定不變。
[0016]2、本實用新型中的測力組件與絞車纜盤相對位置沒有固定，測力組件位置與纜盤卷徑變化隨動，因此可以使纜繩具有足夠大的空間保證纜繩的彎曲半徑，延長了使用壽命。
[0017]3、當纜繩直徑變化后，通過夾緊組件改變夾緊導輪與壓緊導輪之間的間距，保證傳感器測力包角不會隨著纜盤直徑的變化而改變，提高了測量精度，滿足了纜繩直徑變化時排纜的要求。
[0018]4、本實用新型將變徑測力單元與排纜單元集成，顯著縮小了排纜機構的體積、重量，具有較高的結構強度，滿足大張力下測力及排纜要求。
【附圖說明】
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[0019]圖1為現有技術絞車中的測力裝置采用的三輪組結構示意圖；
[0020]圖2為現有技術絞車方案的主視結構示意圖；
[0021 ]圖3為現有技術絞車方案的俯視結構示意圖；
[0022]圖4為圖1和圖2中測力機構主視結構示意圖；
[0023]圖5為圖1和圖2中測力機構俯視結構示意圖；
[0024]圖6為本實用新型一種變徑測力排纜機構的主視結構示意圖；
[0025]圖7為本實用新型一種變徑測力排纜機構的俯視結構示意圖；
[0026]圖8為本實用新型中變徑測力單元的俯視放大結構示意圖；
[0027]圖9為本實用新型中排纜單元和變徑測力單元連接在一起時的主視放大結構示意圖；
[0028]圖10為變徑測力單元中夾緊組件的主視放大局部剖視結構示意圖；
[0029]圖11為本實用新型一種變徑測力排纜機構的工作原理示意圖；
[0030]圖12為本實用新型變徑測力原理示意圖。
【具體實施方式】
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[0031]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型一種變徑測力排纜機構作進一步說明:
[0032]如圖6、圖7和圖9所示，本實用新型一種變徑測力排纜機構包括絞車纜盤1、收纜減速電機2、纜盤左支架3、纜盤右支架4、排纜單元和變徑測力單元。收纜減速電機2安裝在纜盤左支架3上，收攬減速電機2的輸出軸與絞車纜盤I連接，絞車纜盤I通過軸承可轉動地連接在纜盤左支架3和纜盤右支架4之間。排纜單元包括排纜電機8、排纜支架5、排纜導軌16、排纜滑塊17和移動平臺11，排纜導軌16通過螺釘固定在排纜支架5上，排纜支架5通過螺釘固定在地面上，排纜電機8通過法蘭用螺釘固定在排纜支架5上，排纜滑塊17與排纜導軌16滑動連接，排纜絲桿18通過鍵與排纜電機8的空心輸出軸連接，排纜滑塊17通過螺釘固定在移動平臺11下方，排纜絲桿18上的絲桿螺母(圖中未示出)通過螺釘固定在移動平臺11下方。排纜電機8驅動排纜絲杠18上的絲桿螺母帶動移動平臺11和排纜滑塊17在排纜導軌16上做往復滑動。
[0033]如圖6、圖7、圖8、圖9和圖1O所示，本實用新型一種變徑測力排纜機構中的變徑測力單元由測力組件、夾緊組件和纜繩限位組件組成。
[0034]測力組件包括擺動底座12、測力導輪14以及兩個壓緊導輪15，測力導輪14和兩個壓緊導輪15均安裝在擺動底座12上，測力導輪14位于兩個壓緊導輪15之間，測力傳感器(圖中未示出)設置在測力導輪14上。
[0035]夾緊組件包括變徑電機7、夾緊絲桿19、夾緊滑塊20、夾緊導輪21、夾緊導軌22、移動支架23和固定支架24。變徑電機7底部通過螺釘固定在擺動底座12上，夾緊絲桿19通過鍵與變徑電機7的空心輸出軸連接，夾緊導輪21有兩個，兩個夾緊導輪21的輪軸通過螺釘分別固定在移動支架23的兩側，兩個夾緊導輪21均可以自由旋轉。移動支架23通過螺釘固定在夾緊滑塊20上，夾緊導軌22通過螺釘固定在固定支架24上，夾緊滑塊20與夾緊導軌22滑動連接，即夾緊滑塊20可沿著夾緊導軌22往復滑動，固定支架24通過螺釘與變徑電機7的法蘭連接。夾緊絲桿19上的絲桿螺母(圖中未示出)通過螺釘固定在移動支架23上，工作時，變徑電機7驅動夾緊絲桿19旋轉，從而推動夾緊滑塊20和移動支架23沿著夾緊導軌22往復滑動。
[0036]纜繩限位組件包括提升導輪組和入纜限位導輪組，提升導輪組和入纜限位導輪組分別位于移動支架23兩側，提升導輪組13的結構只包括一對提升水平導輪13，一對提升水平導輪13通過螺釘與擺動底座12連接。入纜限位導輪組由一對水平導輪10和一對豎直導輪9組成，一對水平導輪10和一對豎直導輪9分別安裝在移動平臺11上，一對水平導輪10中的其中一個用來作為轉軸使用，擺動底座12與作為轉軸使用的水平導輪10可轉動連接。一對水平導輪10和一對豎直導輪9排列形狀呈“井”字形。收攬時，纜繩由“井”字形入纜限位導輪組進入，并穿過夾緊組件和測力組件，以及提升導輪組，最后卷繞到絞車纜盤I上。提升導輪組的作用有兩個，其一是出纜限位，其二是當纜盤卷徑變化時，提升導輪組可以跟隨纜繩6上下帶動擺動底座12沿一對水平導輪10的轉軸軸線上下擺動。
[0037]如圖11所示，本實用新型一種變徑測力排纜機構的工作原理是:
[0038]絞車工作時，收纜減速電機2驅動絞車纜盤I旋轉，進行纜繩6的收放動作即收纜或放纜，并且為了保證纜繩6在絞車纜盤I上有序排放，排纜單元需要根據收纜、放纜的實際狀態進行相應的往復運動，排纜單元中的排纜電機8通過驅動移動平臺11進而帶動變徑測力單元往復運動進行排纜。
[0039]隨著絞車收放，絞車纜盤I上卷徑發生變化，纜繩6通過提升導輪組帶動擺動底座12及其上面安裝的夾緊組件和測力組件沿轉軸即水平導輪10在豎直面上下擺動。如果受到海洋波浪等外界因素影響纜繩6擺動，由一對水平導輪10和一對豎直導輪9組成的入纜限位導輪組會將纜繩6限制在水平導輪10和豎直導輪9形成的“井”字形范圍之內。這樣，在纜繩6進入測力組件前后的擺動，都不影響纜繩6與測力導輪14之間的相對位置關系，即測力導輪14上的測力包角保持固定。因此，通過根據測力包角的大小及測力傳感器傳回的信號計算即可比較準確地得到纜繩6上實際張力。
[0040]當纜繩6的直徑變化后，通過變徑電機7驅動夾緊組件運動來改變夾緊導輪21與壓緊導輪15之間的間距，使不同直徑的纜繩6能順利通過，同時又以適當的力夾緊纜繩6，使其不能自由擺動。由于發生位置改變的是夾緊組件，測力導輪14與壓緊導輪15之間的相對位置不變。所以纜繩6直徑改變前后，測力傳感器測力包角α=β，如圖8和圖12所示，即不論纜繩6如何變化，測力傳感器測力包角始終相等，不會影響根據測力包角及測力傳感器信號計算得到的纜繩實際張力。
[0041]另外，隨著纜繩6直徑變化，排纜電機8的轉速隨之發生改變，使排纜單元和變徑測力單元的運動速度發生改變，即當纜繩6較細時，排纜單元運動速度較慢，當纜繩6較粗時，運動速度變快，保證絞車纜盤I旋轉一圈，排纜單元的行程與纜繩6直徑相適應。變徑電機7根據預先設定的纜繩6長度值來控制夾緊導輪21來回移動。本實用新型在收放纜繩6時能夠準確測量纜繩6的長度，當到達纜繩6變徑點處，電控系統能夠發出指令驅動變徑電機7進行相應動作。
[0042]以上僅是本實用新型的最優實施方案，僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，對于本技術領域的普通技術人員應當能夠理解及實現，對于按照本實用新型的技術原理、結構進行適當的修改或材料的替換，應該視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種變徑測力排纜機構，它包括絞車纜盤(I)、收纜減速電機(2)、纜盤左支架(3)、纜盤右支架(4)和排纜單元，所述收纜減速電機(2)安裝在纜盤左支架(3)上，所述收纜減速電機(2)的輸出軸與絞車纜盤(I)連接，所述絞車纜盤(I)可轉動地連接在纜盤左支架(3)和纜盤右支架(4)之間，其特征在于:該變徑測力排纜機構還包括由排纜單元進行驅動實現往復運動的變徑測力單元，所述變徑測力單元包括測力組件、能夠相對測力組件移動的夾緊組件以及防止纜繩(6)擺動的纜繩限位組件，所述纜繩限位組件與排纜單元連接，所述測力組件與纜繩限位組件可轉動連接，所述夾緊組件與測力組件連接。2.根據權利要求1所述的一種變徑測力排纜機構，其特征在于:所述排纜單元包括排纜電機(8)、排纜支架(5)、排纜導軌(16)、排纜滑塊(17)和移動平臺(11)，所述排纜導軌(16)連接在排纜支架(5)上，所述排纜支架(5)連接在地面上，所述排纜電機(8)連接在排纜支架(5)上，所述排纜滑塊(17)與排纜導軌(16)滑動連接，所述排纜電機(8)的輸出軸與排纜絲桿(I8)連接，排纜滑塊(17)連接在移動平臺(II)下方，排纜絲桿(I8)上的絲桿螺母連接在移動平臺(11)下方，所述纜繩限位組件與移動平臺(11)連接。3.根據權利要求1所述的一種變徑測力排纜機構，其特征在于:測力組件包括擺動底座(12)、測力導輪(14)以及兩個壓緊導輪(15)，所述測力導輪(14)和兩個壓緊導輪(15)均安裝在擺動底座(12)上，測力導輪(14)位于兩個壓緊導輪(15)之間，所述擺動底座(12)與纜繩限位組件可轉動連接。4.根據權利要求1所述的一種變徑測力排纜機構，其特征在于:所述夾緊組件包括變徑電機(7)、夾緊絲桿(19)、夾緊滑塊(20)、夾緊導輪(21)、夾緊導軌(22)、移動支架(23)和固定支架(24)，所述變徑電機(7)與測力組件連接，所述夾緊絲桿(19)與變徑電機(7)的輸出軸連接，所述夾緊導輪(21)有兩個且分別連接在移動支架(23)的兩側，所述夾緊滑塊(20)與移動支架(23)連接，所述夾緊導軌(22)連接在固定支架(24)上，所述夾緊滑塊(20)與夾緊導軌(22)滑動連接，固定支架(24)與變徑電機(7)連接，所述夾緊絲桿(19)上的絲桿螺母連接在移動支架(23)上。5.根據權利要求1所述的一種變徑測力排纜機構，其特征在于:所述纜繩限位組件包括提升導輪組和入纜限位導輪組，所述提升導輪組包括一對提升水平導輪(13)，一對提升水平導輪(13)與測力組件連接，所述入纜限位導輪組由一對水平導輪(10)和一對豎直導輪(9)組成，一對水平導輪(10)和一對豎直導輪(9)安裝在排纜單元上，一對水平導輪(10)和一對豎直導輪(9)的排列形狀呈“井”字形，所述測力組件與其中一個水平導輪(10)可轉動連接。
【文檔編號】B66D1/50GK205603117SQ201620312608
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月13日
【發明人】葉澤群, 胡淼, 鄒楠, 祁慶芬, 孫志成
【申請人】中國電子科技集團公司第八研究所