專利名稱：自適應水聲換能器機架的制作方法
技術領域：
本發明屬于深海裝備技術領域，具體涉及一種對深海熱液口原位測溫系統中水聲 換能器固定的自適應機架。
背景技術：
對現代熱液活動的溫度場分布原位監測是熱液活動研究中的重要內容之一，也是 研究深海熱液噴口及其周圍深部生物圈、探究海底熱液成礦作用機理的基礎研究工作。由 于熱液活動區的高溫高壓極端環境限制，現有的測定熱液口溫度的主要手段是用溫度傳感 器陣列進行測量。這種方法有很大的局限性首先，接觸式測量會干擾熱液口的溫度；其 次，接觸式溫度測量只能測量熱液口某些點的溫度，無法得到熱液區域二維和三維的溫度 場分布數據。目前已研究出深海熱液口溫度場原位在線聲學檢測方法，這種方法可以克服 上述缺點。但是針對深海熱液口溫度場原位在線聲學檢測的需要，目前國內尚未有一種能 對深海熱液口原位在線聲學檢測系統中水聲換能器固定的自適應機架面市。
發明內容
為了克服現有技術存在的不足，本發明提供了一種對深海熱液口原位在線聲學檢 測系統中水聲換能器固定的自適應水聲換能器機架。此自適應水聲換能器機架考慮到深海 環境中的各種情況，結構設計簡單合理，可靠性強、操作便捷，能很好的解決在深海環境中 水聲換能器相對黑色熱液煙囪體位置的固定和溫度測量任務的問題。本發明解決技術問題所采取的具體方案是本發明從上至下依次平行設置有水聲換能器平臺架、上機架和下機架。水聲換能器平臺架包括四個測量圓弧梁和四個平臺連接件；上機架包括由八個上圓弧梁和四個上連接件組成的圓形機架；下機架包括由八個下圓弧梁和四個下連接件組成的圓形機架。所述的平臺連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個鉸鏈； 每個測量圓弧梁的兩端插入兩個平臺連接件的水平安裝孔內，并與平臺連接件固定連接， 四個測量圓弧梁和四個平臺連接件圍合成一個圓形的機架，四個平臺連接件將圓形的機架 等分為四段，每個測量圓弧梁上設置有多個水聲換能器固定件，所有的水聲換能器固定件 在圓形機架上均勻分布；每個水聲換能器固定件上安裝有一個水聲換能器。所述的上連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直安裝 孔、在豎直向上方向有一個鉸鏈；上圓弧梁的一端插入上連接件的水平安裝孔并與上連接 件固定，兩個對應的上圓弧梁的另一端插接；八個上圓弧梁和四個上連接件圍合成一個圓 形的機架；所述的上圓弧梁內部中空，圓形的機架由設置在上圓弧梁內的鋼絲箍緊，鋼絲的 兩端扣環扣置在同一個T形扣鎖上，所述的扣鎖設置在任一兩個上圓弧梁的連接處。水聲換能器平臺架與上機架通過三根上連接桿連接；所述的上連接桿的兩端分別 設置在對應的平臺連接件的鉸鏈和上連接件的鉸鏈內；上夾緊裝置設置在上連接件上，四個上夾緊裝置處于上機架所在平面內。所述的下連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直安裝孔；下圓弧梁一端插入下連接件的水平安裝孔并與下連接件固定，另一端與對應的另一個 下圓弧梁的另一端連接；八個下圓弧梁和四個下連接件圍合成一個圓形的機架；所述的下 圓弧梁內部中空，圓形的機架由設置在下圓弧梁內的鋼絲箍緊，鋼絲的兩端扣環扣置在同 一個T形扣鎖上，所述的扣鎖設置在任一兩個下圓弧梁的連接處。上機架與下機架通過三根下連接桿連接；所述的下連接的兩端分別插入對應的上 連接件的豎直安裝孔和下連接件的豎直安裝孔內；下夾緊裝置設置在下連接件上，四個下 夾緊裝置處于下機架所在平面內。上夾緊裝置和下夾緊裝置結構相同包括內芯軸、圓柱銷、套筒、彈簧和壓頭。所述 的套筒一端封閉、另一端開放，套筒封閉端與對應的連接件固定，T形的內芯軸一端設置在 套筒內并與套筒內徑相配，另一端伸出套筒的開放端并與壓頭固定連接，內芯軸上與圓柱 銷對應的位置設置有通孔，圓柱銷貫穿套筒和內芯軸活動設置。彈簧的一端與套筒封閉端 固定連接、另一端與內芯軸的一端固定連接。所述的壓頭的前端面與上機架或下機架的平 面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數的波紋線。本發明所具有的有益效果(1)考慮了機架自身的剛度、強度及穩定性，保證水聲換能器在數據測量時，每對 水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內。(2)保證了自適應水聲換能器機架固定的穩定性并保證儀器本身和煙囪體的安全 性。(3)材料選擇上綜合考慮了深海的壓強、洋流、PH、鹽堿度等特殊環境對自適應水 聲換能器機架所造成的多種影響。(4)自適應水聲換能器機架的設計遵循了簡便、從輕的設計原則，保證水下機械臂 操作簡便。
圖1為本發明的立體圖；圖2為本發明回收時的立體圖；圖3為夾緊裝置剖面圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步說明。如圖1和圖2所示，自適應水聲換能器機架從上至下依次平行設置有水聲換能器 平臺架、上機架和下機架。水聲換能器平臺架包括四個測量圓弧梁3和四個平臺連接件4 ；上機架包括由八個上圓弧梁10和四個上連接件6組成的圓形機架；下機架包括由八個下圓弧梁11和四個下連接件9組成的圓形機架。所述的平臺連接件4在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個鉸 鏈；每個測量圓弧梁3的兩端插入兩個平臺連接件4的水平安裝孔內，并與平臺連接件4固定連接，四個測量圓弧梁3和四個平臺連接件4圍合成一個圓形的機架，四個平臺連接件4 將圓形的機架等分為四段，每個測量圓弧梁3上設置有四個水聲換能器固定件1，所有的水 聲換能器固定件1在圓形機架上均勻分布；每個水聲換能器固定件1上安裝有一個水聲換 能器2。所述的上連接件6在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直安 裝孔、在豎直向上方向有一個鉸鏈；上圓弧梁10 —端插入上連接件6的水平安裝孔并與上 連接件6固定，另一端與對應的另一個上圓弧梁的另一端連接；八個上圓弧梁10和四個上 連接件6圍合成一個圓形的機架；所述的上圓弧梁10內部中空，圓形的機架由設置在上圓 弧梁10內的鋼絲箍緊，鋼絲的兩端扣環扣置在同一個T形扣鎖7上，所述的扣鎖7設置在 任一兩個上圓弧梁10的連接處。水聲換能器平臺架與上機架通過三根上連接桿5連接；所述的上連接桿5的兩端 分別設置在對應的平臺連接件4的鉸鏈和上連接件6的鉸鏈內；上夾緊裝置設置在上連接 件6上，四個上夾緊裝置處于上機架所在平面內。所述的下連接件9在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直安 裝孔；下圓弧梁11 一端插入下連接件9的水平安裝孔并與下連接件9固定，另一端與對應 的另一個下圓弧梁11的另一端連接；八個下圓弧梁11和四個下連接件9圍合成一個圓形 的機架；所述的下圓弧梁9內部中空，圓形的機架由設置在下圓弧梁9內的鋼絲箍緊，鋼絲 的兩端扣環扣置在同一個T形扣鎖上，所述的扣鎖設置在任一兩個下圓弧梁11的連接處。上機架與下機架通過三根下連接桿8連接；所述的下連接8的兩端分別插入對應 的上連接件6的豎直安裝孔和下連接件9的豎直安裝孔內；下夾緊裝置設置在下連接件9 上，四個下夾緊裝置處于下機架所在平面內。如圖3所示，上夾緊裝置和下夾緊裝置結構相同包括內芯軸14、圓柱銷15、套筒 12、彈簧13和壓頭16。所述的套筒12 —端封閉、另一端開放，套筒12封閉端與對應的連 接件固定，T形的內芯軸14 一端設置在套筒12內并與套筒12內徑相配，另一端伸出套筒 12的開放端并與壓頭16固定連接，內芯軸14上與圓柱銷15對應的位置設置有通孔，圓柱 銷15貫穿套筒和內芯軸14活動設置。彈簧13的一端與套筒12封閉端固定連接、另一端 與內芯軸14的一端固定連接。所述的壓頭16的前端面與上機架或下機架的平面垂直，并 刻蝕有加大摩擦系數的波紋線。本發明的具體使用過程為用機械手將自適應水聲換能器機架準確套入煙囪體，當自適應水聲換能器機架到達實驗所需的位置時，將圓柱銷全部拔出，彈簧將內芯軸向外 頂出，壓頭與煙 體壁相接觸，從而達到固定自適應水聲換能器機架的目的。此后水聲換能 器開始測量煙囪體的溫度場分布。如圖2所示，在實驗完成后，將上機架和下機架上的扣鎖全部拔出，扣環松開，鋼 絲處于自由態，抽取鋼絲后，上機架和下機架自動展開，從而可以達到回收自適應水聲換能 器機架的目的。
權利要求
自適應水聲換能器機架，其特征在于包括上至下依次平行設置有水聲換能器平臺架、上機架和下機架；水聲換能器平臺架包括四個測量圓弧梁和四個平臺連接件；上機架包括由八個上圓弧梁和四個上連接件組成的圓形機架；下機架包括由八個下圓弧梁和四個下連接件組成的圓形機架；所述的平臺連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個鉸鏈；每個測量圓弧梁的兩端插入兩個平臺連接件的水平安裝孔內，并與平臺連接件固定連接，四個測量圓弧梁和四個平臺連接件圍合成一個圓形的機架，四個平臺連接件將圓形的機架等分為四段，每個測量圓弧梁上設置有多個水聲換能器固定件，所有的水聲換能器固定件在圓形機架上均勻分布；每個水聲換能器固定件上安裝有一個水聲換能器；所述的上連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直安裝孔、在豎直向上方向有一個鉸鏈；上圓弧梁的一端插入上連接件的水平安裝孔并與上連接件固定，兩個對應的上圓弧梁的另一端插接；八個上圓弧梁和四個上連接件圍合成一個圓形的機架；所述的上圓弧梁內部中空，圓形的機架由設置在上圓弧梁內的鋼絲箍緊，鋼絲的兩端扣環扣置在同一個T形扣鎖上，所述的扣鎖設置在任一兩個上圓弧梁的連接處；水聲換能器平臺架與上機架通過三根上連接桿連接；所述的上連接桿的兩端分別設置在對應的平臺連接件的鉸鏈和上連接件的鉸鏈內；上夾緊裝置設置在上連接件上，四個上夾緊裝置處于上機架所在平面內；所述的下連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直安裝孔；下圓弧梁一端插入下連接件的水平安裝孔并與下連接件固定，另一端與對應的另一個下圓弧梁的另一端連接；八個下圓弧梁和四個下連接件圍合成一個圓形的機架；所述的下圓弧梁內部中空，圓形的機架由設置在下圓弧梁內的鋼絲箍緊，鋼絲的兩端扣環扣置在同一個T形扣鎖上，所述的扣鎖設置在任一兩個下圓弧梁的連接處；上機架與下機架通過三根下連接桿連接；所述的下連接的兩端分別插入對應的上連接件的豎直安裝孔和下連接件的豎直安裝孔內；下夾緊裝置設置在下連接件上，四個下夾緊裝置處于下機架所在平面內。
2.根據權利要求1所述的自適應水聲換能器機架，其特征在于所述的上夾緊裝置和下 夾緊裝置結構相同包括內芯軸、圓柱銷、套筒、彈簧和壓頭；所述的套筒一端封閉、另一端 開放，套筒封閉端與對應的連接件固定，T形的內芯軸一端設置在套筒內并與套筒內徑相 配，另一端伸出套筒的開放端并與壓頭固定連接，內芯軸上與圓柱銷對應的位置設置有通 孔，圓柱銷貫穿套筒和內芯軸活動設置；彈簧的一端與套筒封閉端固定連接、另一端與內芯 軸的一端固定連接；所述的壓頭的前端面與上機架或下機架的平面垂直，并刻蝕有加大摩 擦系數的波紋線。
全文摘要
本發明涉及一種自適應水聲換能器機架。本發明包括從上至下依次平行設置有水聲換能器平臺架、上機架和下機架，水聲換能器平臺架為圓形框架，水聲換能器均勻布置在水聲換能器平臺架上；上機架為圓形框架，由八段上圓弧梁和上連接件組成，上機架與水聲換能器平臺架通過上連接桿鉸鏈連接。下機架為圓形框架，由八段下圓弧梁和下連接件組成。上機架和下機架上均設置有夾緊裝置，上機架和下機架通過下連接桿固定。本發明考慮了機架自身的剛度、強度及穩定性，保證數據測量時，水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內。
文檔編號G01K11/22GK101833096SQ201010159019
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月27日 優先權日2010年4月27日
發明者張祝軍, 樊煒, 毛潔, 潘華辰, 蔡勇, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學