專利名稱：Adcp傳感器水下垂直度調(diào)整裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水文監(jiān)測領(lǐng)域，特別涉及一種安裝于河床基上進行水流數(shù)據(jù)采集的安裝設(shè)備調(diào)整裝置，尤指一種ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置。
背景技術(shù)：
ADCP (聲學(xué)多普勒流速剖面儀)是利用多普勒效應(yīng)原理，可以獲得其所處位置的垂直剖面的水流數(shù)據(jù)，進行流速測量。ADCP突破傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)動為基礎(chǔ)的傳感流速儀，用聲波換能器作傳感器，換能器發(fā)射聲脈沖波，聲脈沖波通過水體中不均勻分布的泥沙顆粒、浮游生物等反散射體反散射，由換能器接收信號，經(jīng)測定多普勒頻移而測算出流速。ADCP具有能直接測出斷面的流速剖面、具有不擾動流場、測驗歷時短、測速范圍大等特點，目前被廣泛用于海洋、河口的流場結(jié)構(gòu)調(diào)查、流速和流量測驗等。為使用ADCP獲得長期的水文資料，數(shù)據(jù)的采集周期需要長達一年以上，并定期地對ADCP的垂直度進行檢測與保養(yǎng)。傳統(tǒng)的ADCP浮式平臺安裝系統(tǒng)，由于焊接點在水下腐蝕而影響到浮式平臺的安全性，且維護保養(yǎng)時，需要水下機器人或潛水員進行安裝固定或拆除，費用高昂。專利CN102785763A中對浮式平臺ADCP安裝系統(tǒng)進行了改造，但是固定架太高，會影響船只行走，而太低，又存在安裝定位問題。專利CN201569666U中提到的LADCP，避免了吊儀器架的鋼纜與海平面形成的夾角過大而出現(xiàn)測量誤差，但該裝置的體積較大，無形中增加了設(shè)備自身的重量與成本。配有測流ADCP傳感器的走航式測量船，在遇有風(fēng)浪較大、洪水急流等情況時，測量船則無法完成作業(yè)任務(wù)。專利CN2025747571U中提及一種測流平臺，測流平臺利用鐵錨固定于河底，平臺固定架利用泡沫浮子產(chǎn)生的浮力浮于水中，該平臺具有重量輕、平穩(wěn)性較好等特點，但遇有傳感器故障時，從水中提取出該測流平臺有一定難度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，解決了現(xiàn)在技術(shù)存在的上述問題，且其體積小，重量輕，安裝、調(diào)整、維護方便，同時提高了 ADCP傳感器測量的準確性與連續(xù)性。安裝調(diào)整完畢后投入使用，在維護時通過監(jiān)控用經(jīng)緯儀觀測到ADCP傳感器與水平面不垂直時，通過該裝置調(diào)整ADCP傳感器與水平面的垂直度，并實現(xiàn)ADCP傳感器垂直度自鎖，保證ADCP傳感器能夠采集到完整、連續(xù)的水文數(shù)據(jù)。ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置包括蝸輪蝸桿變速箱、搖臂機構(gòu)、至少由四根支柱制成的起支撐作用的固定框架、在固定框架體安裝蝸輪蝸桿變速箱，ADCP傳感器十字軸調(diào)整架，同步帶輪、絲杠螺母傳動系。當(dāng)ADCP傳感器傾斜時，蝸輪輸出軸經(jīng)過同步帶、絲杠螺母副傳動系，直接作用在ADCP傳感器的卡具上，在十字軸調(diào)整架的作用下，實現(xiàn)對ADCP傳感器的調(diào)整。為防止泥沙顆粒、浮游生物等對該裝置的傳動機構(gòu)造成傳動效果變差的現(xiàn)象，對整個裝置除ADCP傳感器探頭、蝸桿上的動力輸入連接頭、固定框架體的底座之外的全部裝置均密封起來。在每個蝸桿動力輸入處設(shè)置I個浮子，以便維護時可快速定位到動力輸入連接頭部分。所述的蝸桿沿箱體上表面對角線布置，減小箱體尺寸。箱體的外形尺寸長為200mm,寬為100mm,高為140mm,調(diào)整裝置總體尺寸長為390mm,寬120mm,高350mm。蝸輪蝸桿變速箱中一蝸輪軸孔內(nèi)安裝套筒，套筒通過螺栓與軸承座一起固定在箱體內(nèi)側(cè)，減小蝸輪輸出軸的長度，搖臂機構(gòu)再固定在套筒上，絲杠螺母傳動機構(gòu)穿過搖臂套筒，蝸輪軸的轉(zhuǎn)動不影響搖臂機構(gòu)的運動。在兩個輸出蝸輪軸的端部均安裝同步輪，利用兩根同步帶分別帶動安裝在搖臂及絲杠上的同步輪轉(zhuǎn)動，搖臂擺動與絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動，使十字軸調(diào)整架擺動來調(diào)整ADCP傳感器的垂直度。蝸輪蝸桿采用不銹鋼或工程塑料，箱體采用鋁材料或工程塑料制成，既防銹，又減輕重量。十字軸調(diào)整架包括內(nèi)圈和外圈，均為方形結(jié)構(gòu)。ADCP傳感器安裝在內(nèi)圈中心處圓孔內(nèi)，并通過頂絲將ADCP傳感器頂緊，防止滑動。內(nèi)圈與外圈均采用鋁材料或工程塑料。內(nèi)圈通過軸、軸承與外圈相連，外圈通過軸、軸承、固定架直接固定在固定框架體上。同步輪傳動準確，工作時無滑動，傳動平穩(wěn)，具有緩沖、減振能力。同步輪為鋁材料制成。搖臂機構(gòu)主要包括搖臂、套筒、同步輪，絲杠從套筒內(nèi)穿過，同步帶輪可實現(xiàn)絲杠獨立轉(zhuǎn)動以及與搖臂的同時擺動。起支撐作用的固定框架體采用鋁型材，長為390mm，寬為120mm，高為210mm。整個設(shè)備調(diào)試后，將鋁型材固定框架體固定在預(yù)制地基的地腳螺栓上，并在預(yù)制地基上設(shè)置吊鉤，將其緩慢吊裝在河基上，ADCP傳感器距離水面的距離至少為3m，預(yù)制地基的體積在2m3左右。預(yù)制地基體積大，可防止強流環(huán)境下ADCP傳感器測流裝置被水流沖走，增強強流環(huán)境下測流裝置的穩(wěn)定性。ADCP傳感器的直徑為63mm，傳感器的直徑增加了卡具的外形尺寸及重量。所述的傳感器卡具，采用直線軸承及導(dǎo)桿裝置，與ADCP傳感器并聯(lián)，并用兩個雙圓環(huán)固定圈鎖緊，導(dǎo)桿與絲杠直接相連，ADCP傳感器的調(diào)整變轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿的調(diào)整。密封裝置包括箱體、密封軸承與塔式防護罩，箱體將除ADCP傳感器探頭、蝸桿及調(diào)整桿連接套筒及部分支架外，全部封裝在箱體內(nèi)，并在箱體內(nèi)放置干燥劑等物質(zhì)。密封箱體周邊抹上防水膠，并在密封箱體與動力輸入連接處安裝密封軸承。受十字軸調(diào)整架的影響，ADCP傳感器會在兩個方向上擺動，將傳感器探頭穿過塔式防護罩，并在傳感器與塔式防護罩相交處安裝密封圈防止泥沙顆粒、浮游生物進入密封箱體內(nèi)，當(dāng)ADCP傳感器傾斜時，塔式防護罩根據(jù)傳感器的傾斜程度變換其折疊部分，保證ADCP傳感器擺動可靠性，不受干涉O本發(fā)明的具體技術(shù)方案是:
ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，包括蝸輪蝸桿變速箱1、搖臂機構(gòu)2、固定框架3、十字軸調(diào)整機構(gòu)4、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5、ADCP傳感器6、傳動機構(gòu)7、密封箱體，其中，蝸輪蝸桿變速箱I固定安裝在固定框架3上，固定框架3固定在預(yù)制地基上；搖臂機構(gòu)2的套筒與蝸輪蝸桿變速箱I的蝸輪軸間隙配合；十字軸調(diào)整機構(gòu)4安裝在固定框架3上，ADCP傳感器6置于十字軸調(diào)整機構(gòu)4上，并與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5固定連接；傳動機構(gòu)7的一端頂在搖臂機構(gòu)2的套筒上，另一端與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5連接；蝸輪蝸桿變速箱I及搖臂機構(gòu)2上分別設(shè)置張緊機構(gòu)。所述的蝸輪蝸桿變速箱I包括蝸桿1、II 101、103、蝸輪1、II 102、104、蝸輪軸1、II 105、106、軸承座107、深溝球軸承I 108、軸承端蓋109、定位軸套1、II 110、114、主動同步輪1、II 111、113、套筒I 112、推力球軸承115、調(diào)整桿連接套筒1、II 116、117，其中，調(diào)整桿連接套筒1、11 116、117通過頂絲分別與蝸桿1、II 101、103固定為一體，僅在蝸桿1、II 101,103的下端安裝推力球軸承115，消除軸向力，其余為深溝球軸承I 108 ;渦輪1、11 102、104通過鍵配合安裝在渦輪軸1、11 105、106，為防止渦輪沿渦輪軸竄動，渦輪
I>11 102、104的一端分別靠在渦輪軸1、11 105、106軸肩上，另一端面分別與定位軸套1、
II110、114相接觸，定位軸套1、Π 110、114頂在渦輪1、11 102、104與深溝球軸承I 108間，深溝球軸承I 108、推力球軸承115安裝于軸承座107內(nèi)，并將軸承座107固定在箱體上，為減少搖臂2與渦輪軸I 105間的裝配復(fù)雜程度，僅將固定在箱體前板上的軸承座107安裝在密封箱體的內(nèi)部，其余軸承座均安裝在密封箱體的外部；主動同步輪1、11 111、113通過鍵配合安裝在渦輪軸1、II 105、106的端部，在渦輪軸1、II 105、106的端部有軸端定位孔，在軸端部安裝一擋片，因此，主動同步輪1、11 111、113 —端由軸間定位，另一端由擋片定位，防止主動同步輪1、11 111、113沿軸向竄動而從渦輪軸上脫落；在調(diào)整桿連接套筒
1、11 116、117內(nèi)安裝--h字架，系上有浮子的繩子，浮子大小為直徑20mm、長為30mm的彩
色圓柱體浮子，一端固定在動力輸入裝置的連接頭內(nèi)處的橫梁上。需要調(diào)整垂直度時，可以將空心鋼管通過安裝浮子的繩體，準確定位到調(diào)整連接套筒上。蝸輪蝸桿變速箱I的箱體采用鋁材、不銹鋼或工程塑料等不易生銹材料，蝸輪蝸桿為不銹鋼或工程塑料等材料。所述的蝸輪蝸桿具有自鎖功能，ADCP傳感器在垂直度調(diào)整后，自鎖可保證其垂直度，減少調(diào)整次數(shù)。所述的搖臂機構(gòu)2包括搖臂201、從動同步輪I 202、深溝球軸承II 203、套筒II 204，其中，從動同步輪I 202與搖臂201由頂絲連接成為一體，深溝球軸承II 203、套筒
II204安裝于搖臂201上，與201構(gòu)成一個組件，該組件穿過與蝸輪蝸桿變速箱I的蝸輪軸
I105間隙配合的套筒I 112，并與套筒I 112間隙配合安裝。傳動機構(gòu)7穿過搖臂201及套筒204，在主動同步輪111、從動同步輪I 202、同步帶的作用下，搖臂機構(gòu)2與傳動機構(gòu)7可一起擺動，傳動機構(gòu)7的絲杠701也可獨立地在套筒II 204內(nèi)轉(zhuǎn)動，帶動ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。所述的固定框架3是鋁型材支架。采用標準的型材制成，在其底部設(shè)置安裝孔，以便安裝在預(yù)制地基上，作為整體將其吊入河水中，安放于河床基上。預(yù)制地基的體積在2m3左右。預(yù)制地基體積大，可防止強流環(huán)境下ADCP傳感器測流裝置被水流沖走，增強強流環(huán)境下測流裝置的穩(wěn)定性。所述的十字軸調(diào)整機構(gòu)4包括內(nèi)圈401、外圈402、旋轉(zhuǎn)軸及軸承403、十字軸固定架404、頂絲405，其中，內(nèi)圈401通過頂絲405與ADCP傳感器6固定在一起，十字軸調(diào)整機構(gòu)4的外圈402通過十字軸固定架404安裝在固定框架3上。當(dāng)傳動機構(gòu)7的絲杠701轉(zhuǎn)動或者絲杠701與搖臂201 —起擺動時，內(nèi)圈401與外圈402繞旋轉(zhuǎn)軸403轉(zhuǎn)動，調(diào)整ADCP傳感器6的垂直度。所述的直 線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5包括直線軸承501、導(dǎo)桿502、雙圓環(huán)固定圈503、頂絲I 504，其中，直線軸承501與導(dǎo)桿502套接，雙圓環(huán)固定圈503固定在導(dǎo)桿502的兩端，雙圓環(huán)固定圈503通過頂絲I 504將導(dǎo)桿502與ADCP傳感器6并聯(lián)固連為一體，ADCP傳感器6的調(diào)整可轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿502的調(diào)整。所述的ADCP傳感器6安裝時傳感器探頭朝下，垂直安裝在十字軸調(diào)整機構(gòu)4的內(nèi)圈401，并用頂絲將ADCP傳感器6與內(nèi)圈401頂緊，防止ADCP傳感器6與內(nèi)圈401產(chǎn)生相對滑動；ADCP傳感器6距離水面至少3m。所述的傳動機構(gòu)7包括絲杠701、推力軸承I III 702、709、712、絲杠螺母703、頂絲II >111 704、714、絲杠螺母套筒705、螺栓及螺母706、直線軸承連接件707、深溝球軸承
III708、圓螺母710、從動同步輪II 711、絲杠鎖緊螺母713，其中，圓螺母710與穿過從動同步輪II 711的頂絲III 714固定在一起組成同步輪組件，該組件可繞絲杠701轉(zhuǎn)動，絲杠701橫穿搖臂機構(gòu)2的套筒204 ;推力球軸承1、111 702,712的內(nèi)側(cè)分別頂在套筒204、搖臂201上，并與搖臂201 —起運動，推力球軸承1、111 702,712的外側(cè)分別與絲杠鎖緊螺母703、同步輪組件固接為一體，在推力球軸承1、111 702,712作用下，絲杠701與絲杠螺母703可實現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動，套筒204與鎖緊螺母713限制了絲杠701的前后竄動，而絲杠螺母703通過頂絲II 704固定在絲杠螺母套筒705內(nèi)構(gòu)成絲杠套筒螺母組件，限制了絲杠螺母703的轉(zhuǎn)動；絲杠套筒組件通過螺栓及螺母706、推力球軸承II 709、深溝球軸承III 708將直線軸承連接件707連接起來，直線軸承連接件707可在軸承的作用下繞螺栓706轉(zhuǎn)動。直線軸承連接件707則起著連接傳動機構(gòu)7、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5起來的紐帶作用，將整個裝置結(jié)合為一個整體。在主動同步輪II 113、同步輪組件與同步帶II 805的作用下，絲杠701轉(zhuǎn)動、絲杠套筒螺母組件前后移動，推動直線軸承及導(dǎo)桿機構(gòu)5運動，實現(xiàn)ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸403前后擺動；而在主動同步輪I 111、從動同步輪I 202、同步帶I 804的作用下,搖臂機構(gòu)2與傳動機構(gòu)7可一起擺動,帶動ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸403左右擺動，進而實現(xiàn)ADCP傳感器6的垂直度調(diào)整。所述的同步帶輪傳動系，起到動力的傳遞作用，由于同步輪的中心距不可調(diào)，因此需要為同步帶加裝張緊機構(gòu)。張緊機構(gòu)包括張緊機構(gòu)底座801、安裝有張緊輪803的張緊機構(gòu)支座802，張緊機構(gòu)底座801固定在蝸輪蝸桿減速箱I的上板或搖臂201上，張緊機構(gòu)支座802上打有長圓孔，可進行張緊輪803位置的調(diào)整。上述結(jié)構(gòu)中，絲杠可以通過滾珠絲杠實現(xiàn)，同步帶傳動可改為齒輪傳動、鏈傳動，連接套可采用萬向節(jié)，調(diào)整桿以及連接套可以由電機及減速器等動力輸入裝置代替。本發(fā)明的有益效果在于:利用蝸輪蝸桿、同步帶輪、絲杠螺母傳動系與十字軸調(diào)整架實現(xiàn)ADCP傳感器水下垂直度的調(diào)整，具有體積小、重量輕、定位準確，安裝、調(diào)整、維護方便等優(yōu)點，前后、左右調(diào)整平穩(wěn)度較好，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其定位準確，可保證水文數(shù)據(jù)采集的完整性、可靠性；具有自鎖功能；結(jié)構(gòu)簡單、新穎，使用方便，實用性強。
此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本發(fā)明的示意性實例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明的蝸輪蝸桿變速箱的俯視剖面示意 圖3為本發(fā)明的蝸輪蝸桿變速箱的主視剖面示意 圖4為本發(fā)明的固定框架的結(jié)構(gòu)示意 圖5為本發(fā)明的搖臂機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖6為本發(fā)明的十字軸調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7為本發(fā)明的直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意 圖8為本發(fā)明的傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明中搖臂的主視剖面示意圖。圖10為同步帶輪傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1、蝸輪蝸桿變速箱；2、搖臂機構(gòu)；3、固定框架；4、十字軸調(diào)整機構(gòu)；5、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)；6、ADCP傳感器；7、傳動機構(gòu)；101、103蝸桿1、II ; 102,104蝸輪1、II ; 105、106蝸輪軸1、II ; 107、軸承座；108、深溝球軸承I ; 109、軸承端蓋；110、114定位軸套1、II ; 111,113主動同步輪1、II ;112、套筒I ;115、推力球軸承；116、117調(diào)整桿連接套筒1、II ;201、搖臂；202、從動同步輪II ； 203、深溝球軸承II ；204、套筒II ;401、內(nèi)圈；402、外圈；403、旋轉(zhuǎn)軸及軸承；404、十字軸固定架；405、頂絲；501、直線軸承；502、導(dǎo)桿；503、雙圓環(huán)固定圈；504、頂絲I ;701、絲杠；702、709、712推力軸承1、II >111 ； 703、絲杠螺母；704、714頂絲II JII ;705、絲杠螺母套筒；706、螺栓及螺母；707、直線軸承連接件；708、深溝球軸承III ;710、圓螺母；711、從動同步輪
II; 713、鎖緊螺母；801、張緊機構(gòu)底座；802、張緊機構(gòu)支座；803、張緊輪；804、805同步帶KU.,
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的詳細內(nèi)容及其具體實施方式
。參見圖1所示，本發(fā)明的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，包括蝸輪蝸桿變速箱1、搖臂機構(gòu)2、固定框架3、十字軸調(diào)整機構(gòu)4、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5、ADCP傳感器6、傳動機構(gòu)7、密封箱體，其中，蝸輪蝸桿變速箱I固定安裝在固定框架3上，固定框架3固定在預(yù)制地基上；搖臂機構(gòu)2的套筒與蝸輪蝸桿變速箱I的蝸輪軸間隙配合；十字軸調(diào)整機構(gòu)4安裝在固定框架3上，ADCP傳感器6置于十字軸調(diào)整機構(gòu)4上，并與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5固定連接；傳動機構(gòu)7的一端頂在搖臂機構(gòu)2的套筒上，另一端與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5連接；蝸輪蝸桿變速箱I及搖臂機構(gòu)2上分別設(shè)置張緊機構(gòu)。參見圖2及圖3所示,所述的蝸輪蝸桿變速箱I包括蝸桿1、II 101、103、蝸輪1、
II102、104、蝸輪軸1、II 105、106、軸承座107、深溝球軸承I 108、軸承端蓋109、定位軸套
1、II 110、114、主動同步輪1、II 111、113、套筒I 112、推力球軸承115、調(diào)整桿連接套筒I >11 116、117，其中，調(diào)整桿連接套筒1、11 116、117通過頂絲分別與蝸桿1、11 101、103固定為一體，僅在蝸桿1、II 101,103的下端安裝推力球軸承115，消除軸向力，其余為深溝球軸承I 108 ;潤輪1、II 102、104通過鍵配合安裝在渦輪軸1、II 105、106，為防止渦輪沿渦輪軸竄動，渦輪1、11 102、104的一端分別靠在渦輪軸1、11 105、106軸肩上，另一端面分別與定位軸套I >11 110、114相接觸，定位軸套1、Π 110、114頂在渦輪1、11 102、104與深溝球軸承I 108間，深溝球軸承I 108、推力球軸承115安裝于軸承座107內(nèi)，并將軸承座107固定在箱體上，為減少搖臂2與渦輪軸I 105間的裝配復(fù)雜程度，僅將固定在箱體前板上的軸承座107安裝在密封裝置的內(nèi)部，其余軸承座均安裝在密封裝置的外部，軸承端蓋109與軸承座107相互配合；主動同步輪1、II 111、113通過鍵配合安裝在渦輪軸1、II 105、106的端部，在渦輪軸1、II 105,106的端部有軸端定位孔，在軸端部安裝一擋片，因此，主動同步輪Ι、Π 111、113 —端由軸間定位，另一端由擋片定位，防止主動同步輪1、ΙΙ 111、113沿軸向竄動而從渦輪軸上脫落；在調(diào)整桿連接套筒1、II 116,117內(nèi)安裝一^h字架，系上有浮子的繩子，浮子大小為直徑20mm、長為30mm的彩色圓柱體浮子，一端固定在動力輸入裝置的連接頭內(nèi)處的橫梁上。需要調(diào)整垂直度時，可以將空心鋼管通過安裝浮子的繩體，準確定位到調(diào)整連接套筒上。蝸輪蝸桿變速箱I的箱體采用鋁材、不銹鋼或工程塑料等不易生銹材料，蝸輪蝸桿為不銹鋼或工程塑料等材料。所述的蝸輪蝸桿具有自鎖功能，ADCP傳感器在垂直度調(diào)整后，自鎖可保證其垂直度，減少調(diào)整次數(shù)。參見圖5及圖9所示,所述的搖臂機構(gòu)2包括搖臂201、從動同步輪I 202、深溝球軸承II 203、套筒II 204，其中，從動同步輪I 202與搖臂201由頂絲連接成為一體，深溝球軸承II 203、套筒II 204安裝于搖臂201上，與201構(gòu)成一個組件，該組件穿過與蝸輪蝸桿變速箱I的蝸輪軸I 105間隙配合的套筒I 112，并與套筒I 112間隙配合安裝。傳動機構(gòu)7穿過搖臂201及套筒204，在主動同步輪111、從動同步輪I 202、同步帶的作用下，搖臂機構(gòu)2與傳動機構(gòu)7可一起擺動，傳動機構(gòu)7的絲杠701也可獨立地在套筒II 204內(nèi)轉(zhuǎn)動，帶動ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。參見圖4所示，所述的固定框架3是鋁型材支架。采用標準的型材制成，在其底部設(shè)置安裝孔，以便安裝在預(yù)制地基上，作為整體將其吊入河水中，安放于河床基上。參見圖6所示,所述的十字軸調(diào)整機構(gòu)4包括內(nèi)圈401、外圈402、旋轉(zhuǎn)軸及軸承403、十字軸固定架404、頂絲405，其中，內(nèi)圈401通過頂絲405與ADCP傳感器6固定在一起，十字軸調(diào)整機構(gòu)4的外圈402通過十字軸固定架404安裝在固定框架3上。當(dāng)傳動機構(gòu)7的絲杠701轉(zhuǎn)動或者絲杠701與搖臂201 —起擺動時，內(nèi)圈401與外圈402繞旋轉(zhuǎn)軸403轉(zhuǎn)動，調(diào)整ADCP傳感器6的垂直度。參見圖7所示，所述的直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5包括直線軸承501、導(dǎo)桿502、雙圓環(huán)固定圈503、頂絲I 504，其中，直線軸承501與導(dǎo)桿502套接，雙圓環(huán)固定圈503固定在導(dǎo)桿502的兩端，雙圓環(huán)固定圈503通過頂絲I 504將導(dǎo)桿502與ADCP傳感器6并聯(lián)固連為一體，ADCP傳感器6的調(diào)整可轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿502的調(diào)整。所述的ADCP傳感器6安裝時傳感器探頭朝下，垂直安裝在十字軸調(diào)整機構(gòu)4的內(nèi)圈401，并用頂絲將ADCP傳感器6與內(nèi)圈401頂緊，防止ADCP傳感器6與內(nèi)圈401產(chǎn)生相對滑動；ADCP傳感器6距離水面至少3m。參見圖8所示，所述的傳動機構(gòu)7包括絲杠701、推力軸承I III 702、709、712、絲杠螺母703、頂絲II JII 704、714、絲杠螺母套筒705、螺栓及螺母706、直線軸承連接件707、深溝球軸承III 708、圓螺母710、從動同步輪II 711、絲杠鎖緊螺母713，其中，圓螺母710與穿過從動同步輪II 711的頂絲III 714固定在一起組成同步輪組件，該組件可繞絲杠701轉(zhuǎn)動，絲杠701橫穿搖臂機構(gòu)2的套筒204 ;推力球軸承1、111 702,712的內(nèi)側(cè)分別頂在套筒204、搖臂201上，并與搖臂201 —起運動，推力球軸承1、111 702,712的外側(cè)分別與絲杠鎖緊螺母703、同步輪組件固接為一體，在推力球軸承1、111 702,712作用下，絲杠701與絲杠螺母703可實現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動，套筒204與鎖緊螺母713限制了絲杠701的前后竄動，而絲杠螺母703通過頂絲II 704固定在絲杠螺母套筒705內(nèi)構(gòu)成絲杠套筒螺母組件，限制了絲杠螺母703的轉(zhuǎn)動；絲杠套筒組件通過螺栓及螺母706、推力球軸承II 709、深溝球軸承
III708將直線軸承連接件707連接起來，直線軸承連接件707可在軸承的作用下繞螺栓706轉(zhuǎn)動。
參見圖8及圖10所示，直線軸承連接件707則起著連接傳動機構(gòu)7、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)5起來的紐帶作用，將整個裝置結(jié)合為一個整體。在主動同步輪II 113、同步輪組件與同步帶II 805的作用下，絲杠701轉(zhuǎn)動、絲杠套筒螺母組件前后移動，推動直線軸承及導(dǎo)桿機構(gòu)5運動，實現(xiàn)ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸403前后擺動；而在主動同步輪I 111、從動同步輪I 202、同步帶I 804的作用下，搖臂機構(gòu)2與傳動機構(gòu)7可一起擺動，帶動ADCP傳感器6繞十字架旋轉(zhuǎn)軸403左右擺動，進而實現(xiàn)ADCP傳感器6的垂直度調(diào)整。所述的同步帶輪傳動系，起到動力的傳遞作用，由于同步輪的中心距不可調(diào)，因此需要為同步帶加裝張緊機構(gòu)。張緊機構(gòu)包括張緊機構(gòu)底座801、安裝有張緊輪803的張緊機構(gòu)支座802，張緊機構(gòu)底座801固定在蝸輪蝸桿減速箱I的上板或搖臂201上，張緊機構(gòu)支座802上打有長圓孔，可進行張緊輪803位置的調(diào)整。所述的密封裝置包括箱體、密封軸承與塔式防護罩，箱體將除ADCP傳感器發(fā)射探頭、蝸桿及調(diào)整桿連接套筒及部分支架外，全部封裝在箱體內(nèi)，并在箱體內(nèi)放置干燥劑等物質(zhì)。蝸桿是主動件，經(jīng)常處于調(diào)整旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，在密封箱體與蝸桿連接處安裝密封軸承。受十字軸調(diào)整裝置的影響，ADCP傳感器6會在兩個方向上擺動，在ADCP傳感器6下部穿過塔式防護罩，將傳感器探頭置于塔式防護罩外，在ADCP傳感器6與塔式防護罩相交處安裝密封圈防治水、泥沙進入箱體內(nèi)，利用采用塔式防護罩進行密封，當(dāng)ADCP傳感器6傾斜時，塔式防護罩根據(jù)傳感器的傾斜程度變換其折疊部分，實現(xiàn)ADCP傳感器6擺動過程中不受干涉。密封箱體粘合后周邊抹上防水膠。當(dāng)需要對ADCP傳感器6進行垂直度調(diào)整時，將調(diào)整桿通過浮子準確定位在調(diào)整桿連接套筒1、11 116，117上。當(dāng)調(diào)整桿套在調(diào)整桿連接套筒I 116上時，蝸桿101 I旋轉(zhuǎn)可帶動蝸輪軸I 105轉(zhuǎn)動,安裝在蝸輪軸I 105上的主動同步輪II 113通過同步帶帶動絲杠701上的同步輪組件一起轉(zhuǎn)動，在推力球軸承1、III 702、712作用下，絲杠轉(zhuǎn)動、絲杠套筒螺母組件在絲杠上前后移動，直線軸承沿導(dǎo)桿上下滑動，十字軸調(diào)整架外圈繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，ADCP傳感器6前后擺動。當(dāng)前后方向調(diào)整完畢后，將調(diào)整桿套在調(diào)整桿連接套筒II 117上，蝸桿II 103旋轉(zhuǎn)可帶動蝸輪軸II 104上的主動同步輪I 111轉(zhuǎn)動，主動同步輪I 111通過同步帶帶動安裝在搖臂上的從動同步輪I 202轉(zhuǎn)動，搖臂與絲杠螺母副一起繞箱體蝸輪軸孔內(nèi)的套筒I 112左右擺動，十字軸調(diào)整架內(nèi)圈繞旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，ADCP傳感器6左右擺動。為限制搖臂及其組件沿蝸輪軸II 106向蝸輪蝸桿變速箱I方向竄動，利用深溝球軸承II 203將搖臂與箱體緊靠在一起，減少搖臂轉(zhuǎn)動過程中的摩擦力，并在主動同步輪I 111與搖臂間安裝止推軸承，限定搖臂及其組件向主動同步輪I 111方向竄動。水下環(huán)境相對不穩(wěn)定，垂直效果通過監(jiān)測用經(jīng)緯儀可以判斷是否安裝到位。調(diào)整好后，讀取ADCP傳感器所采集的數(shù)據(jù)，由于該調(diào)整裝置具有自鎖功能，穩(wěn)定性好，具有較高的數(shù)據(jù)采集有效率，為河流觀測、保護及研究等方面提供了有力的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡對本發(fā)明所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:包括蝸輪蝸桿變速箱(I)、搖臂機構(gòu)(2)、固定框架(3)、十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)、直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)(5)、ADCP傳感器(6 )、傳動機構(gòu)(7 )、密封箱體，其中，蝸輪蝸桿變速箱(I)固定安裝在固定框架(3)上，固定框架(3)固定在預(yù)制地基上；搖臂機構(gòu)(2)的套筒與蝸輪蝸桿變速箱(I)的蝸輪軸間隙配合；十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)安裝在固定框架(3)上，ADCP傳感器(6)置于十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)上，并與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)(5)固定連接；傳動機構(gòu)(7)的一端頂在搖臂機構(gòu)(2)的套筒上，另一端與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)(5)連接；蝸輪蝸桿變速箱(I)及搖臂機構(gòu)(2)上分別設(shè)置張緊機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的蝸輪蝸桿變速箱(I)包括蝸桿1、II (101、103)、蝸輪1、II (102、104)、蝸輪軸1、II (105、106)、軸承座(107)、深溝球軸承I (108)、軸承端蓋(109)、定位軸套1、II (110、114)、主動同步輪1、II (111、113)、套筒I (112)、推力球軸承(115)、調(diào)整桿連接套筒1、II (116、117)，其中，調(diào)整桿連接套筒1、11 (116、117)通過頂絲分別與蝸桿1、II (101、103)固定為一體，僅在蝸桿1、11 (101、103)的下端安裝推力球軸承(115)，消除軸向力，其余為深溝球軸承I (108);渦輪1、II (102、104)通過鍵配合安裝在渦輪軸1、II (105、106);渦輪1、11(102、104)的一端分別靠在渦輪軸1、11 (105、106)軸肩上，另一端面分別與定位軸套1、II (110、114)相接觸，定位軸套1、II (110、114)頂在渦輪1、II (102、104)與深溝球軸承I(108)間，深溝球軸承I (108)、推力球軸承(115)安裝于軸承座(107)內(nèi)，并將軸承座(107)固定在箱體上，為減少搖臂(2)與渦輪軸I (105)間的裝配復(fù)雜程度，僅將固定在箱體前板上的軸承座(107)安裝在密封箱體的內(nèi)部，其余軸承座均安裝在密封箱體的外部；主動同步輪1、II (111、113)通過鍵配合安裝在渦輪軸1、II (105、106)的端部，在渦輪軸I >11(105,106)的端部有軸端定位孔，在軸端部安裝一擋片，因此，主動同步輪1、11(111、113)一端由軸間定位，另一端由擋片定位，防止主動同步輪1、11(111、113)沿軸向竄動而從渦輪軸上脫落。
3.根 據(jù)權(quán)利要求2所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的調(diào)整桿連接套筒1、11(116、117)內(nèi)安裝一十字架，并系上有浮子的繩子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的搖臂機構(gòu)(2)包括搖臂(201),從動同步輪I (202),深溝球軸承II (203),套筒II (204)，其中，從動同步輪I (202)與搖臂(201)由頂絲連接成為一體，深溝球軸承II (203)、套筒II (204)安裝于搖臂(201)上，與(201)構(gòu)成一個組件，該組件穿過與蝸輪蝸桿變速箱(I)的蝸輪軸I(105)間隙配合的套筒I (112)，并與套筒I (112)間隙配合安裝。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的固定框架(3)是鋁型材支架，且在其底部設(shè)置安裝孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)包括內(nèi)圈(401)、外圈(402 )、旋轉(zhuǎn)軸及軸承(403 )、十字軸固定架(404)、頂絲(405 )，其中，內(nèi)圈(401)通過頂絲(405 )與ADCP傳感器(6 )固定在一起，十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)的外圈(402)通過十字軸固定架(404)安裝在固定框架(3)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)(5)包括直線軸承(501)、導(dǎo)桿(502)、雙圓環(huán)固定圈(503)、頂絲I(504)，其中，直線軸承(501)與導(dǎo)桿(502)套接，雙圓環(huán)固定圈(503)固定在導(dǎo)桿(502)的兩端，雙圓環(huán)固定圈(503)通過頂絲I (504)將導(dǎo)桿(502)與ADCP傳感器(6)并聯(lián)固連為一體，ADCP傳感器(6)的調(diào)整可轉(zhuǎn)化為導(dǎo)桿(502)的調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的ADCP傳感器(6)安裝時傳感器探頭朝下，垂直安裝在十字軸調(diào)整機構(gòu)(4)的內(nèi)圈(401)，并用頂絲將ADCP傳感器(6)與內(nèi)圈(401)頂緊，防止ADCP傳感器(6)與內(nèi)圈(401)產(chǎn)生相對滑動；ADCP傳感器(6)距離水面至少3m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的傳動機構(gòu)(7)包括絲杠(701)、推力軸承I 111(702、709、712)、絲杠螺母(703)、頂絲I1、III(704、714 )、絲杠螺母套筒(705 )、螺栓及螺母(706 )、直線軸承連接件(707 )、深溝球軸承III(708 )、圓螺母(710 )、從動同步輪II (711)、絲杠鎖緊螺母(713)，其中，圓螺母(710)與穿過同步輪(711)的頂絲111(714)固定在一起組成同步輪組件，該組件可繞絲杠(701)轉(zhuǎn)動，絲杠(701)橫穿搖臂機構(gòu)(2)的套筒(204);推力球軸承1、111(702、712)的內(nèi)側(cè)分別頂在套筒(204)、搖臂(201)上，并與搖臂(201) —起運動，推力球軸承1、111 (702、712)的外側(cè)分別與絲杠鎖緊螺母(703)、同步輪組件固接為一體，在推力球軸承1、111(702、712)作用下，絲杠(701)與絲杠螺母(703)可實現(xiàn)絲杠轉(zhuǎn)動、螺母移動，套筒(204)與鎖緊螺母(713)限制了絲杠(701)的前后竄動，而絲杠螺母(703)通過頂絲II (704)固定在絲杠螺母套筒(705)內(nèi)構(gòu)成絲杠套筒螺母組件，限制了絲杠螺母(703)的轉(zhuǎn)動；絲杠套筒組件通過螺栓及螺母(706)、推力球軸承II (709)、深溝球軸承III(708)將直線軸承連接件(707)連接起來，直線軸承連接件(707 )可在軸承的作用下繞螺栓(706 )轉(zhuǎn)動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，其特征在于:所述的張緊機構(gòu)包括張緊機構(gòu)底座(801)、安裝有張緊輪(803)的張緊機構(gòu)支座(802)，張緊機構(gòu)底座(801)固定在蝸輪蝸桿減速箱(I)的上板或搖臂(201)上，張緊機構(gòu)支座(802)上打有長圓孔，可進行張緊輪(803)位置的調(diào)整。`
全文摘要
本發(fā)明涉及一種ADCP傳感器水下垂直度調(diào)整裝置，屬于水文監(jiān)測領(lǐng)域。蝸輪蝸桿變速箱固定安裝在固定框架上，固定框架固定在預(yù)制地基上；搖臂機構(gòu)的套筒與蝸輪蝸桿變速箱的蝸輪軸間隙配合；十字軸調(diào)整機構(gòu)安裝在固定框架上，ADCP傳感器置于十字軸調(diào)整機構(gòu)上，并與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)固定連接；傳動機構(gòu)7的一端頂在搖臂機構(gòu)的套筒上，另一端與直線軸承及其導(dǎo)桿機構(gòu)連接；蝸輪蝸桿變速箱及搖臂機構(gòu)上分別設(shè)置張緊機構(gòu)。具有體積小、重量輕、定位準確，安裝、調(diào)整、維護方便等優(yōu)點，前后、左右調(diào)整平穩(wěn)度較好，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其定位準確，可保證水文數(shù)據(jù)采集的完整性、可靠性；具有自鎖功能；結(jié)構(gòu)簡單、新穎，使用方便，實用性強。
文檔編號G01P5/24GK103105507SQ20131002602
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者唐新星, 衛(wèi)臻, 何立鵬, 孫建偉, 姜大偉, 張邦成, 王衛(wèi)平, 張習(xí)燁, 路賀, 劉溢泉, 王帥國, 丁金陽 申請人:長春工業(yè)大學(xué)