CN100515913C - 一种水下缆绳收放机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种水下缆绳收放机构，它由缆绳、回收装置及释放装置组成，其中回收装置和释放装置组成本发明的主体；缆绳一端穿过释放装置后缠绕在回收装置内部。本发明能保证缆绳在水下环境中有序、整齐、密实地排列在缆绳储存空间，且能够避免缆绳由于水流的冲击而在收放过程中相互缠绕，还可以在减小缆绳张力变化和缓解缆绳对收放机构的冲击。

Description

一种水下缆绳收放机构

技术领域

本发明涉及一种水下缆绳收放机构，具体地说是一种适用于各种柔索在水下环境中的回收与导出的缆绳收放机构。

背景技术

水下缆绳收放机构大致可分为被动收缆和主动收缆二种方式；被动收缆是缆绳被回收后依靠自身的重力和张力散放在一起；主动收缆是缆绳被回收的同时由缆绳在拉力作用下自行无序地缠绕在旋转体上；这两类缆绳收放机构都是依靠缆绳末端的牵引力拉动缆绳完成放缆动作。

被动收缆方式操作简单，但是缆绳被回收后摆放凌乱，不能有效利用缆绳的储存空间，同时也容易发生由于缆绳在水中的浮力、缆绳自身张力的变化等原因使缆绳的松弛而造成缆绳相互缠绕。在缆绳的布置方面，传统的主动收缆方式比被动收缆方式有很大提高，但摆放还不够整齐紧密，缆绳的储存空间没有得到有效利用；上述两种方式在放缆过程中都可能由于缆绳的突然张紧而使收放机构受到冲击。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有序地收放缆绳，有效利用缆绳储存空间，且能避免由于张力变化而使缆绳相互缠绕的水下缆绳收放机构；它能缓解缆绳由于张力变化而对收放机构造成冲击。

本发明技术方案如下：

本发明由缆绳、回收装置及释放装置组成，其中缆绳一端穿过释放装置后缠绕在回收装置内部；回收装置由滚筒、回收机架、动力滑块组成，动力滑块安装在回收机架内部且置于滚筒的一个轮缘上并通过齿轮副与滚筒相连；释放装置主要由驱动轮、弹簧、驱动电机、释放机架、滑动支座、轴套、轴组成，释放机架由释放架体和滑道结合为一体，且滑道固定在两个释放架体之间；两根轴两端分别置于安装在滑动支座内部的轴套中，轴的一端与驱动电机相连，它的中部分别设置一个驱动轮，弹簧置于滑动支座和释放架体之间并与滑动支座一起置于滑道内，安装驱动轮于释放机架中部；

所述回收机架由回收架体、滑杆、圆柱凸轮丝杠、支撑杆、定位环组成，支撑杆与定位环连接后同滑杆、圆柱凸轮丝杠一起置于回收架体之间；

所述回收架体为L形结构，其下部为底座，上部为垂直于底座的端板；所述圆柱凸轮丝杠为棒状，它的中部外表面设两条旋向相反的螺纹槽，螺纹槽在柱体表面相互交叉且每个螺纹槽的末端与另一个螺纹槽的初始端连接，螺纹槽在柱体表面为封闭结构；

所述动力滑块由轴承、齿轮、动力滑块体、电机组成，轴承、齿轮、电机一起置于动力滑块体内部，齿轮置于电机和轴承之间的电机轴上；

所述动力滑块体为立方体结构，其立方体的底面内凹成槽状，在槽的其中一个内壁上设轴承安装孔，在槽的另一个壁的外部设与轴承安装孔相对应的电机安装孔，在与槽相平行的立方体端面上设两个通孔；

所述滚筒为一空腔回转体，其两端分别沿径向外突、形成轮缘，其中一个轮缘端面的中部沿径向内凹，齿轮通过其内凹面啮合在一起，在滚筒空腔的柱体表面上设楔块，楔块与圆柱凸轮丝杠的螺纹槽相配合；

所述释放机架为几字形框架结构，其两端分别为两个L形释放架体，在两个释放架体之间设两组并行的滑道；

每组滑道由两根槽形直杆按内凹面上下相对的方式设置，且分布在释放架体上；

所述驱动电机安装在释放机架上并与轴相连接；所述滑动支座为立方体结构，其中部设有用于安装轴套的孔。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.有效利用缆绳储存空间。由于本发明所述弹簧通过推动滑动支座使两个驱动轮向缆绳施加作用力，驱动电机和电机在收放缆过程中分别作为驱动器和阻尼器对缆绳施加张力，在圆柱凸轮丝杠中部设两条旋向相反的螺纹槽，螺纹槽在柱体表面封闭，使滚筒同时作转动和往复直线运动保证了缆绳能有次序、整齐地分层缠绕在滚筒表面；缆绳的张力作用，使其缠绕更加密实，从而有效利用缆绳储存空间。

2.能避免缆绳在收放过程中相互缠绕。由于本发明滚筒和驱动轮的拉伸作用，缆绳处于张紧状态，从而有效避免了缆绳在收放过程中相互缠绕。

3.能减小缆绳张力变化和缓解缆绳对收放机构的冲击。在收放缆时，本发明驱动电机和电机作为阻尼器交替释放能量，增大缆绳在滚筒与驱动轮之间的张力，从而减小了缆绳的张力变化，对缆绳的冲击起缓冲作用。

附图说明

附图1-1是本发明的总体示意图。

附图1-2是附图1-1的A-A视图。

附图2-1是附图1-1中回收机架的视图。

附图2-2是附图2-1的B-B视图。

附图3-1是附图1-1中滚筒的视图。

附图3-2是附图3-1的C-C视图。

附图4是附图1-1中动力滑块的视图。

附图5-1是附图1-1、4中滑块体的视图。

附图5-2是附图5-1的侧视图。

附图6-1是附图1-1、4中齿轮的视图。

附图6-2是附图6-1的侧视图。

附图7-1是附图1-1、2-1中圆柱凸轮丝杠的视图。

附图7-2是附图7-1的圆柱面展开视图。

附图8-1是附图1-1中释放装置的视图。

附图8-2是附图8-1的D-D视图。

附图9-1是附图8-2中驱动轮的视图。

附图9-2是附图9-1的俯视图。

附图10-1是附图1-1、8-1中释放机架的视图。

附图10-2是附图10-1的E-E视图。

附图11-1是附图1-1、8-1、10-1中槽形直杆的视图。

附图11-2是附图11-1的侧视图。

附图12-1是附图8-1中滑动支座的视图。

附图12-2是附图12-1的F-F视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明由缆绳4、回收装置15及释放装置23组成(如附图1-1所示)，其中回收装置15和释放装置23分别布置在载体上的不同部位(如甲板上)，它们组成本发明的主体；缆绳4一端穿过释放装置23后缠绕在回收装置15内部。所述回收装置15主要用于缆绳4的回收、存储和布置，释放装置23主要用于缆绳4的释放和向缆绳4施加拉力。

回收装置15主要由滚筒3、回收机架9、动力滑块10组成(如附图1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、4、5-1、5-2、6-1、6-2、7-1、7-2所示)，动力滑块10安装在回收机架9内部且置于滚筒3的一个轮缘上并通过齿轮副与滚筒3传递动力；

所述回收机架9由回收架体1、滑杆2、圆柱凸轮丝杠12、支撑杆13、定位环14组成(如附图1-1、1-2、2-1、2-2、7-1、7-2所示)；两根支撑杆13与定位环1 4连接后同滑杆2、圆柱凸轮丝杠12一起置于两个回收架体1之间；

所述回收架体1为L形结构，其下部为底座，上部为垂直于底座的端板；所述滑杆2与支撑杆13为杆状；所述定位环14为环状结构；所述圆柱凸轮丝杠12为棒状(如附图1-1、2-1、7-1、7-2所示)，它的中部外表面设两条旋向相反的螺纹槽，螺纹槽在柱体表面相互交叉且每个螺纹槽的末端与另一个螺纹槽的初始端连接，使螺纹槽在柱体表面封闭；其柱体两端分别设与回收架体1相连接的面；

所述动力滑块10由轴承5、齿轮6、动力滑块体7、电机8组成(如附图1-1、1-2、4、5-1、5-2、6-1、6-2所示)；轴承5、齿轮6、电机8一起置于动力滑块体7内部且齿轮6置于电机8和轴承5之间的电机轴上；

所述动力滑块体7为立方体结构(如附图1-1、1-2、4、5-1、5-2所示)，其立方体的底面内凹成槽状，在槽的其中一个内壁上设轴承安装孔，在槽的另一个壁的外部设与轴承安装孔相对应的电机安装孔，在与槽相平行的立方体端面上设两个通孔；所述齿轮6为饼状(如附图1-1、1-2、4、6-1、6-2所示)，其径向外表面设小齿圈，其端面设中心孔。所述电机8为柱体，其端面设电机轴。

所述滚筒3为一空腔回转体(如附图1-1、1-2、3-1、3-2所示)，其两端分别沿径向外突、形成轮缘，其中一个轮缘端面的中部沿径向内凹，齿轮6通过其作为大齿圈的内凹面啮合在一起；在滚筒3空腔的柱体表面上设楔块11，楔块11与圆柱凸轮丝杠12的螺纹槽相配合；

释放装置23主要由驱动轮16、弹簧17、驱动电机21、释放机架22、滑动支座24、轴套25、轴26组成(如附图1-1、8-1、8-2、9-1、9-2、10-1、10-2、11-1、11-2、12-1、12-2所示)；释放机架22由释放架体19和滑道18结合为一体且使滑道18固定在两个释放架体19之间；两根轴26两端并分别置于安装在滑动支座24内部的轴套25中，轴26的一端与驱动电机21相连，其中部分别设置一个驱动轮16，弹簧17置于滑动支座24和释放架体19之间并与滑动支座24一起置于滑道18内，从而将驱动轮16置于释放机架22中部；

所述释放机架22为几字形框架结构(如附图1-1、8-1、8-2、10-1、10-2、11-1、11-2所示)，其两端分别为两个L形释放架体19，在两个释放架体19之间设两组并行的滑道18；每组滑道18由两根槽形直杆20按内凹面上下相对的方式设置而成，且分别分布在释放架体19端面上；所述释放架体19为L形，其下部为底座，其上部为与底座垂直的端板；所述槽形直杆20为截面呈长方形的长杆(如附图1-1、8-1、8-2、10-1、10-2、11-1、11-2所示)，沿杆的长度方向其底面内凹成槽状；

所述驱动轮16为盘状体(如附图1-1、8-1、8-2、9-1、9-2所示)，其端部设与轴相连结的中心孔，其径向外表面设环形槽；所述驱动电机21安装在释放机架22上并与轴26相连接；所述滑动支座24为立方体结构(如附图1-1、8-1、8-2、12-1、12-2所示)，其中部设有用于安装轴套25的孔。

具体安装方案为：

圆柱凸轮丝杠12穿过滚筒3固定在两个回收架体1间，滚筒3内腔表面与圆柱凸轮丝杠12外表面呈间隙配合；置于滚筒3内表面的楔块11嵌在圆柱凸轮丝杠12外表面的螺纹槽内；

两根滑杆2穿过动力滑块体7将动力滑块10安装在回收架体1内部并使动力滑块体7置于滚筒3一个轮缘的内凹面上方；轴承5和电机8分别安装在动力滑块体7的轴承安装孔和电机安装孔内且使电机8的电机轴与轴承5内环形成过盈配合，与电机轴上固连的齿轮6置于动力滑块体7的槽内并位于轴承5与电机8之间，从而使齿轮6的小齿圈与滚筒3的凹面结构的大齿圈形成齿轮副；

定位环14分别由两根支撑杆13固定在两个回收架体1之间，支撑杆13与圆柱凸轮丝杠12的轴线相平行；

四根槽形直杆20分别按内凹面上下相对的方式组成两组滑道18并分别并行地分布在释放架体19的端面两侧，且使滑道18置于两个释放架体19之间；两根轴26中部分别固连一个驱动轮16，轴26的两端分别设置轴套25并将轴套25置于滑动支座24内部的孔内，轴26与轴套25形成间隙配合，轴套25与滑动支座24固连接，从而使轴26与滑动支座24形成转动副；弹簧17与滑动支座24一起置于滑道18内并置于释放架体19和滑动支座24之间，从而将两个驱动轮16置于两个释放架体19和两组滑道18之间；弹簧17通过推动滑动支座24使两个驱动轮16相互碾压缆绳4；轴26的一端设驱动电机21；

本发明工作过程如下：

缆绳4穿过两个驱动轮16环形槽间的间隙并通过弹簧17推动滑动支座24使两个驱动轮16碾压缆绳4，从而增大缆绳4与驱动轮16间的摩擦力；缆绳4穿过驱动轮16的环形槽后经定位环14导向，最终缠绕在滚筒3的径向外表面；

本发明收缆时，电机8带动齿轮6转动，通过驱动滚筒3的轮缘大齿圈使滚筒3绕圆柱凸轮丝杠12向收缆方向转动，从而将缆绳4缠绕在滚筒3空腔柱体的径向外表面；由于滚筒3内表面的楔块11嵌在圆柱凸轮丝杠12表面的螺纹槽中，所以当滚筒3绕圆柱凸轮丝杠12转动时，具有轴向螺距的螺纹槽向楔块11施加轴向作用力，从而驱使与楔块11一体的滚筒3沿轴向作前进运动；滚筒3的一个轮缘端部的径向内凹面侧壁推动动力滑块体7的端面使动力滑块10沿滑杆2随滚筒3`一起运动；同时由于所述螺纹槽为两条旋向相反、端部封闭结构，所以当运动到在一个螺纹槽道末端时，在螺纹槽道端部封闭部分的引导下，楔块11转入另一个反向的螺纹槽道，于是滚筒3便沿轴向作返回运动，如此循环，使滚筒3在绕圆柱凸轮丝杠12转动的同时，也作沿圆柱凸轮丝杠12轴向的往复运动；滚筒3将从左到右或从右到左作轴向直线运动时，将依次经过定位环14，从而使通过定位环14的缆绳4沿滚筒3轴向按次序缠绕在滚筒3上；滚筒3每经过定位环14一个行程，缆绳4便在滚筒3上缠绕一层；释放装置23的弹簧17通过推动滑动支座24在滑道18内滑行，迫使两个驱动轮16向缆绳4施加更大的法向压力，加大驱动轮16与缆绳4间的摩擦力；当缆绳4回收时，由于摩擦力的作用带动驱动轮16转动，与驱动轮16固连的轴26与一起转动，使设置在轴26端部的驱动电机21作为发电机向外输出功率，导致回收阻力增大，缆绳4在驱动轮16与滚筒3之间的张力增加，避免了缆绳4在回收过程中相互缠绕，使缆绳4在滚筒3上缠绕得更加整齐、紧密、有序，同时由于张力的增加，减小了缆绳4张力的变化副度，减轻中缆绳4对本发明造成的冲击。

当本发明放缆时，弹簧17通过滑动支座24使驱动轮16与缆绳4之间产生摩擦力；驱动电机21带动轴26转动，使与轴26固连的驱动轮16一起转动；在驱动轮16摩擦力的作用下，缆绳4经定位环14拉动滚筒3转动，从而使滚筒3发生转动和直线往复运动；在定位环14的导向作用下，缆绳4与滚筒3保持垂直状态，从而保证缆绳4按一定角度离开滚筒3；滚筒3转动的同时，也通过滚筒3一个轮缘的大齿圈带动齿轮6一起转动，从而使电机8作为发电机向外输出功率，增加滚筒3的转动阻力，导致缆绳4在驱动轮16与滚筒3之间的张力增加，在避免缆绳4在放缆过程中相互缠绕的同时，使缆绳4按顺序离开滚筒3并由驱动轮16的摩擦力将缆绳4放出，同时，由于张力的增加，减小了缆绳4张力的变化副度，减轻中缆绳4对本发明造成的冲击。

Claims (5)

1.一种水下缆绳收放机构，包括缆绳(4)、回收装置(15)及释放装置(23)，其中缆绳(4)一端穿过释放装置(23)后缠绕在回收装置(15)内部；其特征在于：其中回收装置(15)由滚筒(3)、回收机架(9)、动力滑块(10)组成，动力滑块(10)安装在回收机架(9)内部且置于滚筒(3)的一个轮缘上并通过齿轮副与滚筒(3)相连；释放装置(23)主要由驱动轮(16)、弹簧(17)、驱动电机(21)、释放机架(22)、滑动支座(24)、轴套(25)、轴(26)组成，释放机架(22)由释放架体(19)和滑道(18)结合为一体，且滑道(18)固定在两个释放架体(19)之间；两根轴(26)两端分别置于安装在滑动支座(24)内部的轴套(25)中，轴(26)的一端与驱动电机(21)相连，它的中部分别设置一个驱动轮(16)，弹簧(17)置于滑动支座(24)和释放架体(19)之间并与滑动支座(24)一起置于滑道(18)内，安装驱动轮(16)于释放机架(22)中部；

所述回收机架(9)由回收架体(1)、滑杆(2)、圆柱凸轮丝杠(12)、支撑杆(13)、定位环(14)组成，支撑杆(13)与定位环(14)连接后同滑杆(2)、圆柱凸轮丝杠(12)一起置于回收架体(1)之间；

所述回收架体(1)为L形结构，其下部为底座，上部为垂直于底座的端板；所述圆柱凸轮丝杠(12)为棒状，它的中部外表面设两条旋向相反的螺纹槽，螺纹槽在柱体表面相互交叉且每个螺纹槽的末端与另一个螺纹槽的初始端连接，螺纹槽在柱体表面为封闭结构；

所述动力滑块(10)由轴承(5)、齿轮(6)、动力滑块体(7)、电机(8)组成，轴承(5)、齿轮(6)、电机(8)一起置于动力滑块体(7)内部，齿轮(6)置于电机(8)和轴承(5)之间的电机轴上；

所述滚筒(3)为一空腔回转体，其两端分别沿径向外突、形成轮缘，其中一个轮缘端面的中部沿径向内凹，齿轮(6)通过其内凹面啮合在一起，在滚筒(3)空腔的柱体表面上设楔块(11)，楔块(11)与圆柱凸轮丝杠(12)的螺纹槽相配合。

2.按权利要求1所述所述水下缆绳收放机构，其特征在于：所述动力滑块体(7)为立方体结构，其立方体的底面内凹成槽状，在槽的其中一个内壁上设轴承安装孔，在槽的另一个壁的外部设与轴承安装孔相对应的电机安装孔，在与槽相平行的立方体端面上设两个通孔。

3.按权利要求1所述所述水下缆绳收放机构，其特征在于：所述释放机架(22)为几字形框架结构，其两端分别为两个L形释放架体(19)，在两个释放架体(19)之间设两组并行的滑道(18)。

4.按权利要求3所述所述水下缆绳收放机构，其特征在于：每组滑道(18)由两根槽形直杆(20)按内凹面上下相对的方式设置，且分布在释放架体(19)上。

5.按权利要求1所述所述水下缆绳收放机构，其特征在于：所述驱动电机(21)安装在释放机架(22)上并与轴(26)相连接；所述滑动支座(24)为立方体结构，其中部设有用于安装轴套(25)的孔。

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