CN102001428B - 海洋科学综合考察船升降鳍板系统 - Google Patents

Abstract

一种海洋科学综合考察船升降鳍板系统，该系统包括设置在船体内的深井、提升装置、鳍板仪器舱、水下载荷平衡锁紧装置、辅助提升装置、紧急锁紧装置、安全保护装置、液压电控系统及声光报警系统。鳍板仪器舱用于安装可靠探测设备，由钢丝绳与提升装置连接，用以控制鳍板仪器舱在船体深井中的上下运动；鳍板仪器舱长期位于水下，由水下载荷平衡锁紧装置负责将其与船体压紧，防止鳍板仪器舱与船体的相对碰撞；当水下载荷平衡锁紧装置失效时，鳍板仪器舱可提升至水线以上，由紧急锁紧装置将其锁紧，防止在船体内部的晃动；辅助提升装置用于提升鳍板仪器舱内的仪器设备，方便维护。其他附属设备包括电缆托架、竖梯、照明等。

Description

海洋科学综合考察船升降鳍板系统

技术领域

本发明涉及一种可升降式鳍板仪器舱系统，具体为海洋科学综合考察船升降鳍板系统。

背景技术

科学考察船作为海上流动的实验室，是海洋探测的关键设施。目前，海洋科学考察船上的海洋探测仪器，有的直接安装在船体底部的外板上，有的安装于船体底板或传统的“轴-舵”式鳍板仪器舱底部，前者的缺陷在于探测设备无法避开船底板的湍流层，大大降低了探测精度，还会由于湍流层的空泡效应影响仪器的使用寿命；后者则因鳍板仪器舱本身一直处于船体外板以外，且为固定式连接，这样一来，对鳍板仪器舱及内部仪器的维护与更换只能在船坞内进行，其维护成本高、使用效率低下，而且由于鳍板仪器舱长期身处船体基线以下，增加了航行阻力、增加了船舶实际吃水，同时其自身也长期处于受力状态，其使用寿命大为缩短。海洋探测活动的高科技性质，在一定程度上决定了鳍板仪器舱应安全可靠及减振降噪。

发明内容

为了减少海洋科学综合考察船因鳍板仪器舱而造成的进坞维修次数，本发明提供了一种可升降式鳍板仪器舱系统，能够通过其升降机构实现鳍板仪器舱在船体内部深井中的上下移动，并采用锁紧装置保证其工作时安全稳定，并达到减振降噪的目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种海洋科学考察船的可升降式鳍板系统，该系统包括设置在船体内的深井、提升装置、鳍板仪器舱、水下载荷平衡锁紧装置、辅助提升装置、紧急锁紧装置、安全保护装置、液压电控系统及声光报警系统；所述的深井内设有艏部导轨、艉部导轨，鳍板仪器舱位于导轨组成的空间内，提升装置安装在深井顶部，提升装置包括液压绞车、滑轮及钢丝绳，其钢丝绳一端连接鳍板仪器舱上的滑轮上，另一端绕过神经顶部的定滑轮及导向滑轮后与液压绞车相连；所述的水下载荷平衡锁紧装置安装在深井底部；辅助提升装置安装在深井顶部，辅助提升装置中的辅助绞车(3)的钢丝绳下连接有一动滑轮组，该动滑轮组上安装有吊钩，所述的紧急锁紧装置设置在深井内水线上某一水平位置上。

本发明的技术方案中，所述的水下载荷平衡锁紧装置包括设置在船体内部深井中的，位于鳍板仪器舱翼面轴线方向尾部的导轨支座，设置在鳍板仪器舱的侧面的支撑座，设置在鳍板仪器舱的前部的锁紧机构；所述的导轨支座、支撑座和锁紧机构位于深井围壁面上，形成平面三角形支撑。

所述的锁紧机构包括有对置双向伸缩油缸，对置双向伸缩油缸的伸缩连杆通过销轴与楔形推力块连接；所述的楔形推力块包括有连杆，连杆与楔形滑板连接；滑板支座上设有滑槽，楔形滑板插入滑槽中，滑槽入口处设有限位板；滑板支座固定在深井围壁面上；楔形推力块前端设有弧形顶板，所述的弧形顶板曲面的曲率与鳍板仪器舱前部的曲率相适配。

所述的锁紧机构由液压电控控制。

本发明的技术方案中，所述的鳍板仪器舱截面为流线型翼面，由外部顶板、底板、外板及内部的垂向、纵向加强筋板组成。

本发明的技术方案中，所述的紧急锁紧装置，它包括设置在船体内部深井中的，位于鳍板仪器舱翼面轴线方向尾部的导轨支座，设置在鳍板仪器舱的侧面的支撑座，设置在鳍板仪器舱前部的机械顶紧机构；所述的导轨支座、支撑座和机械顶紧机构位于深井围壁面上，形成平面三角形支撑。

所述的机械顶紧机构主要由顶杆、支座、连接轴、前连接板、后连接板及螺杆组成；其支座内部加工有内螺纹，与加工又有外螺纹的螺杆构成螺杆副，螺杆下端有一轴颈，前连接板与后连接板通过螺栓连接在螺杆的轴颈上，前连接板、后连接板、连接轴与顶杆通过销轴和挡圈顺序连接，分别构成铰接机构，顶杆安装在支座上的水平导向套筒中，支座底部安装有支座底盖。

鳍板仪器舱为焊接件，截面为对称式翼型，由外壳板形成封闭的空腔，内部设有水平、垂直加强筋板，底部留有探测仪器安装支座，顶部装有定滑轮组及安全保护链的安装吊耳。滑轮与提升装置的钢丝绳相连来实现提升装置对鳍板仪器舱的驱动、平衡鳍板仪器舱自重等功能。

本发明的海洋科学考察船的可升降式鳍板系统进行海洋探测时，提升机构将鳍板仪器舱下半部分降至船体以外的设定位置，鳍板仪器舱上半部分仍然位于船体基线以上的深井中，在这部分深井围壁面上，位于鳍板仪器舱截面轴线方向的尾部焊接有导轨支座，侧向焊接有支撑座。通过水下锁紧装置的楔形推力块的运动，推动鳍板仪器舱，并将其压至支座板和艉部导轨支座上，实现三点支撑形式的锁紧功能。巡航状态下，提升机构将鳍板仪器舱拉升至其底板与船体基线平齐的位置后，水下载荷平衡锁紧装置再次将鳍板仪器舱锁紧。而需要对鳍板仪器舱进行维护时，提升机构再将鳍板仪器舱拉升至船体内部水线以上部位，并通过辅助绞车的协同作用，方便鳍板仪器舱及探测仪器的维护。

本发明的有益效果是，用于投放海洋科学考察探测仪器，有效避免鳍板仪器舱长期处于船体以外的弊端，有效保护鳍板仪器舱及内部安装的探测仪器，并为探测仪提供良好的探测环境，并且结构简单。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：海洋科学考察船的可升降式鳍板系统

图2：水下载荷平衡锁紧装置平面布置图

图3：紧急锁紧装置平面布置图图

图4：锁紧机构结构示意图

图5：机械顶紧机构结构图(缩短状态)

图6：机械顶紧机构结构图(非工作状态)

图7：艉部导轨剖面图

图8：艏部导轨剖面图(深井截面一半)

图9：鳍板仪器舱结构图

附图中序号含义解释如下：

1-液压绞车；2-保护链耳板；3-辅助绞车；4-定滑轮；5导向滑轮；6保护链；7-限位板；8-钢丝绳；9-艏部导轨；10鳍板仪器舱；11-支撑座；12-锁紧机构；13-艉部导轨；14-机械顶紧机构；15-控制台；16-深井；17-对置双向伸缩油缸；18-伸缩连杆；19-弧形顶板；20-楔形推力块；21-楔形滑板；22-滑槽；23-滑板支座；24-顶杆；25-支座；26-连接轴；27-前连接板；28-后连接板；29-销轴；30-挡圈；31-螺杆；32-螺栓；33-垫片；34-螺母；35-底盖；36-肘板；37腹板；38-面板、39-导轨侧腹板；40-导轨侧肘板；41-导轨侧面板；42-导轨中面板；43-导轨中腹板；44-导轨中肘板；45-动滑轮；46-保护链安装耳板；47-电缆托架。

具体实施方式

本发明的海洋科学考察船升降鳍板系统如图1所示，鳍板仪器舱10安装于船体深井16中，升降鳍板系统由提升装置、水下载荷平衡锁紧装置、紧急锁紧装置及安全保护链零部件等组成。钢丝绳8由液压绞车1依次连接导向滑轮5后、穿过定滑轮4，然后与鳍板仪器舱10的动滑轮45相连，用来驱动鳍板仪器舱在深井内的上下移动。鳍板仪器舱位于深井内部的艏部导轨9，艉部导轨13之间，防止过大晃动。水下载荷平衡锁紧装置12安装在深井底部，紧挨着鳍板仪器舱翼型的首部位置。

水下载荷平衡锁紧装置的布置如图2所示。其锁紧装置位于水下，由支撑座11、锁紧机构12和艉部导轨支座13组成平面三角形支撑点，锁紧机构为驱动部分，负责推动鳍板仪器舱贴近支撑座11和导轨支座13。支撑座11和导轨支座13为焊接件，其面板与鳍板仪器舱翼型接触表面处相适配，保证贴合紧密。锁紧机构12产生的推力方向与鳍板仪器舱翼型轴线成30°夹角，支撑座11位于鳍板仪器舱翼型一侧，与轴线平行，艉部导轨支座13位于鳍板仪器舱翼型尾部，其对称轴与鳍板仪器舱翼型轴线重合。锁紧动作：锁紧机构12推动鳍板仪器舱10产生与鳍板仪器舱翼型轴线成30°的移动，分别于支撑座11和导轨支座13贴合。

机械顶紧机构布置如图3所示。紧急锁紧装置的运行机理与水下载荷平衡锁紧装置的相似，只是紧急锁紧装置的驱动部分机械顶紧机构14为机械手动操作，利用了蜗轮蜗杆原理。

图4给出了锁紧机构运行机理。对置双向伸缩油缸17两端伸缩连杆18通过销轴与楔形推力块20相连，所述的楔形推力块20包括有连杆，连杆与楔形滑板21连接；滑板支座23上设有滑槽22，楔形滑板21插入滑槽22中，滑槽入口处设有限位板；滑板支座23固定在深井围壁面上；楔形推力块20前端设有弧形顶板19，所述的弧形顶板曲面的曲率与鳍板仪器舱前部的曲率相适配。对置双向伸缩油缸17驱动其两端伸缩连杆18同步收缩时，拉动与其连接的楔形推力块沿着油缸轴线同向运动，楔形推力块的楔形滑板21在滑板支座23的滑槽22中移动，滑槽对楔形滑板产生水平推动，即朝向鳍板仪器舱10方向的平动，并通过楔形推力块前端的弧形顶板19推动鳍板仪器舱10，使其与安装在深井壁面的艉部导轨支座13及鳍板仪器舱侧面的支撑座11贴合(参见图2)，并逐步压紧。需松开时，对置双向伸缩油缸17驱动其两端楔形推力块沿着油缸轴线反向运动，产生背离鳍板仪器舱方向的平动，楔形推力块前端的弧板顶板19逐步脱离鳍板仪器舱，而鳍板仪器舱处于悬吊状态，可依靠自重力与支座板13脱开。

机械顶紧机构的结构如图5、图6所示，它主要由支座25、顶杆24、连接轴26、螺杆31等组成。顶杆24为推动鳍板仪器舱水平运行的执行机构，安装在底座25内的水平导向套管中。螺杆31与底座的内螺纹连接，其顶部由前连接板27、销轴29及挡板30相连，构成铰接机构，然后由后链接板28及销轴29与顶杆相连，形成铰接机构形式。螺杆31在支座内部螺纹孔的旋转，带动其上下移动，并通过与前连接板27、后连接板28及顶杆24的铰接传递到顶杆24上，顶杆24则在底座内的导向套管中水平移动，从而实现推动鳍板仪器舱的目的。

艉部导轨及导轨支座截面如图7所示，由面板38、腹板37及肘板36焊接而成，用以控制鳍板仪器舱的垂向运动的方向。面板38为弧形，其曲率半径与鳍板仪器舱尾部线型一致，其中腹板37和肘板36焊接在深井壁面上。

艏部导轨截面如图8所示，由两半部分共同形成鳍板仪器舱升降通道。深井墙壁上焊接有一套，由导轨侧面板41、导轨侧腹板39及导轨侧肘板40焊接而成，其中导轨侧腹板39和导轨侧肘板40与深井壁面焊接。深井中部焊接一套，由导轨中面板42、导轨中腹板43及导轨中肘板44焊接而成。

鳍板仪器舱结构如图9所示，有鳍板仪器舱10、滑轮45；保护链安装耳板46；电缆托架47等组成，鳍板仪器舱截面为对称式翼型。鳍板仪器舱10由外板、内部空间水平隔板及垂直隔板焊接而成。鳍板仪器舱10顶部面板上轴线方向的两端焊接有保护链安装耳板46，其布置位置与深井顶部安装的保护链耳板对齐。鳍板仪器舱外板一侧、靠近尾部焊接有电缆托架47，为焊接件。探测仪安装座外形为阶梯状法兰盘，焊接在鳍板仪器舱底板上。滑轮45通过销轴安装在鳍板仪器舱顶部的垂直于水平隔板之间，通过钢丝绳8与提升机构相连。

Claims (3)

1.一种海洋科学考察船的可升降式鳍板系统，该系统包括设置在船体内的深井（16）、提升装置、鳍板仪器舱、水下载荷平衡锁紧装置、辅助提升装置、紧急锁紧装置、安全保护装置、液压电控系统及声光报警系统；其特征在于：所述的深井（16）内设有艏部导轨(9)、艉部导轨(13)，鳍板仪器舱位于导轨组成的空间内，提升装置安装在深井顶部，其钢丝绳(8)一端连接鳍板仪器舱上的滑轮(45)上，另一端绕过深井顶部的定滑轮(4)及导向滑轮(5)后与液压绞车(1)相连；所述的水下载荷平衡锁紧装置安装在深井底部；辅助提升装置安装在深井顶部，辅助提升装置的辅助绞车(3)的钢丝绳下连接有一动滑轮组,动滑轮组上安装有吊钩，所述的紧急锁紧装置设置在深井内水线上某一水平位置上；

其中，所述的水下载荷平衡锁紧装置：包括设置在船体内部深井（16）中的，位于鳍板仪器舱翼面轴线方向尾部的导轨支座（13），设置在鳍板仪器舱的侧面的支撑座（11），设置在鳍板仪器舱的前部的锁紧机构（12）；所述的导轨支座、支座板和锁紧机构位于深井围壁面上，形成平面三角形支撑；

所述的锁紧机构包括有对置双向伸缩油缸(17)，对置双向伸缩油缸的伸缩连杆(18)通过销轴与楔形推力块(20)连接;所述的楔形推力块（20）包括有连杆，连杆与楔形滑板(21)连接；滑板支座(23)上设有滑槽(22)，楔形滑板(21)插入滑槽（22）中，滑槽入口处设有限位板；滑板支座（23）固定在深井围壁面上; 楔形推力块（20）前端设有弧形顶板（19），所述的弧形顶板曲面的曲率与鳍板仪器舱前部的曲率相适配；

所述的紧急锁紧装置，它包括设置在船体内部深井中的，位于鳍板仪器舱翼面轴线方向尾部的导轨支座（13），设置在鳍板仪器舱的侧面的支撑座（11），设置在鳍板仪器舱前部的机械顶紧机构（14）；所述的导轨支座、支撑座和机械顶紧机构位于深井围壁面上，形成平面三角形支撑。

2.根据权利要求1所述的海洋科学考察船的可升降式鳍板系统，其特征是：所述的鳍板仪器舱截面为流线型翼面，由外部顶板、底板、外板及内部的垂向、纵向加强筋板组成。

3.根据权利要求1一种海洋科学考察船的可升降式鳍板系统，其特征是：所述的机械顶紧机构主要由顶杆（24）、支座（25）、连接轴（26）、前连接板(27)、后连接板(28)及螺杆(31)组成；其支座内部加工有内螺纹，与加工又有外螺纹的螺杆（31）构成螺杆副，螺杆（31）下端有一轴颈，前连接板（27）与后连接板（28）通过螺栓（32）连接在螺杆（31）的轴颈上，前连接板（27）、后连接板（28）、连接轴（26）与顶杆（24）通过销轴（29）和挡圈（30）顺序连接,分别构成铰接机构, 顶杆（24）安装在支座（25）上的水平导向套筒中,支座底部安装有支座底盖（35）。

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