CN103105507B - Adcp传感器水下垂直度调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种ADCP传感器水下垂直度调整装置，属于水文监测领域。蜗轮蜗杆变速箱固定安装在固定框架上，固定框架固定在预制地基上；摇臂机构的套筒与蜗轮蜗杆变速箱的蜗轮轴间隙配合；十字轴调整机构安装在固定框架上，ADCP传感器置于十字轴调整机构上，并与直线轴承及其导杆机构固定连接；传动机构7的一端顶在摇臂机构的套筒上，另一端与直线轴承及其导杆机构连接；蜗轮蜗杆变速箱及摇臂机构上分别设置张紧机构。具有体积小、重量轻、定位准确，安装、调整、维护方便等优点，前后、左右调整平稳度较好，与现有技术相比，其定位准确，可保证水文数据采集的完整性、可靠性；具有自锁功能；结构简单、新颖，使用方便，实用性强。

Description

ADCP传感器水下垂直度调整装置

技术领域

    本发明涉及水文监测领域，特别涉及一种安装于河床基上进行水流数据采集的安装设备调整装置，尤指一种ADCP传感器水下垂直度调整装置。

背景技术

ADCP（声学多普勒流速剖面仪）是利用多普勒效应原理，可以获得其所处位置的垂直剖面的水流数据，进行流速测量。ADCP突破传统机械转动为基础的传感流速仪，用声波换能器作传感器，换能器发射声脉冲波，声脉冲波通过水体中不均匀分布的泥沙颗粒、浮游生物等反散射体反散射，由换能器接收信号，经测定多普勒频移而测算出流速。ADCP具有能直接测出断面的流速剖面、具有不扰动流场、测验历时短、测速范围大等特点,目前被广泛用于海洋、河口的流场结构调查、流速和流量测验等。为使用ADCP获得长期的水文资料，数据的采集周期需要长达一年以上，并定期地对ADCP的垂直度进行检测与保养。

传统的ADCP浮式平台安装系统，由于焊接点在水下腐蚀而影响到浮式平台的安全性，且维护保养时，需要水下机器人或潜水员进行安装固定或拆除，费用高昂。专利CN102785763A中对浮式平台ADCP安装系统进行了改造，但是固定架太高，会影响船只行走，而太低，又存在安装定位问题。专利CN201569666U中提到的LADCP，避免了吊仪器架的钢缆与海平面形成的夹角过大而出现测量误差，但该装置的体积较大，无形中增加了设备自身的重量与成本。配有测流ADCP传感器的走航式测量船，在遇有风浪较大、洪水急流等情况时，测量船则无法完成作业任务。专利CN2025747571U中提及一种测流平台，测流平台利用铁锚固定于河底，平台固定架利用泡沫浮子产生的浮力浮于水中，该平台具有重量轻、平稳性较好等特点，但遇有传感器故障时，从水中提取出该测流平台有一定难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种ADCP传感器水下垂直度调整装置，解决了现在技术存在的上述问题，且其体积小，重量轻，安装、调整、维护方便，同时提高了ADCP传感器测量的准确性与连续性。安装调整完毕后投入使用，在维护时通过监控用经纬仪观测到ADCP传感器与水平面不垂直时，通过该装置调整ADCP传感器与水平面的垂直度，并实现ADCP传感器垂直度自锁，保证ADCP传感器能够采集到完整、连续的水文数据。

ADCP传感器水下垂直度调整装置包括蜗轮蜗杆变速箱、摇臂机构、至少由四根支柱制成的起支撑作用的固定框架、在固定框架体安装蜗轮蜗杆变速箱，ADCP传感器十字轴调整架，同步带轮、丝杠螺母传动系。当ADCP传感器倾斜时，蜗轮输出轴经过同步带、丝杠螺母副传动系，直接作用在ADCP传感器的卡具上，在十字轴调整架的作用下，实现对ADCP传感器的调整。为防止泥沙颗粒、浮游生物等对该装置的传动机构造成传动效果变差的现象，对整个装置除ADCP传感器探头、蜗杆上的动力输入连接头、固定框架体的底座之外的全部装置均密封起来。在每个蜗杆动力输入处设置1个浮子，以便维护时可快速定位到动力输入连接头部分。所述的蜗杆沿箱体上表面对角线布置，减小箱体尺寸。箱体的外形尺寸长为200mm，宽为100mm，高为140mm，调整装置总体尺寸长为390mm，宽120mm，高350mm。

蜗轮蜗杆变速箱中一蜗轮轴孔内安装套筒，套筒通过螺栓与轴承座一起固定在箱体内侧，减小蜗轮输出轴的长度，摇臂机构再固定在套筒上，丝杠螺母传动机构穿过摇臂套筒，蜗轮轴的转动不影响摇臂机构的运动。在两个输出蜗轮轴的端部均安装同步轮，利用两根同步带分别带动安装在摇臂及丝杠上的同步轮转动，摇臂摆动与丝杠转动、螺母移动，使十字轴调整架摆动来调整ADCP传感器的垂直度。蜗轮蜗杆采用不锈钢或工程塑料，箱体采用铝材料或工程塑料制成，既防锈，又减轻重量。

十字轴调整架包括内圈和外圈，均为方形结构。ADCP传感器安装在内圈中心处圆孔内，并通过顶丝将ADCP传感器顶紧，防止滑动。内圈与外圈均采用铝材料或工程塑料。内圈通过轴、轴承与外圈相连，外圈通过轴、轴承、固定架直接固定在固定框架体上。

同步轮传动准确，工作时无滑动，传动平稳，具有缓冲、减振能力。同步轮为铝材料制成。

摇臂机构主要包括摇臂、套筒、同步轮，丝杠从套筒内穿过，同步带轮可实现丝杠独立转动以及与摇臂的同时摆动。

起支撑作用的固定框架体采用铝型材，长为390mm，宽为120mm，高为210mm。整个设备调试后，将铝型材固定框架体固定在预制地基的地脚螺栓上，并在预制地基上设置吊钩，将其缓慢吊装在河基上，ADCP传感器距离水面的距离至少为3m，预制地基的体积在2m³左右。预制地基体积大，可防止强流环境下ADCP传感器测流装置被水流冲走，增强强流环境下测流装置的稳定性。

ADCP传感器的直径为63mm，传感器的直径增加了卡具的外形尺寸及重量。所述的传感器卡具，采用直线轴承及导杆装置，与ADCP传感器并联，并用两个双圆环固定圈锁紧，导杆与丝杠直接相连，ADCP传感器的调整变转化为导杆的调整。

密封装置包括箱体、密封轴承与塔式防护罩，箱体将除ADCP传感器探头、蜗杆及调整杆连接套筒及部分支架外，全部封装在箱体内，并在箱体内放置干燥剂等物质。密封箱体周边抹上防水胶，并在密封箱体与动力输入连接处安装密封轴承。受十字轴调整架的影响，ADCP传感器会在两个方向上摆动，将传感器探头穿过塔式防护罩，并在传感器与塔式防护罩相交处安装密封圈防止泥沙颗粒、浮游生物进入密封箱体内，当ADCP传感器倾斜时，塔式防护罩根据传感器的倾斜程度变换其折叠部分，保证ADCP传感器摆动可靠性，不受干涉。

本发明的具体技术方案是：

ADCP传感器水下垂直度调整装置，包括蜗轮蜗杆变速箱1、摇臂机构2、固定框架3、十字轴调整机构4、直线轴承及其导杆机构5、ADCP传感器6、传动机构7、密封箱体，其中，蜗轮蜗杆变速箱1固定安装在固定框架3上，固定框架3固定在预制地基上；摇臂机构2的套筒与蜗轮蜗杆变速箱1的蜗轮轴间隙配合；十字轴调整机构4安装在固定框架3上，ADCP传感器6置于十字轴调整机构4上，并与直线轴承及其导杆机构5固定连接；传动机构7的一端顶在摇臂机构2的套筒上，另一端与直线轴承及其导杆机构5连接；蜗轮蜗杆变速箱1及摇臂机构2上分别设置张紧机构。

所述的蜗轮蜗杆变速箱1包括蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103、蜗轮Ⅰ、Ⅱ102、104、蜗轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106、轴承座107、深沟球轴承Ⅰ108、轴承端盖109、定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114、主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113、套筒Ⅰ112、推力球轴承115、调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117，其中，调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117通过顶丝分别与蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103固定为一体，仅在蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103的下端安装推力球轴承115，消除轴向力，其余为深沟球轴承Ⅰ108；涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106，为防止涡轮沿涡轮轴窜动，涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104的一端分别靠在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106轴肩上，另一端面分别与定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114相接触，定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114顶在涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104与深沟球轴承Ⅰ108间，深沟球轴承Ⅰ108、推力球轴承115安装于轴承座107内，并将轴承座107固定在箱体上，为减少摇臂2与涡轮轴Ⅰ105 间的装配复杂程度，仅将固定在箱体前板上的轴承座107安装在密封箱体的内部，其余轴承座均安装在密封箱体的外部；主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106的端部，在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106的端部有轴端定位孔，在轴端部安装一挡片，因此，主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113一端由轴间定位，另一端由挡片定位，防止主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113沿轴向窜动而从涡轮轴上脱落；在调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117内安装一十字架，系上有浮子的绳子，浮子大小为直径20mm、长为30mm的彩色圆柱体浮子，一端固定在动力输入装置的连接头内处的横梁上。需要调整垂直度时，可以将空心钢管通过安装浮子的绳体，准确定位到调整连接套筒上。蜗轮蜗杆变速箱1的箱体采用铝材、不锈钢或工程塑料等不易生锈材料，蜗轮蜗杆为不锈钢或工程塑料等材料。所述的蜗轮蜗杆具有自锁功能，ADCP传感器在垂直度调整后，自锁可保证其垂直度，减少调整次数。

所述的摇臂机构2包括摇臂201、从动同步轮Ⅰ202、深沟球轴承Ⅱ203、套筒Ⅱ204，其中，从动同步轮Ⅰ202与摇臂201由顶丝连接成为一体，深沟球轴承Ⅱ203、套筒Ⅱ204安装于摇臂201上，与201构成一个组件，该组件穿过与蜗轮蜗杆变速箱1的蜗轮轴Ⅰ105间隙配合的套筒Ⅰ 112，并与套筒Ⅰ112间隙配合安装。传动机构7穿过摇臂201及套筒204，在主动同步轮111、从动同步轮Ⅰ202、同步带的作用下，摇臂机构2与传动机构7可一起摆动，传动机构7的丝杠701也可独立地在套筒Ⅱ204内转动，带动ADCP传感器6绕十字架旋转轴旋转。

所述的固定框架3是铝型材支架。采用标准的型材制成，在其底部设置安装孔，以便安装在预制地基上，作为整体将其吊入河水中，安放于河床基上。预制地基的体积在2m³左右。预制地基体积大，可防止强流环境下ADCP传感器测流装置被水流冲走，增强强流环境下测流装置的稳定性。

所述的十字轴调整机构4包括内圈401、外圈402、旋转轴及轴承403、十字轴固定架404、顶丝405，其中，内圈401通过顶丝405与ADCP传感器6固定在一起，十字轴调整机构4的外圈402通过十字轴固定架404安装在固定框架3上。当传动机构7的丝杠701转动或者丝杠701与摇臂201一起摆动时，内圈401与外圈402绕旋转轴403转动，调整ADCP传感器6的垂直度。

所述的直线轴承及其导杆机构5包括直线轴承501、导杆502、双圆环固定圈503、顶丝Ⅰ504，其中，直线轴承501与导杆502套接，双圆环固定圈503固定在导杆502的两端，双圆环固定圈503通过顶丝Ⅰ504将导杆502与ADCP传感器6并联固连为一体，ADCP传感器6的调整可转化为导杆502的调整。

所述的ADCP传感器6安装时传感器探头朝下，垂直安装在十字轴调整机构4的内圈401，并用顶丝将ADCP传感器6与内圈401顶紧，防止ADCP传感器6与内圈401产生相对滑动；ADCP传感器6距离水面至少3m。

所述的传动机构7包括丝杠701、推力轴承Ⅰ~Ⅲ702、709、712、丝杠螺母703、顶丝Ⅱ、Ⅲ704、714、丝杠螺母套筒705、螺栓及螺母706、直线轴承连接件707、深沟球轴承Ⅲ708、圆螺母710、从动同步轮Ⅱ711、丝杠锁紧螺母713，其中，圆螺母710与穿过从动同步轮Ⅱ711的顶丝Ⅲ714固定在一起组成同步轮组件，该组件可绕丝杠701转动，丝杠701横穿摇臂机构2的套筒204；推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712的内侧分别顶在套筒204、摇臂201上，并与摇臂201一起运动，推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712的外侧分别与丝杠锁紧螺母703、同步轮组件固接为一体，在推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712作用下，丝杠701与丝杠螺母703可实现丝杠转动、螺母移动，套筒204与锁紧螺母713限制了丝杠701的前后窜动，而丝杠螺母703通过顶丝Ⅱ704固定在丝杠螺母套筒705内构成丝杠套筒螺母组件，限制了丝杠螺母703的转动；丝杠套筒组件通过螺栓及螺母706、推力球轴承Ⅱ709、深沟球轴承Ⅲ708将直线轴承连接件707连接起来，直线轴承连接件707可在轴承的作用下绕螺栓706转动。

直线轴承连接件707则起着连接传动机构7、直线轴承及其导杆机构5起来的纽带作用，将整个装置结合为一个整体。在主动同步轮Ⅱ113、同步轮组件与同步带Ⅱ805的作用下，丝杠701转动、丝杠套筒螺母组件前后移动，推动直线轴承及导杆机构5运动，实现ADCP传感器6绕十字架旋转轴403前后摆动；而在主动同步轮Ⅰ111、从动同步轮Ⅰ202、同步带Ⅰ804的作用下，摇臂机构2与传动机构7可一起摆动，带动ADCP传感器6绕十字架旋转轴403左右摆动，进而实现ADCP传感器6的垂直度调整。

所述的同步带轮传动系，起到动力的传递作用，由于同步轮的中心距不可调，因此需要为同步带加装张紧机构。张紧机构包括张紧机构底座801、安装有张紧轮803的张紧机构支座802，张紧机构底座801固定在蜗轮蜗杆减速箱1的上板或摇臂201上，张紧机构支座802上打有长圆孔，可进行张紧轮803位置的调整。

上述结构中，丝杠可以通过滚珠丝杠实现，同步带传动可改为齿轮传动、链传动，连接套可采用万向节，调整杆以及连接套可以由电机及减速器等动力输入装置代替。

本发明的有益效果在于：利用蜗轮蜗杆、同步带轮、丝杠螺母传动系与十字轴调整架实现ADCP传感器水下垂直度的调整，具有体积小、重量轻、定位准确，安装、调整、维护方便等优点，前后、左右调整平稳度较好，与现有技术相比，其定位准确，可保证水文数据采集的完整性、可靠性；具有自锁功能；结构简单、新颖，使用方便，实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的蜗轮蜗杆变速箱的俯视剖面示意图；

图3为本发明的蜗轮蜗杆变速箱的主视剖面示意图；

图4为本发明的固定框架的结构示意图；

图5为本发明的摇臂机构的结构示意图；

图6为本发明的十字轴调整机构的结构示意图；

图7为本发明的直线轴承及其导杆机构的结构示意图；

图8为本发明的传动机构的结构示意图。

图9为本发明中摇臂的主视剖面示意图。

图10为同步带轮传动机构的结构示意图。

图中：1、蜗轮蜗杆变速箱； 2、摇臂机构； 3、固定框架；4、十字轴调整机构； 5、直线轴承及其导杆机构； 6、ADCP传感器； 7、传动机构；101、103蜗杆Ⅰ、Ⅱ； 102、104蜗轮Ⅰ、Ⅱ； 105、106蜗轮轴Ⅰ、Ⅱ；107、轴承座； 108、深沟球轴承Ⅰ； 109、轴承端盖； 110、114定位轴套Ⅰ、Ⅱ； 111、113 主动同步轮Ⅰ、Ⅱ；112、套筒Ⅰ；115、推力球轴承；116、117调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ；201、摇臂； 202、从动同步轮Ⅱ； 203、深沟球轴承Ⅱ； 204、套筒Ⅱ；401、内圈；402、外圈； 403、旋转轴及轴承；404、十字轴固定架；405、顶丝；501、直线轴承； 502、导杆； 503、双圆环固定圈； 504、顶丝Ⅰ；701、丝杠； 702、709、712推力轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ； 703、丝杠螺母； 704、714 顶丝Ⅱ、Ⅲ；705、丝杠螺母套筒； 706、螺栓及螺母； 707、直线轴承连接件； 708、深沟球轴承Ⅲ；710、圆螺母；  711、从动同步轮Ⅱ； 713、锁紧螺母；801、张紧机构底座；802、张紧机构支座；803、张紧轮；804、805同步带Ⅰ、Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

参见图1所示，本发明的ADCP传感器水下垂直度调整装置，包括蜗轮蜗杆变速箱1、摇臂机构2、固定框架3、十字轴调整机构4、直线轴承及其导杆机构5、ADCP传感器6、传动机构7、密封箱体，其中，蜗轮蜗杆变速箱1固定安装在固定框架3上，固定框架3固定在预制地基上；摇臂机构2的套筒与蜗轮蜗杆变速箱1的蜗轮轴间隙配合；十字轴调整机构4安装在固定框架3上，ADCP传感器6置于十字轴调整机构4上，并与直线轴承及其导杆机构5固定连接；传动机构7的一端顶在摇臂机构2的套筒上，另一端与直线轴承及其导杆机构5连接；蜗轮蜗杆变速箱1及摇臂机构2上分别设置张紧机构。

参见图2及图3所示，所述的蜗轮蜗杆变速箱1包括蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103、蜗轮Ⅰ、Ⅱ102、104、蜗轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106、轴承座107、深沟球轴承Ⅰ108、轴承端盖109、定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114、主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113、套筒Ⅰ112、推力球轴承115、调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117，其中，调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117通过顶丝分别与蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103固定为一体，仅在蜗杆Ⅰ、Ⅱ101、103的下端安装推力球轴承115，消除轴向力，其余为深沟球轴承Ⅰ108；涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106，为防止涡轮沿涡轮轴窜动，涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104的一端分别靠在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106轴肩上，另一端面分别与定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114相接触，定位轴套Ⅰ、Ⅱ110、114顶在涡轮Ⅰ、Ⅱ102、104与深沟球轴承Ⅰ108间，深沟球轴承Ⅰ108、推力球轴承115安装于轴承座107内，并将轴承座107固定在箱体上，为减少摇臂2与涡轮轴Ⅰ105 间的装配复杂程度，仅将固定在箱体前板上的轴承座107安装在密封装置的内部，其余轴承座均安装在密封装置的外部，轴承端盖109与轴承座107相互配合；主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106的端部，在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ105、106的端部有轴端定位孔，在轴端部安装一挡片，因此，主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113一端由轴间定位，另一端由挡片定位，防止主动同步轮Ⅰ、Ⅱ111、113沿轴向窜动而从涡轮轴上脱落；在调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116、117内安装一十字架，系上有浮子的绳子，浮子大小为直径20mm、长为30mm的彩色圆柱体浮子，一端固定在动力输入装置的连接头内处的横梁上。需要调整垂直度时，可以将空心钢管通过安装浮子的绳体，准确定位到调整连接套筒上。蜗轮蜗杆变速箱1的箱体采用铝材、不锈钢或工程塑料等不易生锈材料，蜗轮蜗杆为不锈钢或工程塑料等材料。所述的蜗轮蜗杆具有自锁功能，ADCP传感器在垂直度调整后，自锁可保证其垂直度，减少调整次数。

参见图5及图9所示，所述的摇臂机构2包括摇臂201、从动同步轮Ⅰ202、深沟球轴承Ⅱ203、套筒Ⅱ204，其中，从动同步轮Ⅰ202与摇臂201由顶丝连接成为一体，深沟球轴承Ⅱ203、套筒Ⅱ204安装于摇臂201上，与201构成一个组件，该组件穿过与蜗轮蜗杆变速箱1的蜗轮轴Ⅰ105间隙配合的套筒Ⅰ 112，并与套筒Ⅰ112间隙配合安装。传动机构7穿过摇臂201及套筒204，在主动同步轮111、从动同步轮Ⅰ202、同步带的作用下，摇臂机构2与传动机构7可一起摆动，传动机构7的丝杠701也可独立地在套筒Ⅱ204内转动，带动ADCP传感器6绕十字架旋转轴旋转。

参见图4所示，所述的固定框架3是铝型材支架。采用标准的型材制成，在其底部设置安装孔，以便安装在预制地基上，作为整体将其吊入河水中，安放于河床基上。

参见图6所示，所述的十字轴调整机构4包括内圈401、外圈402、旋转轴及轴承403、十字轴固定架404、顶丝405，其中，内圈401通过顶丝405与ADCP传感器6固定在一起，十字轴调整机构4的外圈402通过十字轴固定架404安装在固定框架3上。当传动机构7的丝杠701转动或者丝杠701与摇臂201一起摆动时，内圈401与外圈402绕旋转轴403转动，调整ADCP传感器6的垂直度。

参见图7所示，所述的直线轴承及其导杆机构5包括直线轴承501、导杆502、双圆环固定圈503、顶丝Ⅰ504，其中，直线轴承501与导杆502套接，双圆环固定圈503固定在导杆502的两端，双圆环固定圈503通过顶丝Ⅰ504将导杆502与ADCP传感器6并联固连为一体，ADCP传感器6的调整可转化为导杆502的调整。

所述的ADCP传感器6安装时传感器探头朝下，垂直安装在十字轴调整机构4的内圈401，并用顶丝将ADCP传感器6与内圈401顶紧，防止ADCP传感器6与内圈401产生相对滑动；ADCP传感器6距离水面至少3m。

参见图8所示，所述的传动机构7包括丝杠701、推力轴承Ⅰ~Ⅲ702、709、712、丝杠螺母703、顶丝Ⅱ、Ⅲ704、714、丝杠螺母套筒705、螺栓及螺母706、直线轴承连接件707、深沟球轴承Ⅲ708、圆螺母710、从动同步轮Ⅱ711、丝杠锁紧螺母713，其中，圆螺母710与穿过从动同步轮Ⅱ711的顶丝Ⅲ714固定在一起组成同步轮组件，该组件可绕丝杠701转动，丝杠701横穿摇臂机构2的套筒204；推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712的内侧分别顶在套筒204、摇臂201上，并与摇臂201一起运动，推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712的外侧分别与丝杠锁紧螺母703、同步轮组件固接为一体，在推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712作用下，丝杠701与丝杠螺母703可实现丝杠转动、螺母移动，套筒204与锁紧螺母713限制了丝杠701的前后窜动，而丝杠螺母703通过顶丝Ⅱ704固定在丝杠螺母套筒705内构成丝杠套筒螺母组件，限制了丝杠螺母703的转动；丝杠套筒组件通过螺栓及螺母706、推力球轴承Ⅱ709、深沟球轴承Ⅲ708将直线轴承连接件707连接起来，直线轴承连接件707可在轴承的作用下绕螺栓706转动。

参见图8及图10所示，直线轴承连接件707则起着连接传动机构7、直线轴承及其导杆机构5起来的纽带作用，将整个装置结合为一个整体。在主动同步轮Ⅱ113、同步轮组件与同步带Ⅱ805的作用下，丝杠701转动、丝杠套筒螺母组件前后移动，推动直线轴承及导杆机构5运动，实现ADCP传感器6绕十字架旋转轴403前后摆动；而在主动同步轮Ⅰ111、从动同步轮Ⅰ202、同步带Ⅰ804的作用下，摇臂机构2与传动机构7可一起摆动，带动ADCP传感器6绕十字架旋转轴403左右摆动，进而实现ADCP传感器6的垂直度调整。

所述的同步带轮传动系，起到动力的传递作用，由于同步轮的中心距不可调，因此需要为同步带加装张紧机构。张紧机构包括张紧机构底座801、安装有张紧轮803的张紧机构支座802，张紧机构底座801固定在蜗轮蜗杆减速箱1的上板或摇臂201上，张紧机构支座802上打有长圆孔，可进行张紧轮803位置的调整。

所述的密封装置包括箱体、密封轴承与塔式防护罩，箱体将除ADCP传感器发射探头、蜗杆及调整杆连接套筒及部分支架外，全部封装在箱体内，并在箱体内放置干燥剂等物质。蜗杆是主动件，经常处于调整旋转状态，在密封箱体与蜗杆连接处安装密封轴承。受十字轴调整装置的影响，ADCP传感器6会在两个方向上摆动，在ADCP传感器6下部穿过塔式防护罩，将传感器探头置于塔式防护罩外，在ADCP传感器6与塔式防护罩相交处安装密封圈防治水、泥沙进入箱体内，利用采用塔式防护罩进行密封，当ADCP传感器6倾斜时，塔式防护罩根据传感器的倾斜程度变换其折叠部分，实现ADCP传感器6摆动过程中不受干涉。密封箱体粘合后周边抹上防水胶。

当需要对ADCP传感器6进行垂直度调整时，将调整杆通过浮子准确定位在调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ116，117上。当调整杆套在调整杆连接套筒Ⅰ116上时，蜗杆101Ⅰ旋转可带动蜗轮轴Ⅰ105转动，安装在蜗轮轴Ⅰ105上的主动同步轮Ⅱ113通过同步带带动丝杠701上的同步轮组件一起转动，在推力球轴承Ⅰ、Ⅲ702、712作用下，丝杠转动、丝杠套筒螺母组件在丝杠上前后移动，直线轴承沿导杆上下滑动，十字轴调整架外圈绕旋转轴转动，ADCP传感器6前后摆动。当前后方向调整完毕后，将调整杆套在调整杆连接套筒Ⅱ117上，蜗杆Ⅱ103旋转可带动蜗轮轴Ⅱ104上的主动同步轮Ⅰ111转动，主动同步轮Ⅰ111通过同步带带动安装在摇臂上的从动同步轮Ⅰ202转动，摇臂与丝杠螺母副一起绕箱体蜗轮轴孔内的套筒Ⅰ112左右摆动，十字轴调整架内圈绕旋转轴转动，ADCP传感器6左右摆动。为限制摇臂及其组件沿蜗轮轴Ⅱ106向蜗轮蜗杆变速箱1方向窜动，利用深沟球轴承Ⅱ203将摇臂与箱体紧靠在一起，减少摇臂转动过程中的摩擦力，并在主动同步轮Ⅰ111与摇臂间安装止推轴承，限定摇臂及其组件向主动同步轮Ⅰ111方向窜动。水下环境相对不稳定，垂直效果通过监测用经纬仪可以判断是否安装到位。调整好后，读取ADCP传感器所采集的数据，由于该调整装置具有自锁功能，稳定性好，具有较高的数据采集有效率，为河流观测、保护及研究等方面提供了有力的基础数据。

以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：包括蜗轮蜗杆变速箱（1）、摇臂机构（2）、固定框架（3）、十字轴调整机构（4）、直线轴承及其导杆机构（5）、ADCP传感器（6）、传动机构（7）、密封箱体，其中，蜗轮蜗杆变速箱（1）固定安装在固定框架（3）上，固定框架（3）固定在预制地基上；摇臂机构（2）的套筒与蜗轮蜗杆变速箱（1）的蜗轮轴间隙配合；十字轴调整机构（4）安装在固定框架（3）上，ADCP传感器（6）置于十字轴调整机构（4）上，并与直线轴承及其导杆机构（5）固定连接；传动机构（7）的一端顶在摇臂机构（2）的套筒上，另一端与直线轴承及其导杆机构（5）连接；蜗轮蜗杆变速箱（1）及摇臂机构（2）上分别设置张紧机构；

所述摇臂机构（2）包括摇臂（201）、从动同步轮Ⅰ（202）、深沟球轴承Ⅱ（203）、套筒Ⅱ（204），其中，从动同步轮Ⅰ（202）与摇臂（201）由顶丝连接成为一体，深沟球轴承Ⅱ（203）、套筒Ⅱ（204）安装于摇臂（201）上，与摇臂（201）构成一个组件，该组件穿过与蜗轮蜗杆变速箱（1）的蜗轮轴Ⅰ（105）间隙配合的套筒Ⅰ（112），并与套筒Ⅰ（112）间隙配合安装。

2.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的蜗轮蜗杆变速箱（1）包括蜗杆Ⅰ、Ⅱ（101、103）、蜗轮Ⅰ、Ⅱ（102、104）、蜗轮轴Ⅰ、Ⅱ（105、106）、轴承座（107）、深沟球轴承Ⅰ（108）、轴承端盖（109）、定位轴套Ⅰ、Ⅱ（110、114）、主动同步轮Ⅰ、Ⅱ（111、113）、套筒Ⅰ（112）、推力球轴承（115）、调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ（116、117），其中，调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ（116、117）通过顶丝分别与蜗杆Ⅰ、Ⅱ（101、103）固定为一体，仅在蜗杆Ⅰ、Ⅱ（101、103）的下端安装推力球轴承（115），消除轴向力，其余为深沟球轴承Ⅰ（108）；涡轮Ⅰ、Ⅱ（102、104）通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ（105、106）；涡轮Ⅰ、Ⅱ（102、104）的一端分别靠在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ（105、106）轴肩上，另一端面分别与定位轴套Ⅰ、Ⅱ（110、114）相接触，定位轴套Ⅰ、Ⅱ（110、114）顶在涡轮Ⅰ、Ⅱ（102、104）与深沟球轴承Ⅰ（108）间，深沟球轴承Ⅰ（108）、推力球轴承（115）安装于轴承座（107）内，并将轴承座（107）固定在箱体上，为减少摇臂（2）与涡轮轴Ⅰ（105） 间的装配复杂程度，仅将固定在箱体前板上的轴承座（107）安装在密封箱体的内部，其余轴承座均安装在密封箱体的外部；主动同步轮Ⅰ、Ⅱ（111、113）通过键配合安装在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ（105、106）的端部，在涡轮轴Ⅰ、Ⅱ（105、106）的端部有轴端定位孔，在轴端部安装一挡片，因此，主动同步轮Ⅰ、Ⅱ（111、113）一端由轴间定位，另一端由挡片定位，防止主动同步轮Ⅰ、Ⅱ（111、113）沿轴向窜动而从涡轮轴上脱落。

3.根据权利要求2所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的调整杆连接套筒Ⅰ、Ⅱ（116、117）内安装一十字架，并系上有浮子的绳子。

4.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的固定框架（3）是铝型材支架，且在其底部设置安装孔。

5.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的十字轴调整机构（4）包括内圈（401）、外圈（402）、旋转轴及轴承（403）、十字轴固定架（404）、顶丝（405），其中，内圈（401）通过顶丝（405）与ADCP传感器（6）固定在一起，十字轴调整机构（4）的外圈（402）通过十字轴固定架（404）安装在固定框架（3）上。

6.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的直线轴承及其导杆机构（5）包括直线轴承（501）、导杆（502）、双圆环固定圈（503）、顶丝Ⅰ（504），其中，直线轴承（501）与导杆（502）套接，双圆环固定圈（503）固定在导杆（502）的两端，双圆环固定圈（503）通过顶丝Ⅰ（504）将导杆（502）与ADCP传感器（6）并联固连为一体，ADCP传感器（6）的调整可转化为导杆（502）的调整。

7.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的ADCP传感器（6）安装时传感器探头朝下，垂直安装在十字轴调整机构（4）的内圈（401），并用顶丝将ADCP传感器（6）与内圈（401）顶紧，防止ADCP传感器（6）与内圈（401）产生相对滑动；ADCP传感器（6）距离水面至少3m。

8.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的传动机构（7）包括丝杠（701）、推力轴承Ⅰ~Ⅲ（702、709、712）、丝杠螺母（703）、顶丝Ⅱ、Ⅲ（704、714）、丝杠螺母套筒（705）、螺栓及螺母（706）、直线轴承连接件（707）、深沟球轴承Ⅲ（708）、圆螺母（710）、从动同步轮Ⅱ（711）、丝杠锁紧螺母（713），其中，圆螺母（710）与穿过同步轮（711）的顶丝Ⅲ（714）固定在一起组成同步轮组件，该组件可绕丝杠（701）转动，丝杠（701）横穿摇臂机构（2）的套筒（204）；推力球轴承Ⅰ、Ⅲ（702、712）的内侧分别顶在套筒（204）、摇臂（201）上，并与摇臂（201）一起运动，推力球轴承Ⅰ、Ⅲ（702、712）的外侧分别与丝杠锁紧螺母（703）、同步轮组件固接为一体，在推力球轴承Ⅰ、Ⅲ（702、712）作用下，丝杠（701）与丝杠螺母（703）可实现丝杠转动、螺母移动，套筒（204）与锁紧螺母（713）限制了丝杠（701）的前后窜动，而丝杠螺母（703）通过顶丝Ⅱ（704）固定在丝杠螺母套筒（705）内构成丝杠套筒螺母组件，限制了丝杠螺母（703）的转动；丝杠套筒组件通过螺栓及螺母（706）、推力球轴承Ⅱ（709）、深沟球轴承Ⅲ（708）将直线轴承连接件（707）连接起来，直线轴承连接件（707）可在轴承的作用下绕螺栓（706）转动。

9.根据权利要求1所述的ADCP传感器水下垂直度调整装置，其特征在于：所述的张紧机构包括张紧机构底座（801）、安装有张紧轮（803）的张紧机构支座（802），张紧机构底座（801）固定在蜗轮蜗杆减速箱（1）的上板或摇臂（201）上，张紧机构支座（802）上打有长圆孔，可进行张紧轮（803）位置的调整。