CN103527708B - 一种可旋转的抗冲击减振机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可旋转的抗冲击减振机构，将该减振机构安装于在水下拖缆和拖曳载体之间，在工作中可吸收来自外界各方的冲击力，降低这些作用力对拖缆的影响，达到减轻缆索整体重量的目的，最终可减小因拖缆自重带来的下悬度过大的问题。该机构包括外护套、钢珠、内护套、减振橡胶、连接杆和固定栓。装配完成后，能保证内、外护套间可沿轴线方向做旋转运动，从而自动释放拖缆内部扭力；由于内部钢珠的作用，能保证内、外护套间的相对位置关系。由于内护套内装配有特定形状的减振橡胶，能保证在遇到突发事件时，能吸收一定的外界冲击力，降低外界冲击力对拖缆的作用。

Description

一种可旋转的抗冲击减振机构

技术领域

本发明涉及一种减振机构，具体涉及一种可旋转的抗冲击减振机构。

背景技术

目前世界各国对海洋环境的监测或水下危险物的清除，通常采用线列阵式船拖拖曳方法收集相关数据与参数或清除水下危险物。所谓线列阵就是将若干探测设备、数据采集器与复合拖缆串接成一体，或将水下危险物清除系统串接在拖缆上，然后拖带在勘探考察船后数百以至上千米处随船运动。

然而串接在复合拖缆上的设备有些体积及重量较大，随船运动过程中受到的流体阻力较大，同时在设计阶段还应考虑到涌浪及水下爆炸物爆炸时带来的冲击等外界因素的影响，为保证其强度，通常会增大所用拖缆（索）的直径。这样又会带来新的问题，一是下悬度过大，导致拖曳设备定深过大，易使设备挂底损坏，无法收集相关的数据与参数；更为严重的是对于船拖拖曳线列阵式清除水下危险物系统，由于系统定深过大而没有达到清除水下危险物或爆炸物时，认为该航道已无危险物存在，留下安全隐患，可能炸毁正常行驶的船只。二是在收放过程中或多或少地会引起拖缆（索）出现扭转现象而影响拖曳航行体在水中的运行姿态。

上述问题主要是拖缆（索）过长与自身重量过大而造成的。为解决下悬度过大，同时消除拖缆（索）在工作过程中产生扭转的现象，有必要在拖曳缆（索）与拖曳设备之间连接一种可做旋转运动，且具有抗冲击性能的减振机构，以降低外界产生的复合力对设备的冲击。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可旋转的抗冲击减振机构，将该减振机构安装在水下拖缆端头与拖曳设备之间，能够部分吸收外界对拖曳设备的冲击力，减小外界对拖缆的作用力。

该抗冲击减振机构包括：外护套、钢珠、内护套、减振橡胶、连杆和固定栓。其中外护套为一端开口一端封闭的空心圆柱体，在其封闭端的端面上加工有用于和外部设备连接的支座；在所述外护套的内圆周面上加工有一个以上周向的环形槽。在外护套的外圆周面上，与每个环形槽对应的位置各加工有一个与该环形槽贯通的螺纹孔。

所述内护套为两端均开口的空心结构，其包括锥形结构段和位于该锥形结构段大端的柱形结构段；其柱形结构段同轴套装在外护套内部，与外护套的内圆周面紧密配合，且所述柱形结构段的端面与外护套的内底面间有间隙。在所述内护套柱形结构段的外圆周面上，与外护套上环形槽对应的位置分别加工有同样的环形槽，由此形成一个以上钢珠安装槽。从所述螺纹孔向每个钢珠安装槽内装配一圈钢珠，然后在每个螺纹孔内安装一个固定栓。

所述减振橡胶装配在内护套内部，减振橡胶一端开口，一端封闭；所述减振橡胶包括锥形段A、位于锥形段A小端的柱形段以及位于锥形段A大端的锥形段B。所述锥形段B位于减振橡胶的开口端，锥形段B的外表面与所述内护套上锥形结构段的内表面紧密配合。所述减振橡胶封闭端的端面与外护套的内底面间有间隙。

所述连杆的一端位于减振橡胶的中心孔内，另一端加工有用于连接外部设备的连接孔。其中连杆位于减振橡胶内一端的端部为圆柱台，该圆柱台的直径大于所述连杆杆身的直径；所述减振橡胶的中心孔与锥形段B的端面间采用圆锥面过渡。

所述减振橡胶的中心孔与锥形段B端面间圆锥面的母线方向与所述减振橡胶锥形段A的母线方向一致。

所述连杆端部的圆柱台与连杆的杆身之间采用圆锥面过渡。

所述连杆端部的圆柱台与连杆的杆身之间圆锥面母线方向与所述减振橡胶锥形段B的母线方向一致。

所述内护套锥形结构段外表面母线的斜率大于其内表面母线的斜率。

所述外护套和内护套上环形槽的径向截面为尺寸相同的半圆形。

所述每个螺纹孔内的固定栓与钢珠安装槽相对的一端为与钢珠的外径相同的半球形。

采用螺纹胶或点焊工艺将所述固定栓与外护套固接。

采用硫化工艺将所述连杆位于减振橡胶内部的部分与减振橡胶固接。

有益效果

该抗冲击减振机构将压缩与剪切型橡胶减振器融为一体，由于内、外护套间能够沿轴线方向做旋转运动，可达到工作时自动释放拖缆内部扭力的目的；由于内护套内装配有特定形状的减振橡胶，能保证在遇到突发事件时吸收一定的外界冲击力，降低外界冲击力对拖缆的作用。同时该机构在布放或回收拖缆时能自动释放拖缆的扭力，而不影响拖曳设备在水中的运行姿态。

附图说明

图1是该减振机构的结构示意图。

其中：1-外护套、2-钢珠、3-内护套、4-减振橡胶、5-连杆、6-固定栓。

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。

本实施例提供一种可做旋转运动，且具有抗冲击性能的减振机构，将该机构安装在拖缆与拖曳设备之间，能够降低外界产生的复合力对拖曳设备的冲击，保证拖曳设备能够安全可靠的工作。

该抗冲击减振机构的具体结构如图1所示，包括外护套1、钢珠2、内护套3、减振橡胶4、连杆5和固定栓6。其中外护套1为一端开口一端封闭的空心圆柱体，为保证该机构具有一定的承载能力，且具备沿轴线旋转运动的能力，在外护套1的内圆周面上加工有两个用于装配承力钢珠2的周向环形槽，该环形槽的径向截面为半圆形。在外护套1的外圆周面上，每个环形槽对应的位置加工有与该环形槽贯通的螺纹孔，螺纹孔的孔径略大于环形槽径向截面的直径，一是便于装配承力钢珠2，二是用于安装固定栓6。

内护套3为两端均开口的空心结构，内护套3包括锥形结构段和位于该锥形结构段大端的柱形结构段。内护套3的柱形结构段同轴套装在外护套1内部，与外护套1的内圆周面紧密配合，且所述柱形结构段的端面与外护套1的内底面间有间隙。内护套3的锥形结构段伸出外护套1的开口端。在内护套3柱形结构段的外圆周面上，与外护套1的内圆周面上两个环形槽对应的位置分别加工有同样的环形槽，由此形成两个径向截面为圆形的钢珠安装槽。所述钢珠安装槽的直径略大于钢珠2的直径，这样正好可将钢珠2包容在其内部容积内。从外护套1上的两个螺纹孔在相应的钢珠安装槽内装配一圈钢珠2，然后在每个螺纹孔内安装一个固定栓6，防止钢珠2脱落。钢珠2的增加既可提高外护套1与内护套3间的连接强度，又可限制外护套1与内护套3间的位置。为保证钢珠2运转自如，不会使钢珠2进入螺纹孔内，导致钢珠相互挤压，或出现卡止现象，将每个螺纹孔内的固定栓6与钢珠安装槽相对的一端设计成类似球体结构或半球体结构，其外形尺寸与钢珠2的外径相同。在此需指出的是在装配时，固定栓6的圆弧面不得与内护套3上的环形槽的底面接触（避免增大摩擦力）。为保证固定栓6在工作时不脱落，可采用螺纹胶或点焊工艺将其与外护套1固成一体。采用双滚珠环的结构，可使该机构在工作过程中运转自如，以防偏转增大机构内部的摩擦力。

所述减振橡胶4装配在内护套3内部，其一端开口一端封闭。为使减振机构在工作过程中遇突发事件时能发挥出最大的潜能吸收外界的冲击力，减小外界冲击力对拖缆的影响，将减振橡胶4设计为三段式结构，分别为锥形段A，位于锥形段A小端的柱形段和位于锥形段A大端的锥形段B，如图1所示。其中锥形段B位于其开口端，且锥形段B的外表面与内护套3上锥形结构段的内表面紧密配合；其柱形段的端面与内护套3柱形结构的端面平齐，使其与外护套1的内底面间有间隙。连杆5的一端位于减振橡胶4的中心孔内，且该端的端部加工有直径大于其杆身直径的圆柱台。为保证减振橡胶4与连杆5能牢固地连为一体，采用硫化工艺将其固接，由此形成整个减振机构。

使用时，通过该机构连接水下拖缆和拖曳设备，为简化装配，将该机构与拖缆的连接部位设置在连杆5位于减振橡胶4外的部分；与拖曳设备的连接部位设置在外护套1封闭端的端面上，并与外护套1一体化加工。该机构与水下拖缆和拖曳设备均采用铰接结构相连。

这样形成的减振机构既具有压缩型又具备剪切型橡胶减振器的特性，当拖曳系统在工作过程中受到较大的冲击力作用时，拖缆通过连杆5挤压减振橡胶4，此时减振橡胶4的刚度随载荷的增加大而均匀增大。因为载荷加大时减振橡胶4受压，而使其柱形段和锥形段A鼓起（图1中单线箭头所示），因而与内护套3的接触面积逐渐增大，当载荷增大到一定值时，减振橡胶4将完全与内护套3的内圆周面贴合，直至减振橡胶4不再被压缩，起到终点行程限制器的作用，但该种结构形式下减振橡胶4只能沿轴线方向起减振作用。为弥补这一缺陷，将减振橡胶4中心孔的开口端即图1上C处所指示的部位设计成喇叭口形，其锥形与减振橡胶4的锥形段A的锥形一致（即其母线方向一致）。这样减振机构在工作过程中，受外界冲击力时减振橡胶4在C处也会向外膨胀，但此处是敞开的结构，在一定范围内对减振橡胶4无约束，在此处连杆5有一定的径向活动量，因此在受到垂直于轴线方向（径向）的外力作用时，减振橡胶4的某方受压，而另一方受拉伸，这样就可达到剪切型橡胶减振器的特性。为使该减振机构在外力作用使减振橡胶4产生变形时，其内部受力均匀，将连杆5端部的圆柱台与其杆身之间也采用圆锥面过渡，且该锥形与减振橡胶4的锥形段B的锥形一致（即其母线方向一致）。

减振橡胶4的材料采用抗冲击、耐海水腐蚀，且回弹性高的改性聚氨酯制成。为确保减振机构整体的强度，将内护套2锥形结构段设计为变壁厚结构，即其靠近开口处的壁厚较大，以提高开口处的强度；同时将其开口端的端部设计成圆滑过渡，以防锐角在工作时对连杆5影响。

该可旋转的抗冲击减振机构是安置在水下拖缆和拖曳设备之间，由于其内、外护套间可沿轴线方向做旋转运动，能够达到工作时自动释放拖缆内部扭力的目的；同时内护套内装配的减振橡胶，在工作中能够吸收来自外界各方的冲击力，减小或降低这些冲击力对拖缆的影响。为此在设计拖曳系统时依据使用工况可选承力较小的拖缆，以降低成本；或选用直径较细的拖曳缆索，达到减轻拖缆整体重量之目的，解决拖缆工作时下悬度过大的问题。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，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)

1.一种可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，包括：外护套（1）、钢珠（2）、内护套（3）、减振橡胶（4）、连杆（5）和固定栓（6）；其中外护套（1）为一端开口一端封闭的空心圆柱体，在其封闭端的端面上加工有用于和外部设备连接的支座；在所述外护套（1）的内圆周面上加工有一个以上周向的环形槽；在外护套（1）的外圆周面上，与每个环形槽对应的位置各加工有一个与该环形槽贯通的螺纹孔；

所述内护套（3）为两端均开口的空心结构，其包括锥形结构段和位于该锥形结构段大端的柱形结构段；其柱形结构段同轴套装在外护套（1）内部，与外护套（1）的内圆周面紧密配合，且所述柱形结构段的端面与外护套（1）的内底面间有间隙；在所述内护套（3）柱形结构段的外圆周面上，与外护套（1）上的环形槽对应的位置分别加工有同样的环形槽，由此形成一个以上钢珠安装槽；从所述螺纹孔向每个钢珠安装槽内装配一圈钢珠（2），然后在每个螺纹孔内安装一个固定栓（6）；

所述减振橡胶（4）装配在内护套（3）内部，减振橡胶（4）一端开口，一端封闭；所述减振橡胶（4）包括锥形段A、位于锥形段A小端的柱形段以及位于锥形段A大端的锥形段B；所述锥形段B位于减振橡胶（4）的开口端，锥形段B的外表面与所述内护套（3）上锥形结构段的内表面紧密配合；所述减振橡胶（4）封闭端的端面与外护套（1）的内底面间有间隙；

所述连杆（5）的一端位于减振橡胶（4）的中心孔内，另一端加工有用于连接外部设备的连接孔；其中连杆（5）位于减振橡胶（4）内一端的端部为圆柱台，该圆柱台的直径大于所述连杆（5）杆身的直径；所述减振橡胶（4）的中心孔与锥形段B的端面间采用圆锥面过渡。

2.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述减振橡胶（4）的中心孔与锥形段B端面间圆锥面的母线方向与所述减振橡胶（4）锥形段A的母线方向一致。

3.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述连杆（5）端部的圆柱台与连杆（5）的杆身之间采用圆锥面过渡。

4.如权利要求3所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述连杆（5）端部的圆柱台与连杆（5）的杆身之间圆锥面母线方向与所述减振橡胶（4）锥形段B的母线方向一致。

5.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述内护套（3）锥形结构段外表面母线的斜率大于其内表面母线的斜率。

6.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述外护套（1）和内护套（3）上环形槽的径向截面为尺寸相同的半圆形。

7.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，所述每个螺纹孔内的固定栓（6）与钢珠安装槽相对的一端为与钢珠（2）的外径相同的半球形。

8.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，采用螺纹胶或点焊工艺将所述固定栓（6）与外护套（1）固接。

9.如权利要求1所述的可旋转的抗冲击减振机构，其特征在于，采用硫化工艺将所述连杆（5）位于减振橡胶（4）内部的部分与减振橡胶（4）固接。