CN104140018A

CN104140018A - 水下卷筒移动式中性缆排缆机构

Info

Publication number: CN104140018A
Application number: CN201410366121.8A
Authority: CN
Inventors: 李志刚; 尹汉军; 王帅; 张美荣; 赵俊海; 何宁强; 李丽娜; 彭小佳
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd; 702th Research Institute of CSIC
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; Offshore Oil Engineering Co Ltd; 702th Research Institute of CSIC
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2014-11-12

Abstract

一种水下卷筒移动式中性缆排缆机构，包括：两个相对设置的平移滑架，安装在两平移滑架之间的卷筒，平移滑架的上部设有一导轨；位于卷筒的下面的两平移滑架之间安装有一排缆机构；两侧平移滑架上分别安装有一组链轮传动机构；其中，一组链轮传动机构驱动卷筒转动；另一组链轮传动机构驱动排缆机构转动；排缆机构中的螺母月牙板上的尾部轴柄嵌入在一固定滑块的径向圆柱孔内，固定滑块又与中继器的机架相固接，通过双向螺杆与螺母月牙板之间的螺纹旋合作用，使螺母月牙板在双向螺杆端部换向时绕其轴线发生摆动，进而带动平移滑架移动。本发明的卷筒不仅能够绕自身的轴线转动，而且，又能够随着滑架平移机构沿着其轴线方向往复移动，提高了排缆质量。

Description

水下卷筒移动式中性缆排缆机构

技术领域

本发明涉及排缆机构，尤其涉及一种对单人常压潜水装具或其它遥控潜水器进行布放/回收的水下卷筒移动式中性缆排缆机构。

背景技术

单人常压潜水装具(ADS)是一个仿人形的水下作业装置。该装置操纵性好、机动能力强，其优势在于本体小巧、轻便，可进入到一些特定区域，并能完成一些先前只有潜水员才能完成的复杂的水下作业。它由专用的吊放设备进行布放/回收，其上配有摄影、录像设备和照明灯等。这种潜水器的外部可以承受作业水深的压力，而内部又保持了一个大气压；因此，潜水员不必经受下潜加压和上升减压的过程。

现有的单人常压潜水装具(ADS)主要由装具本体、中单人常压潜水装具在海洋开发事业和潜艇救援领域，特别是在深海油气田生产中深受欢迎，已经取代一部分饱和潜水作业。

现有的单人常压潜水装具(ADS)主要由装具本体、中继器和水面吊放装置三大部分组成，其中，水面吊放装置上安装有甲板铠装缆收放绞车，其主要承担着中继器在水上和水下的收放工作，同时，具有输送动力和传送信号的功能；中继器是发挥单人常压潜水装具作业性能的关键装置。它的设置隔离了水面母船的升沉和摇荡对装具的影响，提高了装具的抗流能力，并尽量减少了装具上的电气元器件的重量，缩小了装具的排水体积，从而，有效地提高了装具在水下的机动性。

在水中，中性缆是中继器和单人常压潜水装具本体之间的中性浮力(即：在水中，中性缆受到的重力和浮力大小相等，方向相反)连接电缆，向潜水装具供电，并传输视频信号、声纳信号、控制信号以及潜水员与水面通讯的音频信号。中性缆存贮在中性缆收放绞车的卷筒中，绞车卷筒由液压马达驱动进行主动收放和同步输送中性缆工作，以减轻单人常压潜水装具在水中的工作阻力。

中性缆收放绞车主要由液压马达、减速装置、制动机构、卷筒机构、排缆机构、同步输送机构和机架等组成。单人常压潜水装具(ADS)的水下工作状态、动作和水下工作环境，均通过中性缆及绞车将信号传送到水面中央控制室的监控器中进行监控。中性缆的有序收放是单人常压潜水装具的关键技术，它对于保证装具的安全及作业具有重要的作用。其中，中性缆的排缆机构和同步输送机构是中继器上的核心部件。

目前，现有的中性缆排缆机构为摆动式，包括：设在中性缆卷筒前面的摆架、设在摆架前面的双向螺杆、安装在双向螺杆上的螺母月牙板，其中，卷筒支承在固定支座上，双向螺杆通过螺母月牙板(或拨块、活令、滑舌)来驱动滑块沿其轴线直线移动，同时，该滑块又通过固结在其上的滚柱-滑槽运动副使摆架绕其轴线摆动来进行排缆，并在卷筒与出缆口之间设置过渡转向轮或通过导缆通道来完成对中性缆的同步输送。

其存在着如下缺点：

(1)摆动式排缆机构中，卷筒与输送机构出缆口之间的中性缆是随着摆架绕其轴线摆动，利用中性缆的出缆口方向与摆架旋转轴线重合的几何特点，把中性缆由空间运动转化为直线运动。同时，由于摆架绕其轴线摆动而使中性缆发生扭转，其扭转方向与摆架转动方向一致，角度大小相等。所以，摆动式排缆机构，在排缆过程中的中性缆会发生扭转和来回折弯现象，影响到中性缆的使用寿命和排缆质量；

(2)由于摆动式排缆机构中的双向螺杆是通过螺母月牙板(或拨块、活令、滑舌)来驱动滑块沿其轴线直线移动，同时，该滑块又通过固结在其上的滚柱-滑槽运动副使摆架绕其轴线摆动，当摆架从卷筒中间位置向卷筒的两端摆动时，由于摆架顶部轨迹是一段圆弧，而卷筒排缆节距与其圆弧所对应的弦线平行，所以，排缆节距会逐渐变小，这样排缆存在有一定的误差，使排缆精度降低；

(3)为了减小摆动式排缆机构的排缆误差，只能要求摆架摆动角度尽可能小，这样一来，必须增大摆架的旋转半径，最后导致排缆机构高度尺寸增大，而不利于在单人常压潜水装具(ADS)的中继器上的布置和安装；

(4)由于在中性缆排缆和输送过程中，中性缆是随着摆架在空间摆动，最终是沿着摆架旋转轴线，把中性缆方向固定，其出缆口位置取决于摆架旋转轴线的位置，这样中性缆出缆口位置调整范围小，不利于与下方的单人常压潜水装具(ADS)的啮合器进行对接；

(5)摆动式排缆和输送机构结构较复杂，摆架转轴安装要求高，并且，要求安装机架刚性好。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其卷筒不仅能够绕自身的轴线转动，而且，又能够随着滑架平移机构沿着其轴线方向往复移动，通过其运动的协调性，最终达到了同步排缆和自动换向的目的；进一步提高了中性缆的使用寿命和排缆质量；同时，简化了结构，更加有利于在单人常压潜水装具的中继器上进行布置和安装。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

一种水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：包括：两个相对设置的平移滑架，安装在两平移滑架之间的卷筒，其中，平移滑架的上部设有一导轨；位于卷筒的下面的两平移滑架之间安装有一排缆机构；两侧平移滑架上分别安装有一组链轮传动机构；其中，一组链轮传动机构分别安装在卷筒的与排缆机构的一侧，用于驱动卷筒转动；另一组链轮传动机构分别安装在卷筒的与排缆机构的另一侧，用于驱动排缆机构转动；该排缆机构包括：安装在平移滑架之间的双向螺杆、配合安装在双向螺杆上的螺母月牙板及中性缆导轮，其中，排缆机构中的螺母月牙板上的尾部轴柄嵌入在一固定滑块的径向圆柱孔内，固定滑块又与中继器的机架相固接，使螺母月牙板在空间位置固定，通过双向螺杆与螺母月牙板之间的螺纹旋合作用，使螺母月牙板在双向螺杆端部换向时绕其轴线发生摆动，进而带动平移滑架整体移动。

所述导轨为柱状；两个相对设置的平移滑架通过圆柱型滚动导套副安装在导轨上。

所述滚动导套副是由配合套装在导轨轴上的导套座、套装在导套座内部两侧的返向器、套装在导套座内中部的保持架、设在保持架下部、并与导轨轴相接触的数个滚珠组成；当导轨轴与导套座作相对运动时，滚珠就沿着导轨轴和设在导套座上的数条轴向开式滚道滚动，在导套座端部滚珠又通过返向器进入返向孔后，再进入导套座内部滚道，滚珠就这样周而复始地进行往复运动。

所述返向器两端装有防尘密封垫。

所述一组链轮传动机构的一端安装在卷筒一侧与卷筒平行的平移滑架内侧之间，另一端安装在排缆机构的一端，包括：安装在排缆机构一端的液压马达，安装在液压马达端部上的马达链轮、安装在卷筒一端的卷筒大链轮及安装在马达链轮及卷筒之间的链条传动副连接构成，将排缆机构与卷筒连在一起；另一组链轮传动机构的一端安装在卷筒相对一端的平移滑架的外侧，另一端安装在排缆机构的相对一端，包括：安装在卷筒另一端的卷筒小链轮、安装在排缆机构另一端的双向螺杆链轮，其中，双向螺杆链轮安装在排缆机构中的双向螺杆的轴上，并通过手动离合器与双向螺杆链轮端面牙嵌之间的离合作用，用于驱动排缆机构转动，进而，带动平移滑架整体移动。

所述双向螺杆设有一段用于安装双向螺杆链轮的光轴，双向螺杆链轮又通过链条与安装在卷筒上的卷筒小链轮相连；双向螺杆链轮使双向螺杆与卷筒保持恒定的传动比关系；双向螺杆通过平移滑架带动卷筒沿着导轨往复移动，进行中性缆排缆，同时，完成中性缆的收放工作。

所述卷筒一端的空心轴内安装有一水下光电滑环，该水下光电滑环是为中性缆绞车上连接运动部分与静止部分的电缆，使两部分电缆能连接导通电流的一种机构。

所述导轨轴的两端安装和固定于中继器的机架上。

本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其卷筒不仅能够绕自身的轴线转动，而且，又能够随着滑架平移机构沿着其轴线方向往复移动，通过其运动的协调性，最终达到了同步排缆和自动换向的目的；进一步提高了中性缆的使用寿命和排缆质量；同时，简化了结构，更加有利于在单人常压潜水装具的中继器上进行布置和安装。

附图说明

图1为本发明结构主视示意图。

图2为图1中A-A剖视结构示意图。

图3为本发明滑架平移机构示意图。

图4为本发明排缆机构示意图。

图5为本发明滚动导套副机构示意图。

图6为本发明中性缆同步输送机构示意图。

图中主要标号说明：

200.排缆机构、201.液压马达、202.马达链轮、203.卷筒大链轮、204.平移滑架、205.水下光电滑环、206.导轨、207.滚动导套副、208.卷筒、209.中性缆、210.卷筒小链轮、211.手动离合器、212.双向螺杆链轮、213.双向螺杆、214.螺母月牙板、215.固定滑块、216.机架、404.链轮、406.滑架平移机构、501.密封垫、502.滚珠、503.保持架、504.返向器、505.导套座、506.孔用弹性挡圈。

具体实施方式

如图1—图6所示，本发明包括：两个相对设置的平移滑架204，通过轴承连接方式安装在两平移滑架204之间的卷筒208，其中，平移滑架204的上部设有一导轨206；位于卷筒208的下面的两平移滑架204之间通过滑动轴承安装有排缆机构200；两侧平移滑架204上分别安装有一组链轮传动机构；其中，一组链轮传动机构安装在卷筒208的一端，并位于卷筒208一侧与卷筒208平行的平移滑架204内侧之间；另一端安装在排缆机构200的一端；其一组链轮传动机构是由安装在排缆机构200一端的液压马达201，安装在液压马达201端部上的马达链轮202、安装在卷筒208一端的卷筒大链轮203及安装在马达链轮202及卷筒208之间的链条传动副连接构成，将排缆机构200与卷筒208连在一起，用于驱动卷筒208转动；另一链轮传动机构安装在卷筒208相对一端的平移滑架204的外侧，另一端安装在排缆机构200的相对一端，包括：安装在卷筒208另一端的卷筒小链轮210、安装在排缆机构200另一端的双向螺杆链轮212，其中，双向螺杆链轮212安装在排缆机构200中的双向螺杆213的轴上，并通过手动离合器211与双向螺杆链轮212端面牙嵌之间的离合作用，用于驱动排缆机构200转动，进而，带动平移滑架204整体移动。

如图3所示，上述导轨206为柱状；两个相对设置的平移滑架204通过圆柱型滚动导套副207安装在导轨206上。

如图5所示，滚动导套副207为直线轴承，起支承作用。滚动导套副207是由配合套装在导轨轴206上的导套座505、套装在导套座505内部两侧的返向器504、套装在导套座505内中部的保持架503、设在保持架503下部、并与导轨轴206相接触的数个滚珠502以及安装在返向器504两端的密封垫501组成，当导轨轴206与导套座505作相对运动时，滚珠502就沿着导轨轴206和设在导套座505上的数条轴向开式滚道滚动，在导套座505端部滚珠502又通过返向器504进入返向孔后，再进入导套座505内部滚道，滚珠502就这样周而复始地进行往复运动。返向器504两端装有防尘密封垫501，可有效地防止灰尘、杂物和沙子等进入滚动导套副207内部。

滚动导套副207突出的优点是传动效率高，摩擦系数很小，即摩擦系数只有μ＝0.001。在滚珠导套副207中，自由滚动的滚珠502将力与运动在导轨轴206与导套座505之间传递。

如图4所示，排缆机构200包括：安装在平移滑架204之间的双向螺杆213、采用螺纹旋合连接方式配合安装在双向螺杆213上的螺母月牙板214及中性缆导轮，其中，月牙板214上的尾部轴柄又嵌入在固定滑块215的径向圆柱孔内，固定滑块215与中性缆收放绞车中的机架216相固接；而双向螺杆213双向螺杆设有一段用于安装双向螺杆链轮212的光轴，双向螺杆链轮212又通过链条与安装在卷筒208上的卷筒小链轮210相连；双向螺杆链轮212使双向螺杆213与卷筒208保持恒定的传动比关系。双向螺杆213通过平移滑架204带动卷筒208沿着导轨206往复移动，进行中性缆排缆，同时，完成中性缆的收放工作。当双向螺杆213受到来自卷筒小链轮210通过链条驱动双向螺杆链轮212的动力驱动而发生转动时，由于月牙板214通过固定滑块215与机架216相固接，所以，月牙板214在空间位置固定不动(只是月牙板214与双向螺杆213在其螺纹端部旋合返程转向时，月牙板214才会绕着其尾部轴柄的轴线在固定滑块215的径向圆柱孔内发生摆动，使月牙板214从左(或右)螺旋槽过渡到右(或左)螺旋槽)，这样，月牙板214与双向螺杆213上的螺纹相旋合时，导致双向螺杆213既转动，又沿着其轴线方向往复移动。

上述卷筒208一端的空心轴内安装一水下光电滑环205，它是为中性缆绞车上连接运动部分与静止部分的电缆，使两部分电缆能连接导通电流的一种机构。同时，具有压力补偿功能，能适应水下工作环境。

上述导轨轴206的两端安装和固定于中继器的机架216上，起支撑和导向作用。

使用时，卷筒208上的中性缆209从同步输送机构217上的两个驱动轮之间穿过，同步输送机构设置在卷筒208之后，用于同步驱动和输送中性缆，并在卷筒208与同步输送机构217之间的中性缆提供一个张力，从而，保持中性缆在卷筒208上不会松弛而发生乱缆现象。在液压马达201驱动下，首先，通过一组链轮机构，即：马达链轮202－卷筒大链轮203带动卷筒208转动，然后，再通过另一组链轮机构，即：卷筒小链轮210-双向螺杆链轮212带动双向螺杆213转动，通过双向螺杆213与螺母月牙板214之间左(或右)旋螺纹旋合作用，双向螺杆213带动平移滑架204及卷筒208沿着导轨206轴向移动，直至换向螺母月牙板214到达双向螺杆213的返程点而换向。

同时，将滑架204上的导轨206安装在中继器的机架216上，启动两组链轮传动机构，此时，卷筒208通过滑架204的导轨轴206，并在滑架204带动下作平移运动。而排缆机构200中的双向螺杆213在液压马达201的带动下旋转，使中性缆排缆整齐、有序，并且自动换向。

如图6所示，同步输送机构217的主要作用是同步驱动和输送中性缆209，为卷筒208上的中性缆提供一定的排缆张力。同步输送机构217上的液压马达直接驱动中心链轮，再通过链轮传动机构，同步驱动中性缆压轮，即压轮也是驱动轮，进而利用摩擦力，进行中性缆收放。

上述同步输送机构、液压马达、所有链轮、卷筒、手动离合器、双向螺杆、螺母月牙板、机架、滚珠、返向器为现有技术，故不再赘述，未作说明的技术为现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：包括：两个相对设置的平移滑架，安装在两平移滑架之间的卷筒，其中，平移滑架的上部设有一导轨；位于卷筒的下面的两平移滑架之间安装有一排缆机构；两侧平移滑架上分别安装有一组链轮传动机构；其中，一组链轮传动机构分别安装在卷筒的与排缆机构的一侧，用于驱动卷筒转动；另一组链轮传动机构分别安装在卷筒的与排缆机构的另一侧，用于驱动排缆机构转动；该排缆机构包括：安装在平移滑架之间的双向螺杆、配合安装在双向螺杆上的螺母月牙板及中性缆导轮，其中，排缆机构中的螺母月牙板上的尾部轴柄嵌入在一固定滑块的径向圆柱孔内，固定滑块又与中继器的机架相固接，使螺母月牙板在空间位置固定，通过双向螺杆与螺母月牙板之间的螺纹旋合作用，使螺母月牙板在双向螺杆端部换向时绕其轴线发生摆动，进而带动平移滑架整体移动。

2.根据权利要求1所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述导轨为柱状；两个相对设置的平移滑架通过圆柱型滚动导套副安装在导轨上。

3.根据权利要求2所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述滚动导套副是由配合套装在导轨轴上的导套座、套装在导套座内部两侧的返向器、套装在导套座内中部的保持架、设在保持架下部、并与导轨轴相接触的数个滚珠组成；当导轨轴与导套座作相对运动时，滚珠就沿着导轨轴和设在导套座上的数条轴向开式滚道滚动，在导套座端部滚珠又通过返向器进入返向孔后，再进入导套座内部滚道，滚珠就这样周而复始地进行往复运动。

4.根据权利要求3所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述返向器两端装有防尘密封垫。

5.根据权利要求1所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述一组链轮传动机构的一端安装在卷筒一侧与卷筒平行的平移滑架内侧之间，另一端安装在排缆机构的一端，包括：安装在排缆机构一端的液压马达，安装在液压马达端部上的马达链轮、安装在卷筒一端的卷筒大链轮及安装在马达链轮及卷筒之间的链条传动副连接构成，将排缆机构与卷筒连在一起；另一组链轮传动机构的一端安装在卷筒相对一端的平移滑架的外侧，另一端安装在排缆机构的相对一端，包括：安装在卷筒另一端的卷筒小链轮、安装在排缆机构另一端的双向螺杆链轮，其中，双向螺杆链轮安装在排缆机构中的双向螺杆的轴上，并通过手动离合器与双向螺杆链轮端面牙嵌之间的离合作用，用于驱动排缆机构转动，进而，带动平移滑架整体移动。

6.根据权利要求5所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述双向螺杆设有一段用于安装双向螺杆链轮的光轴，双向螺杆链轮又通过链条与安装在卷筒上的卷筒小链轮相连；双向螺杆链轮使双向螺杆与卷筒保持恒定的传动比关系；双向螺杆通过平移滑架带动卷筒沿着导轨往复移动，进行中性缆排缆，同时，完成中性缆的收放工作。

7.根据权利要求1所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述卷筒一端的空心轴内安装有一水下光电滑环，该水下光电滑环是为中性缆绞车上连接运动部分与静止部分的电缆，使两部分电缆能连接导通电流的一种机构。

8.根据权利要求1所述的水下卷筒移动式中性缆排缆机构，其特征在于：所述导轨轴的两端安装和固定于中继器的机架上。