CN104691708A - 水下自适应式系缆张紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下自适应式系缆张紧装置，安装在潜标主浮体水下绞车排缆装置上，包括旋转座、进出缆口、基座和张紧滚轮组。旋转座安装在基座上，推力轴承和向心轴承将旋转座与基座连接一起，旋转座可以在水平面上做360°旋转。进出缆口通过铰接支臂连接在旋转座上，铰接支臂可以绕铰接轴转动。张紧滚轮组设置在旋转座和基座内，夹紧从进出缆口进入并穿过旋转座和基座内的系缆。旋转座的转动和铰接支臂的绕轴转动使进出缆口中牵引浮子的拉力方向保持在系缆纵向上，有效地消除海流作用在系缆上的横向作用力和波浪起伏引起的系缆松紧、抖动，提高水下绞车的环境适应性和抗恶劣海况能力。

Description

水下自适应式系缆张紧装置

技术领域

本发明涉及水下系缆装置，特别涉及一种水下系缆张紧装置。

背景技术

海洋上层水域的剖面环境资料，能够帮助人们揭示海气相互作用和影响的规律，是人们最为关注的，对于海上航行和军事活动非常重要。海洋上层水域是常规潜标所不易接近的，而系留在上层水域的浮标又容易受到人为破坏，因此，海洋上层水域的实时剖面环境资料的获取尤为困难。

为弥补常规潜标不能对主浮体以上的海洋上层水域进行观测的缺陷，研究人员设计了基于水下绞车技术的海洋全剖面监测潜标系统。该系统在潜标主浮体上加装牵引浮子的水下绞车，将主浮体上层的剖面观测和数据发送任务交由绞车牵引浮子来完成。

海洋全剖面监测潜标系统成为进行深海水下剖面观测的重要技术装备，具备深海全剖面观测能力，有利于对海洋内部过程的监测和认知，可以在恶劣海洋环境下实现无人值守的全天候、全天时长期连续定点观测，具有较强的隐蔽性和安全性，同时具备数据实时传输的能力。

海洋全剖面监测潜标系统的水下绞车的浮子往返于主浮体和海面之间，在海洋动力因素的影响下牵引系缆不断地抖动、拉扯、时松时紧，导致绕缆滚筒上的系缆松弛、错排、打结，甚至脱离绕缆滚筒，给水下绞车正常工作造成隐患。还会出现，绞车工作一段时间后系缆卡死在绕缆滚筒上不能收放，海流引起的横向力会使水下绞车排缆装置受到横向的扯动而受损，影响系统工作寿命。

发明内容

针对目前海洋全剖面监测潜标系统的水下绞车绕缆中存在的问题，本发明推出一种水下自适应式系缆张紧装置，设置在潜标主浮体上方，牵引浮子的系缆穿过旋转座上铰接支臂固定的进出缆口，并由上下两对张紧滚轮组予以约束，然后再进入主浮体的排缆装置，实现消除波浪和海流作用在系缆上产生的抖动、松紧不一、横向拉扯等影响，使系缆在进入排缆装置前保持一定张力，提高海洋全剖面监测潜标系统抗恶劣海况能力。

本发明涉及的水下自适应式系缆张紧装置安装在潜标主浮体水下绞车排缆装置上方，包括旋转座、进出缆口、基座和张紧滚轮组，旋转座安装在基座上，由推力轴承和向心轴承将旋转座与基座连接一起，进出缆口通过铰接支臂连接在旋转座上，张紧滚轮组设置在旋转座内和基座内。

所述旋转座的下部为圆筒状，上部为凹形体。旋转座的下部插入基座内，旋转座可以在水平面上做360°旋转。

旋转座上部凹形体两侧分别由铰接轴连接铰接支臂一端，铰接支臂是可以绕铰接轴转动的刚性短臂。铰接支臂的另一端固定在进出缆口的两侧。

所述进出缆口为圆环体，固定在两铰接支臂之间，置于在铰接支臂的最上端。进出缆口圆环体上下两面与铰接支臂垂直，圆环体内径略大于系缆直径。

所述基座为带法兰的圆柱形结构体，底部呈倒“凹”型结构，中间有上下贯穿孔。贯穿孔的上部安装推力轴承，贯穿孔的下部安装向心轴承，旋转座的下部插入基座贯穿孔内，旋转座与两轴承配合安装。

所述张紧滚轮组为上下两对，上张紧滚轮组设置在旋转座上部“凹”形体内，下张紧滚轮组设置在基座下部的倒“凹”型结构内。每对张紧滚轮组由两个并排设置的滚轮构成，两个滚轮间距略小于系缆的直径。每个滚轮都有不锈钢的芯轴和滚轮外套，芯轴分别固定在旋转座和基座上，套在芯轴上的滚轮外套可绕芯轴滑动旋转。

本发明涉及的水下自适应式系缆张紧装置应用时固定安装在潜标主浮体上的水下绞车排缆装置上方的支架上，牵引浮子的系缆从进出缆口进入系缆张紧装置，从上张紧滚轮组两个滚轮之间穿过，穿过旋转座和基座贯穿孔，再从下张紧滚轮组两个滚轮之间穿出。

旋转座的转动和铰接支臂的绕轴转动使进出缆口中牵引浮子的拉力方向保持在系缆纵向上，有效地消除海流作用在系缆上的横向作用力，保护水下绞车排缆器不被海流拉扯，减小了水下绞车的功率和耗电，同时，两对张紧轮能够消除波浪起伏引起的系缆松紧、抖动，提高水下绞车的环境适应性和抗恶劣海况能力。

附图说明

图1为本发明的水下自适应式系缆张紧装置外观示意图，

图2为本发明的水下自适应式系缆张紧装置内部结构示意图。

图中标记说明：

1.铰接轴             2.铰接支臂

3.系缆             4.进出缆口

5.旋转座           6.上张紧滚轮组

7.基座             8.基座法兰

9.下张紧滚轮组     10.推力轴承

11.向心轴承

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进一步描述。

图1和图2显示本发明涉及的水下自适应式系缆张紧装置的基本结构，如图所示，本发明涉及的水下自适应式系缆张紧装置包括旋转座5、进出缆口4、基座7和张紧滚轮组，旋转座5安装在基座7上，推力轴承10和向心轴承11将旋转座5与基座7连接一起，进出缆口4通过铰接支臂2连接在旋转座5上，张紧滚轮组设置在旋转座5和基座7内，张紧滚轮组夹紧从进出缆口4进入并穿过旋转座5和基座7内的系缆3。

所述旋转座5的下部为圆筒状，上部为凹形体。旋转座5的下部插入基座7内，旋转座5可以在水平面上做360°旋转。

旋转座5上部凹形体两侧分别由铰接轴1连接铰接支臂2一端，铰接支臂2是可以绕铰接轴1转动的刚性短臂。铰接支臂2的另一端固定在进出缆口4的两侧。

所述进出缆口4为圆环体，固定在两铰接支臂2之间，置于在铰接支臂2的最上端。进出缆口4圆环体上下两侧面与铰接支臂2垂直，圆环体内径略大于系缆3的直径。

旋转座5的下部插入基座7内，由推力轴承10和向心轴承11将旋转座5与基座7连接一起，分别承受轴向和径向载荷，旋转座5可以在水平面上做360°旋转。

通过旋转座5的旋转，再结合铰接支臂2绕铰接轴1在垂直面上180°内任意转动，进出缆口4可以指向基座7上方半球范围内的任意方向，无论系缆3被海流冲向何方，进出缆口4都能顺着系缆3的方向，防止系缆3被进出缆口4磨损。

所述基座7为带法兰的圆柱形结构体，底部呈倒“凹”型结构，中间有上下贯穿孔。贯穿孔的上部安装推力轴承10，贯穿孔的下部安装向心轴承11，旋转座5的下部插入基座7贯穿孔内，旋转座5与两轴承配合安装。

所述张紧滚轮组为上下两对，上张紧滚轮组6设置在旋转座5上部“凹”形体内，下张紧滚轮组9设置在基座7下部的倒“凹”型结构内。每对张紧滚轮组由两个并排设置有一定间隙的滚轮构成，两个滚轮间距略小于系缆的直径，系缆3依次从两对张紧滚轮的间隙中穿过。通过试验使系缆3在绕缆力和升降浮子浮力的作用下既能够轻松通过，又在系缆3松弛的情况下能夹住系缆3，保持一定的张力，防止系缆3的松弛传递给装置下面的绕缆滚筒。每个滚轮都有一个不锈钢的芯轴和滚轮外套，套在芯轴上的滚轮外套可绕芯轴滑动旋转；

芯轴分别固定在旋转座5和基座7相应的位置，上张紧滚轮组的滚轮芯轴固定在旋转座上部“凹”形体内，下张紧滚轮组的滚轮芯轴固定在基座下部的倒“凹”型结构内。滚轮外套采用吸水率低和摩擦系数小的聚四氟乙烯材料制作。滚轮的转动惯量不宜太大，滚轮直径约为系缆直径的三倍。

本发明涉及的水下自适应式系缆张紧装置固定安装在潜标主浮体水下绞车的上方，使穿过的牵引浮子的系缆不受海流和波浪作用的影响，提高水下绞车的环境适应性和抗恶劣海况能力。

Claims (5)

1.一种水下自适应式系缆张紧装置，安装在潜标主浮体水下绞车排缆装置上，其特征在于：包括旋转座、进出缆口、基座和张紧滚轮组，旋转座安装在基座上，进出缆口通过铰接支臂连接在旋转座上，张紧滚轮组设置在旋转座内和基座内；

所述的旋转座的下部为圆筒状，上部为凹形体，旋转座的下部插入基座内，由推力轴承和向心轴承将旋转座与基座连接一起，旋转座可以在水平面上做360°旋转；

所述张紧滚轮组为上下两对，上张紧滚轮组设置在旋转座上部，下张紧滚轮组设置在基座下部，每对张紧滚轮组由两个并排设置的滚轮构成，张紧滚轮组的滚轮夹紧从进出缆口进入并穿过旋转座和基座的系缆。

2.根据权利要求1所述的水下自适应式系缆张紧装置，其特征在于：所述的铰接支臂是两条绕铰接轴转动的刚性短臂，铰接支臂一端由铰接轴连接旋转座上部凹形体两侧，铰接支臂的另一端固定在进出缆口的两侧。

3.根据权利要求1所述的水下自适应式系缆张紧装置，其特征在于：所述的进出缆口为圆环体，固定在两铰接支臂之间，进出缆口圆环体上下两侧面与铰接支臂垂直，圆环体内径略大于系缆直径。

4.根据权利要求1所述的水下自适应式系缆张紧装置，其特征在于：所述的基座为带法兰的圆柱形结构体，底部呈倒“凹”型结构，中间有上下贯穿孔，贯穿孔的上部安装推力轴承，贯穿孔的下部安装向心轴承，旋转座的下部插入基座贯穿孔内，旋转座与两轴承配合安装。

5.根据权利要求1所述的水下自适应式系缆张紧装置，其特征在于：所述的张紧滚轮组的两个滚轮间距略小于系缆的直径，每个滚轮都有不锈钢的芯轴和滚轮外套，芯轴分别固定在旋转座和基座上，套在芯轴上的滚轮外套可绕芯轴滑动旋转；上张紧滚轮组的滚轮芯轴固定在旋转座上部“凹”形体内，下张紧滚轮组的滚轮芯轴固定在基座下部的倒“凹”型结构内。