CN107628561A - 一种海洋地震勘探拖缆绞车仓 - Google Patents

Abstract

一种海洋地震勘探拖缆绞车仓，包括绞车间和操作间，绞车间内部设有可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车，绞车内的电机通过传动链条驱动传动滚轮，传动滚轮通过减速箱对转动轴驱动，转动轴上安装卷筒，减速箱内有三级变速齿轮和自动调节齿轮轴，自动调节齿轮轴包括支撑轴、正向齿轮轴、调节齿轮轴和反向齿轮轴，刹车系统的活塞部分安装在贴近二级齿轮的位置，并通过导管与刹车部分相连，刹车部分用于对转轴进行制动。本申请集成了整个地震采集系统，不需要体积较大的液压仓，采用双线同步传导方式运行，自动调节齿轮轴能够自动旋转，保护了减速齿轮和电动机，延长使用寿命；自动刹车系统，将部分拖曳力传递到绞车框架上，减轻了卷筒和齿轮的负荷。

Description

一种海洋地震勘探拖缆绞车仓

技术领域

本发明涉及一种绞车仓，特别涉及一种海洋地震勘探拖缆绞车仓。

背景技术

海洋地震勘探拖缆绞车是海洋地震勘探中的重要组成部分之一，在海洋地震勘探作业过程中发挥着非常重要的作用。目前，海上地震勘探中使用的地震绞车一般为液压绞车，体积和重量较大，将其固定在调查船上，无法拆卸，造价和维护成本高，作业方式基本固定，灵活性不够，受船只情况影响较大。在施工过程中也存在有诸多问题。一、地震绞车体积比较大，遮挡后方操作人员的视线，且绞车运行时噪音也比较大，后方操作人员不能实时发现或听到前方放缆端的情况，当出现紧急情况时，不能及时做出反应；二、绞车动力系统单一，发生故障时，维修周期长；三、收放拖缆的过程中，由于海水流速、流向、风速、风向等因素的不确定，导致拖缆受力不均，从而导致对绞车的牵引力不同，某一时刻会出现超过其功率的情况，影响绞车的使用寿命；四、进行作业时，均要对仪器设备进行连接安装调试，过程复杂且容易出错，多次拆卸还影响整个采集系统的稳定性。针对上述问题，本发明提供一种海洋地震勘探拖缆绞车仓。

发明内容

本发明的目的是提供一种海洋地震勘探拖缆绞车仓，它能够良好的解决上述问题。

一种海洋地震勘探拖缆绞车仓，其特征在于包括仓体，仓体分为绞车间和操作间两部分，所述的绞车间内部设有可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车和用于监控绞车运行状态的监控摄像头，绞车间、外侧面设有卷帘门；所述的操作间设有机柜、显示器、绞车外接控制面板以及操作台，其中，绞车外接控制面板安装在操作台上，实现对绞车的控制，显示器挂在操作间墙壁上，显示器包括导航显示器、地震采集显示器、监控显示器，机柜内设有地震采集主机和监控主机；仓体顶部还设有吊环；

所述的可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车包括底座、卷筒、以及内含刹车系统的控制箱，底座上方设有转动轴，所述卷筒安装在该转动轴上，所述控制箱安装在绞车底座上方，并且转动轴的一端与该控制箱相连；

其中，控制箱外部设有控制板，控制箱内部设有减速箱和两台交流异步电动机，一台备用；所述交流异步电动机通过传动链条对传动滚轮进行驱动，该传动滚轮通过减速箱实现对转动轴的驱动；

所述减速箱内部设有与传动滚轮同轴联动的一级联动齿轮、被一级联动齿轮同时驱动的两个二级齿轮、与两个二级齿轮分别同轴联动的两个二级联动齿轮、被两个二级联动齿轮同时驱动的三级齿轮；所述三级齿轮固定在所述转动轴上以实现对所述卷筒的驱动；所述二级齿轮及其同轴联动的二级联动齿轮固定在自动调节齿轮轴上；所述的刹车系统包括套在在自动调节齿轮轴上的活塞部分和用于对所述转动轴进行制动的刹车部分；

所述自动调节齿轮轴包括支撑轴，支撑轴上依次套有正向齿轮轴、调节齿轮轴和反向齿轮轴，以及位于正向齿轮轴与调节齿轮轴之间的拉簧，位于调节齿轮轴和反向齿轮轴之间的拉簧；正向齿轮轴与调节齿轮轴对接的一端设有多个结构相同的正向齿，且每个正向齿的一边平行于正向齿轮轴的轴线，另一边为斜边；所述调节齿轮轴与正向齿轮轴对接的一端设有多个与正向齿轮轴的正向齿相匹配的反向齿；所述调节齿轮轴与反向齿轮轴相对接的一端设有多个结构相同的反向对称齿，每个反向对称齿的一边平行于调节齿轮轴的轴线，另一边为斜边，且每个反向对称齿与所述的反向齿逐一对称；所述反向齿轮轴与调节齿轮轴相对接的一端设有多个与调节齿轮轴的反向对称齿相匹配的正向对称齿，且每个正向对称齿与所述的正向齿逐一对称；

所述二级齿轮固定在反向齿轮轴上，所述二级联动齿轮固定在正向齿轮轴上；

所述的三级齿轮、一级联动齿轮和调节齿轮轴只能原位转动，二级联动齿轮以及二级齿轮可沿轴向小幅度滑动；

所述刹车系统的活塞部分安装在贴近二级齿轮的位置，活塞部分包括内含液压油的第一储油舱，所述第一储油舱朝向二级齿轮一面设有活塞，第一储油舱内部还设有活塞的回位弹簧；

所述刹车系统的刹车部分包括一个通过导管与第一储油舱相连通的、内含液压油的第二储油仓，第二储油仓设有用于对转动轴进行制动的活动刹车片，第二储油仓内设有该活动刹车片的复位弹簧；

所述控制板的前面板具有紧急停止按钮、调速按钮、电机选择开关和方向选择开关，以及将上述开关和按钮的操作延伸至控制面板以外的绞车外接控制面板的外接接口。

所述的交流异步电动机与传动滚轮、一级联动齿轮与二级齿轮、二级联动齿轮与三级齿轮的转动半径比分别为1/2、1/6、1/2。

所述的刹车系统的活塞部分采用套置在自动调节齿轮轴外侧的方式来贴近二级齿轮，即活塞部分的第一储油舱的截面为圆环形，并套在自动调节齿轮轴外侧，且内环直径要大于自动调节齿轮轴直径以避免受到自动调节齿轮轴的摩擦，第一储油舱朝向二级齿轮一面设有活塞，活塞截面同样为圆环形，且内环直径大于自动调节齿轮轴直径。

所述转动轴上设有与转动轴同轴的一块环形凸台，所述刹车部分的活动刹车片通过摩擦环形凸台端面的方式来实现对转动轴的制动。

本发明的优点：a.集成了整个地震采集系统，减少了地震采集系统受船的影响，使之能够在任一具有外甲板船只上工作，且系统整体固定，只需开机测试即可正式工作。b.海洋地震中拖缆绞车一般采用液压绞车，本发明采用交流异步电动机作为动力，不需要体积较大的液压仓，降低了绞车的整体高度，且交流异步电动机运行声音很小，后方操作人员可以实时发现或听到前方放缆端的情况，当出现紧急情况时，能够及时做出反应；c.绞车采用双线同步传导方式运行，既分担了各部件的工作压力，又为整个系统提供了隐形保障；d.采用双电机模式，当一个电机出现故障时，可是快速切换备用电机，节省作业时间。e.减速箱设有自动调节齿轮9，当绞车所受牵引力过大时，能够自动旋转，较好的保护了减速齿轮和电动机，大大延长其使用寿命；f.设有自动刹车系统，将部分拖曳力传递到绞车框架上，减轻了卷筒和齿轮的负荷，使用可靠性大大提高；g.设有外接接口702，将控制面板7单独引出至操作间，并设有监控摄像头128，绞车操作人员可以在操作间里实现对绞车操作。

附图说明

图1海洋地震勘探拖缆绞车仓整体示意图

图2海洋地震拖缆绞车整体示意图

图3控制箱结构示意图

图4减速箱内部齿轮结构图

图5自动调节齿轮示意图

图6刹车系统结构示意图

图7控制面板功能键显示图

其中，底座1，卷筒2，控制箱3，交流异步电动机4，减速箱5，三级齿轮501，二级联动齿轮502，二级齿轮503，一级联动齿轮504，传动滚轮6，控制板7，紧急停止按钮701，外接接口702，调速按钮703，电机选择开关704，方向选择开关705，传动链条8，自动调节齿轮轴9，正向齿轮轴901，调节齿轮轴902，反向齿轮轴903，刹车系统10，活塞101，第一储油舱102，第二储油仓103，活动刹车片104，导管105，回位弹簧106，复位弹簧107，转动轴11，仓体12，绞车间121，卷帘门122，绞车外接控制面板123，机柜124，显示器125，操作间126，吊环127，监控摄像头128，操作台129。

具体实施方式

图1为海洋地震勘探拖缆绞车仓整体示意图，仓体12分为绞车间121和操作间126两部分，所述的绞车间121内部设有可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车和用于监控绞车运行状态的监控摄像头128，绞车间121外侧面设有卷帘门122；所述的操作间126设有机柜124、显示器125、绞车外接控制面板123以及操作台129，其中，绞车外接控制面板123安装在操作台129上，实现对绞车的控制，显示器125挂在操作间126墙壁上，显示器125包括导航显示器、地震采集显示器、监控显示器，机柜124内设有地震采集主机和监控主机；仓体12顶部还设有吊环127。集成了整个地震采集系统，减少了系统的复杂性，降低了海上地震采集受船的影响，使之能够在任一具有外甲板船只上工作，且系统整体固定，只需开机测试即可正式工作。

图2为海洋地震勘探拖缆绞车整体示意图，包括绞车底座1、卷筒2、以及内含刹车系统10的控制箱3，绞车底座1上方设有转动轴11，所述卷筒2安装在该转动轴11上，所述控制箱3安装在绞车底座1上方，并且转动轴11的一端与该控制箱3相连，其中地震拖缆缠绕在卷筒上。

图3控制箱结构示意图，控制箱3外部设有控制板7，控制箱3内部设有减速箱5和两台交流异步电动机4，一台备用；所述交流异步电动机4通过传动链条8对传动滚轮6进行驱动，该传动滚轮6通过减速箱5实现对转动轴11的驱动。

图4为减速箱内部齿轮结构图，减速箱5内部设有与传动滚轮6同轴联动的一级联动齿轮504、被一级联动齿轮504同时驱动的两个二级齿轮503、与两个二级齿轮503分别同轴联动的两个二级联动齿轮502、被两个二级联动齿轮502同时驱动的三级齿轮501；所述三级齿轮501固定在所述转动轴11上以实现对所述卷筒2的驱动；所述二级齿轮503及其同轴联动的二级联动齿轮502固定在自动调节齿轮轴9上；所述的刹车系统10包括活塞部分和刹车部分，所述活塞部分套在在自动调节齿轮轴9上，所述刹车部分对所述转动轴11进行制动；

图5为自动调节齿轮示意图，自动调节齿轮轴9包括支撑轴，支撑轴上依次套有正向齿轮轴901、调节齿轮轴902和反向齿轮轴903，以及位于正向齿轮轴901与调节齿轮轴902之间的拉簧，位于调节齿轮轴902和反向齿轮轴903之间的拉簧；正向齿轮轴901与调节齿轮轴902对接的一端设有多个结构相同的正向齿，且每个正向齿的一边平行于正向齿轮轴901的轴线，另一边为斜边；所述调节齿轮轴902与正向齿轮轴901对接的一端设有多个与正向齿轮轴901的正向齿相匹配的反向齿；所述调节齿轮轴902与反向齿轮轴903相对接的一端设有多个结构相同的反向对称齿，且每个反向对称齿的一边平行于调节齿轮轴902的轴线，另一边为斜边；所述反向齿轮轴903与调节齿轮轴902相对接的一端设有多个与调节齿轮轴902的反向对称齿相匹配的正向对称齿；

所述二级齿轮503固定在反向齿轮轴903上，所述二级联动齿轮502固定在正向齿轮轴901上；所述的三级齿轮501、一级联动齿轮504和调节齿轮轴902只能原位转动，二级联动齿轮502(与正向齿轮轴901固定)以及二级齿轮503(与反向齿轮轴903固定)可沿转动轴滑动。

正常工作时，二级齿轮503与二级联动齿轮502同步转动，当卷筒2牵引力过大或者系统减速时，自动调节齿轮轴9中力的传导方向由反向齿轮轴903到调节齿轮轴902再到正向齿轮轴901变为反向传导，这时调节齿轮轴902与反向齿轮轴903之间斜边受力，当二者转速不同时，二者距离逐渐增大，距离超过齿的顶点时自动旋转一个角度进行调整。同理，若速度逐渐加快时，正向齿轮轴901与调节齿轮轴902之间斜边受力，当加速度过大时，二者距离逐渐增大，距离超过齿的顶点时自动旋转一个角度进行调整。解决了因卷筒2和电机转速不同步的问题，避免了各部件可能受到损坏。

图6为刹车系统结构示意图，刹车系统10的活塞部分安装在贴近二级齿轮503的位置，活塞部分包括内含液压油的第一储油舱102，所述第一储油舱102朝向二级齿轮503一面设有活塞101，第一储油舱102内部还设有活塞101的回位弹簧106，回位弹簧106处于压缩状态；刹车系统10的刹车部分包括一个通过导管105与第一储油舱102相连通的第二储油仓103，第二储油仓103设有用于对转动轴11进行制动的活动刹车片104，第二储油仓103内设有该活动刹车片104的复位弹簧107，复位弹簧107处于拉伸状态。当卷筒2所受牵引力大到一定程度或者系统减速过快时，自动调节齿轮9进行调节，反向齿轮轴903向外移动，进而带动二级齿轮503挤压活塞101，压力通过液体传导至刹车片104，使之对转动轴11进行制动，当调节完成后，回位弹簧106与复位弹簧107使整个刹车系统回到原位。即加快了卷筒减速的效率，又将部分拖曳力转移到绞车底座1上，减轻了各齿轮的负荷，使用可靠性大大提高。

图7为控制板功能键显示图，控制板7的前面板具有紧急停止按钮701、调速按钮703、开关704和方向选择开关705，以及将上述开关和按钮延伸至控制面板7以外的外接接口702。绞车工作时，将调速按钮703选转至最小，旋开紧急停止按钮701，将开关704选择电机1档位，按下方向选择开关705中的“放”或“收”键，调节调速按钮703控制放缆(收缆)速度进行工作，若出项紧急情况，则按紧急停止按钮701进行整体断电。通过转换接口702将将控制面板7单独引出至操作间，并设有监控摄像头128，绞车操作人员可以在操作间里实现对绞车操作。

使用本发明时，只需将整个系统吊装至调查船的后甲板，打开卷帘门122。船只低速前行，操控绞车外接控制面板123上的各个功能键控制卷筒的旋转方向，进而对地震拖缆放入水中，放缆过程中通过监控显示器实时观测放缆情况。放缆完成后，即可开启安装在机柜中的地震仪进行地震采集工作。

显然本发明的结构和功能具有以下特征：

a.采用绞车仓12集成了整个地震采集系统，减少了地震采集系统受船的影响，使之能够在任一具有外甲板船只上工作，且系统整体固定，只需开机测试即可正式工作。

b.绞车上方装有监控摄像头128，并且通过外接接口702，将控制面板7单独引至操作间，绞车操作人员可以在操作间里实现对绞车操作。

c.采用了控制箱3这一装置，集成各部件于一体，在潮湿的海洋环境中解决了防水防潮的问题，大大提高了系统运行的稳定性。

d.采用交流异步电动机4作为绞车的动力，整体结构合理、工作平稳、运行噪音小、操作维护方便，将重量超过2.5t的地震绞车减至不到1t。

e.减速箱5采用双线同步传导方式运行，即分担了各部件的工作压力，又为整个系统地正常运行提供了双重保障。

f.采用了3级减速设置，交流异步电动机4与传动滚轮6、一级联动齿轮504与二级齿轮503、二级联动齿轮502与三级齿轮501的转动半径比分别为1/2、1/6、1/2，能够将交流异步电动机4的转速0-1440rad/min转变到卷筒2时转速为0-1rad/s。

g.减速箱5设置了自动调节齿轮轴9，正常工作时，二级齿轮503与二级联动齿轮502同步转动，当卷筒2牵引力过大或者系统减速时，自动调节齿轮轴9中力的传导方向由反向齿轮轴903到调节齿轮轴902再到正向齿轮轴901变为反向，这时调节齿轮轴902与正向齿轮轴901之间斜边受力，当二者转速不同时，二者距离逐渐增大，距离超过齿的顶点时自动进行调整。同理，若速度逐渐加快时，反向齿轮轴903与调节齿轮轴902之间斜边受力，当加速度过大时，二者距离逐渐增大，距离超过齿的顶点时自动进行调整。解决了因卷筒2和电机转速不同步的问题，避免了各部件可能受到损坏。

h.采用了自动刹车系统10，当卷筒2牵引力过大到一定程度或者系统减速过快时，自动调节齿轮9进行调节，反向齿轮轴903向外移动，进而带动二级齿轮503挤压活塞101，压力通过液体传导至刹车片104，使之对转动轴11进行制动，即提高了卷筒减速的效率，又将部分拖曳力转移到绞车底座1上，减轻了各齿轮的负荷，使用可靠性大大提高。

i.控制箱3设有两台交流异步电动机4，一台备用。当一台电机出现故障时，可以快速切换至备用电机，减少了设备的维修时间，提高了工作效率。

j.设有外接接口702，可将控制面板7单独引出至轿车外，绞车操作人员可在绞车前操作绞车进行工作，解决了后方操作人员对前端收放缆情况不直观的问题。

Claims (4)

1.一种海洋地震勘探拖缆绞车仓，其特征在于包括仓体(12)，仓体(12)分为绞车间(121)和操作间(126)两部分，所述的绞车间(121)内部设有可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车和用于监控绞车运行状态的监控摄像头(128)，绞车间(121)外侧面设有卷帘门(122)；所述的操作间(126)设有机柜(124)、显示器(125)、绞车外接控制面板(123)以及操作台(129)，其中，绞车外接控制面板(123)安装在操作台(129)上，实现对绞车的控制，显示器(125)挂在操作间(126)墙壁上，显示器(125)包括导航显示器、地震采集显示器、监控显示器，机柜(124)内设有地震采集主机和监控主机；仓体(12)顶部还设有吊环(127)；

所述的可自动调节的海洋地震勘探拖缆绞车包括底座(1)、卷筒(2)、以及内含刹车系统(10)的控制箱(3)，底座(1)上方设有转动轴(11)，所述卷筒(2)安装在该转动轴(11)上，所述控制箱(3)安装在绞车底座(1)上方，并且转动轴(11)的一端与该控制箱(3)相连；

其中，控制箱(3)外部设有控制板(7)，控制箱(3)内部设有减速箱(5)和两台交流异步电动机(4)，一台备用；所述交流异步电动机(4)通过传动链条(8)对传动滚轮(6)进行驱动，该传动滚轮(6)通过减速箱(5)实现对转动轴(11)的驱动；

所述减速箱(5)内部设有与传动滚轮(6)同轴联动的一级联动齿轮(504)、被一级联动齿轮(504)同时驱动的两个二级齿轮(503)、与两个二级齿轮(503)分别同轴联动的两个二级联动齿轮(502)、被两个二级联动齿轮(502)同时驱动的三级齿轮(501)；所述三级齿轮(501)固定在所述转动轴(11)上以实现对所述卷筒(2)的驱动；所述二级齿轮(503)及其同轴联动的二级联动齿轮(502)固定在自动调节齿轮轴(9)上；所述的刹车系统(10)包括套在在自动调节齿轮轴(9)上的活塞部分和用于对所述转动轴(11)进行制动的刹车部分；

所述自动调节齿轮轴(9)包括支撑轴，支撑轴上依次套有正向齿轮轴(901)、调节齿轮轴(902)和反向齿轮轴(903)，以及位于正向齿轮轴(901)与调节齿轮轴(902)之间的拉簧，位于调节齿轮轴(902)和反向齿轮轴(903)之间的拉簧；正向齿轮轴(901)与调节齿轮轴(902)对接的一端设有多个结构相同的正向齿，且每个正向齿的一边平行于正向齿轮轴(901)的轴线，另一边为斜边；所述调节齿轮轴(902)与正向齿轮轴(901)对接的一端设有多个与正向齿轮轴(901)的正向齿相匹配的反向齿；所述调节齿轮轴(902)与反向齿轮轴(903)相对接的一端设有多个结构相同的反向对称齿，每个反向对称齿的一边平行于调节齿轮轴(902)的轴线，另一边为斜边，且每个反向对称齿与所述的反向齿逐一对称；所述反向齿轮轴(903)与调节齿轮轴(902)相对接的一端设有多个与调节齿轮轴(902)的反向对称齿相匹配的正向对称齿，且每个正向对称齿与所述的正向齿逐一对称；

所述二级齿轮(503)固定在反向齿轮轴(903)上，所述二级联动齿轮(502)固定在正向齿轮轴(901)上；

所述的三级齿轮(501)、一级联动齿轮(504)和调节齿轮轴(902)只能原位转动，二级联动齿轮(502)以及二级齿轮(503)可沿轴向小幅度滑动；

所述刹车系统(10)的活塞部分安装在贴近二级齿轮(503)的位置，活塞部分包括内含液压油的第一储油舱(102)，所述第一储油舱(102)朝向二级齿轮(503)一面设有活塞(101)，第一储油舱(102)内部还设有活塞(101)的回位弹簧(106)；

所述刹车系统(10)的刹车部分包括一个通过导管(105)与第一储油舱(102)相连通的、内含液压油的第二储油仓(103)，第二储油仓(103)设有用于对转动轴(11)进行制动的活动刹车片(104)，第二储油仓(103)内设有该活动刹车片(104)的复位弹簧(107)；

所述控制板(7)的前面板具有紧急停止按钮(701)、调速按钮(703)、电机选择开关(704)和方向选择开关(705)，以及将上述开关和按钮的操作延伸至控制板(7)以外的绞车外接控制面板(123)的外接接口(702)。

2.如权利要求1所述的海洋地震勘探拖缆绞车仓，其特征在于所述的交流异步电动机(4)与传动滚轮(6)、一级联动齿轮(504)与二级齿轮(503)、二级联动齿轮(502)与三级齿轮(501)的转动半径比分别为1/2、1/6、1/2。

3.如权利要求1所述的海洋地震勘探拖缆绞车仓，其特征在于所述的刹车系统(10)的活塞部分采用套置在自动调节齿轮轴(9)外侧的方式来贴近二级齿轮(503)，即活塞部分的第一储油舱(102)的截面为圆环形，并套在自动调节齿轮轴(9)外侧，且内环直径要大于自动调节齿轮轴(9)直径以避免受到自动调节齿轮轴(9)的摩擦，第一储油舱(102)朝向二级齿轮(503)一面设有活塞(101)，活塞截面同样为圆环形，且内环直径大于自动调节齿轮轴(9)直径。

4.如权利要求1所述的海洋地震勘探拖缆绞车仓，其特征在于所述转动轴(11)上设有与转动轴(11)同轴的一块环形凸台，所述刹车部分的活动刹车片(104)通过摩擦环形凸台端面的方式来实现对转动轴(11)的制动。