CN108975087A - 一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的是一种海底绞车，具体涉及一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车。该绞车包括主体框架；主体框架内部设有支撑箱体、控制系统、线缆绞盘与传动系统；传动系统驱动线缆绞盘转动；主体框架外部底侧设有液压站与四个液压支撑腿。本绞车有效避免了电机密封问题，能够实时平衡绞车内压与海水压力；可灵活控制各线缆绞盘的工作状态，实现单个或多个绞轮同时转动。使绞车可在水下3000米海底进行工作增加了一次布放可完成的布放方向，使工作效率大大提高。在保证绞车工作强度和防腐要求之外有效减轻了整个水下绞车装置的重量，大大降低回收难度。

Description

一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车
技术领域
本发明涉及的是一种海底绞车，具体涉及一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车。
背景技术
随着对海底资源勘探、海底地形的探索开发不断加深，在海底平面布放和回收传感器、为其他探测设备进行供能通讯以及布置海底电缆等工作越来越需要在深海海底直接进行。绞车广泛应用于水下作业时线缆的布放和回收，诸如为无人潜水器供能、海底电缆敷设。现有的水下绞车多为船载设备或者半潜航行器嵌入式搭载设备，由控制单元、伺服电机、线缆绞盘和排缆装置组成，根据设定信号在指定位置或者深度进行布放和回收工作，驱动电机发出指令驱动电机带动线缆绞盘转动，放出或收回电缆，实现搭载设备的自动布放与回收。绞车上具有自动排缆装置，它的一端装有链轮，此链轮一侧线缆卷盘与驱动机构输出轴相连接处也装有链轮，通过标准链条传动，实现拖缆卷饶和排缆的同步运行。排缆器通过电磁离合器控制，实现自动排缆。
但是现有水下绞车布放对象仍主要针对线缆，很少针对线缆型传感器。绞车载于船体或潜航器上，不具备坐底工作能力。驱动装置仍以电机为主，电机在水下需要加装密封壳体，如果在较深海域壳体厚度会相当大，这将大幅度增加整个绞车装置的重量。而且现有绞车基本只具有一个线缆绞盘，布放和回收工作只能在单一方向进行，不具备多方向不妨布放能力，如需在一个位置朝多个方向布放则需要多次投放绞车。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车，包括主体框架；主体框架由底板以及位于侧部及顶部的桁架组成，主体框架内部设有支撑箱体、控制系统、线缆绞盘与传动系统；
主体框架内中部设有横置的支撑板，支撑箱体固设于支撑板上端面，用于支撑并隔离主体框架内的其余部件，支撑箱体侧面连接米字架，用于对支撑箱体进行定位。
控制系统固设于主体框架底板上；
传动系统包括液压马达、主传动轴、二级传动轴与水平传动轴；液压马达设于主体框架底板上，液压马达输出轴上连接有锥齿轮；主传动轴垂直安装于主体框架底板中心，并穿过支撑箱体上盖与支撑箱体下盖，通过轴承实现定位、支撑；主传动轴中部通过键连接有直齿轮；底部设有锥齿轮，与液压马达上的锥齿轮相互啮合，实现传动；二级传动轴有四根，垂直安装在支撑箱体内部并均匀分布于主传动轴四周，通过轴承、支撑箱体上盖和支撑箱体下盖实现定位、支撑；二级传动轴顶部设有锥齿轮，中部设有滚珠轴承，滚珠轴承上设有直齿轮，从而使得直齿轮不与二级传动轴跟转；二级传动轴上的直齿轮与主传动轴上的直齿轮相互啮合，二级传动轴上还设有牙嵌式离合器，在液压站的驱动下可沿轴向滑动，当牙嵌式离合器的牙嵌结构与二级传动轴上的直齿轮啮合时，可带动二级传动轴与主传动轴的跟转；水平传动轴一端设有锥齿轮，通过与二级传动轴上的锥齿轮啮合实现传动，水平传动轴穿过线缆绞盘中心，另一端通过轴承固定于主体框架上；
液压站包括液压泵、驱动电机、供油箱和控制阀；液压站与四个液压支撑腿固设于主体框架外部底侧，液压支撑腿用于对主体框架进行支撑与调平，液压支撑腿的供油由供油箱实现，并由控制系统进行控制。
作为一种改进，线缆绞盘包括圆柱形支撑框架及挡板，挡板通过螺栓固定在圆柱形支撑框架的两侧端面上。
作为一种改进，牙嵌式离合器包括支撑轴、定子、轴承和端部设有牙嵌结构的转子；定子固定在支撑轴上，转子通过轴承与定子实现装配；转子轴向开有通孔，孔壁上开有键槽，转子通过键与二级传动轴实现连接。
作为一种改进，主体框架的顶部设有吊放架。
作为一种改进，主体框架外部侧面上通过铰链连有四个下放翼板，四个下放翼板对称分布且与液压马达在同一水平高度。
作为一种改进，液压支撑腿为类似套杆结构，包括内筒与外筒，外筒与主体框架固接，内筒中安装液压缸，通过置于控制系统内的水平仪判断绞车坐底后的平衡状态，通过调节四只液压支撑腿的伸出长度最大限度确保绞车在工作时不会倾覆。
作为一种改进，供油箱上设有压力补偿器。压力补偿器的主体为杯罩式结构；其顶端为膜片，侧面为风琴式可折叠伸缩部，底端密封固定于供油箱上；内部设一弹簧，弹簧的两端分别连接膜片和供油箱。
使用时，通过压力补偿器的膜片变形实现内外压力平衡，内部的弹簧以提供额外的压力，使供油箱内的油压高于外界压力，防止海水渗入。
作为一种改进，主体框架为立方体形状。
作为一种改进，主传动轴、二级传动轴与水平传动轴的端部均设有毂帽。
作为一种改进，水平传动轴依靠键与线缆绞盘配合安装。
作为一种改进，支撑箱体内充装有海水。只密封不保压。
本发明中，液压站可以直接采用市售的耐腐蚀产品，供油箱上还安装压力补偿器，使用时通过压力补偿器的膜片变形实现内外压力平衡，膜片内部还将加一个弹簧以提供额外的压力，使供油箱内的油压高于外界压力，防止海水渗入。主体框架采用铝合金型材通过焊接、螺栓铰接而成。线缆绞盘采用硬质塑料材质定做，传动轴及直齿轮、锥齿轮均采用不锈钢材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)液压站取代电机驱动，有效避免了电机密封问题，再加上液压马达可以转速范围较广、功率较大，可以不使用减速器而直接驱动主传动轴转动。
(2)供油箱上安装压力补偿器，能够实时平衡油箱内油压与海水压力，使绞车可在水下3000米海底进行工作。
(3)绞车框架采用立方体形状可以在四侧对称布置四个线缆绞盘，增加了一次布放可完成的布放方向，使工作效率大大提高。
(4)使用牙嵌式离合器控制二级传动轴是否与主传动轴连接，灵活控制各线缆绞盘的工作状态，实现单个或多个绞轮同时转动。
(5)框架内安装支撑箱体，不仅使各个传动轴能够合理布置，还对内部齿轮啮合装置起到保护作用，避免了海水中的杂质干扰系统正常运转。
(6)下放翼板加速下放过程，同时避免横向来流冲击电机及齿轮，在回收绞车时翼板又能改变方向，避免阻碍回收。
(7)自平衡液压支撑腿可以在根据地形将绞车调整到坐底水平的姿态，防止因地形起伏使绞车在工作时发生倾倒。
(8)整体框架采用铝合金材料、线缆绞盘采用硬质塑料材料，在保证绞车工作强度和防腐要求之外有效减轻了整个水下绞车装置的重量，大大降低回收难度。
附图说明
图1是本发明的轴剖图；
图2是牙嵌式离合器剖面图。
图3是牙嵌式离合器整体结构图。
图4水下绞车整体效果图。
图5无外框架及内部支撑壳体的水下绞车内部结构效果图。
图中：1-主体框架；2-挡板；3-线缆绞盘；4、11、18-轴承；5-水平传动轴；6-主传动轴；7-二级传动轴；8-液压马达；9、10、22、23-锥齿轮；12-液压站；13-液压支撑腿；14-支撑板；15-下放翼板；16-控制系统；17-支撑箱体下盖；19、20-直齿轮；21-牙嵌式离合器；24-支撑箱体上盖；25-吊放架。
具体实施方式
以下的实施例可以使本专业技术领域的技术人员更全面的了解本发明，但不以任何方式限制本发明。
如图1，本发明包括主体框架1。主体框架1由底板以及位于侧部及顶部的桁架组成，主体框架1内部设有支撑箱体、控制系统16、线缆绞盘3与传动系统。顶部设有吊放架25。主体框架1外部侧面上通过铰链连有四个下放翼板15，四个下放翼板15对称分布。
主体框架1内中部设有横置的支撑板14，支撑箱体固设于支撑板14上端面，用于支撑并隔离主体框架1内的其余部件，支撑箱体侧面连接米字架，用于对支撑箱体进行定位。支撑箱体内充海水，只密封不保压。
控制系统16固设于主体框架1底板上。
传动系统包括液压马达8、主传动轴6、二级传动轴7与水平传动轴5。主传动轴6、二级传动轴7与水平传动轴5的端部均设有毂帽。液压马达8设于主体框架1内部底板上，液压马达8输出轴上连接有锥齿轮9，下放翼板15与液压马达8位于同一高度。主传动轴6垂直安装于主体框架1底板中心，并穿过支撑箱体上盖24与支撑箱体下盖17，通过轴承11实现定位、支撑。主传动轴6中部通过键连接有直齿轮20。底部设有锥齿轮10，与液压马达上的锥齿轮9相互啮合，实现传动。二级传动轴7有四根，垂直安装在支撑箱体1内部并均匀分布于主传动轴6四周，通过轴承18、支撑箱体上盖25和支撑箱体下盖17实现定位、支撑。
二级传动轴7顶部设有锥齿轮23，中部设有滚珠轴承，滚珠轴承上设有直齿轮19，从而使得直齿轮19不与二级传动轴7跟转；二级传动轴7上的直齿轮19与主传动轴上的直齿轮20相互啮合，二级传动轴7上还设有牙嵌式离合器21，在液压站12的驱动下可沿轴向滑动，当牙嵌式离合器21的牙嵌结构与二级传动轴7上的直齿轮19啮合时，可带动二级传动轴7与主传动轴6的跟转。牙嵌式离合器21包括支撑轴、定子、轴承和端部设有牙嵌结构的转子。定子固定在支撑轴上，转子通过轴承与定子实现装配。转子轴向开有通孔，孔壁上开有键槽，转子通过键与二级传动轴7实现连接。水平传动轴5一端设有锥齿轮，通过与二级传动轴上锥齿轮啮合实现传动，水平传动轴5穿过线缆绞盘3中心，另一端通过轴承5固定于主体框架1上。
线缆绞盘3包括圆柱形支撑框架及挡板2，挡板2通过螺栓固定在圆柱形支撑框架的两侧端面上。液压站12包括液压泵、驱动电机、供油箱和控制阀。液压站12与四个液压支撑腿13固设于主体框架1外部底侧，液压支撑腿13用于对主体框架1进行支撑与调平，液压支撑腿13为类似套杆结构，包括内筒与外筒，外筒与主体框架1固接，内筒中安装液压缸。液压支撑腿13的供油由供油箱实现，并由控制系统16进行控制。供油箱上设有压力补偿器。压力补偿器的主体为杯罩式结构。其顶端为膜片，侧面为风琴式可折叠伸缩部，底端密封固定于供油箱上。内部设一弹簧，弹簧的两端分别连接膜片和供油箱。
下面结合附图介绍本实施例的工作步骤：
(1)使用吊放缆绳将水下绞车吊放至3000米海底，吊放过程中供油箱上的压力补偿器通过调节隔膜位置实现油压与环境压力平衡，下放翼板15减小水流阻力加快下放过程。
(2)绞车坐底后通过控制系统内置的水平仪来调节四只液压支撑腿13的伸缩，保证绞车处于水平状态，防止工作时由于重心不稳而发生倾倒。
(2)控制系统16控制液压马达8开始工作，通过锥齿轮10带动主传动轴6转动，与主传动轴6上直齿轮20相啮合的四个位于二级传动轴上的直齿轮19全部开始跟转，四根二级传动轴7不转动。
(3)控制系统16输出信号使需要转动的线缆绞盘3相对应的牙嵌式离合器21与二级传动轴上直齿轮19啮合，这样直齿轮19带动牙嵌式离合器21，牙嵌式离合器21又通过键连接带动相应二级传动轴7一同转动。
(4)再通过二级传动轴7上锥齿轮23与水平传动轴5上锥齿轮22啮合，带动水平传动轴5从而带动相应线缆绞盘3实现转动。便可实现一个方向或者多个方向的线缆绞盘3同步正转或反转。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于线缆型传感器的多方向布放回收绞车，包括主体框架；其特征在于，所述主体框架由底板以及位于侧部及顶部的桁架组成，主体框架内部设有支撑箱体、控制系统、线缆绞盘与传动系统；
所述主体框架内中部设有横置的支撑板，支撑箱体固设于支撑板上端面，用于支撑并隔离主体框架内的其余部件，支撑箱体侧面连接米字架，用于对支撑箱体进行定位；
所述控制系统固设于主体框架底板上；
所述传动系统包括液压马达、主传动轴、二级传动轴与水平传动轴；液压马达设于主体框架底板上，液压马达输出轴上连接有锥齿轮；主传动轴垂直安装于主体框架底板中心，并穿过支撑箱体上盖与支撑箱体下盖，通过轴承实现定位、支撑；主传动轴中部通过键连接有直齿轮；底部设有锥齿轮，与液压马达上的锥齿轮相互啮合，实现传动；二级传动轴有四根，垂直安装在支撑箱体内部并均匀分布于主传动轴四周，通过轴承、支撑箱体上盖和支撑箱体下盖实现定位、支撑；二级传动轴顶部设有锥齿轮，中部设有滚珠轴承，滚珠轴承上设有直齿轮，从而使得直齿轮不与二级传动轴跟转；二级传动轴上的直齿轮与主传动轴上的直齿轮相互啮合，二级传动轴上还设有牙嵌式离合器，在液压站的驱动下可沿轴向滑动，当牙嵌式离合器的牙嵌结构与二级传动轴上的直齿轮啮合时，可带动二级传动轴与主传动轴的跟转；水平传动轴一端设有锥齿轮，通过与二级传动轴上的锥齿轮啮合实现传动，水平传动轴穿过线缆绞盘中心，另一端通过轴承固定于主体框架上；
所述液压站包括液压泵、驱动电机、供油箱和控制阀；液压站与四个液压支撑腿固设于主体框架外部底侧，液压支撑腿用于对主体框架进行支撑与调平，液压支撑腿的供油由供油箱实现，并由控制系统进行控制。
2.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述线缆绞盘包括圆柱形支撑框架及挡板，挡板通过螺栓固定在圆柱形支撑框架的两侧端面上。
3.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述牙嵌式离合器包括支撑轴、定子、轴承和端部设有牙嵌结构的转子；定子固定在支撑轴上，转子通过轴承与定子实现装配；转子轴向开有通孔，孔壁上开有键槽，转子通过键与二级传动轴实现连接。
4.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述液压支撑腿为类似套杆结构，包括内筒与外筒，外筒与主体框架固接，内筒中安装液压缸。
5.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述主体框架的顶部设有吊放架。
6.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述主体框架外部侧面上通过铰链连有四个下放翼板，四个下放翼板对称分布且与液压马达在同一水平高度。
7.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述供油箱上设有压力补偿器；压力补偿器的主体为杯罩式结构；其顶端为膜片，侧面为风琴式可折叠伸缩部，底端密封固定于供油箱上；内部设一弹簧，弹簧的两端分别连接膜片和供油箱。
8.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述主体框架为立方体形状。
9.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述主传动轴、二级传动轴与水平传动轴的端部均设有毂帽。
10.根据权利要求1所述的绞车，其特征在于，所述水平传动轴通过键与线缆绞盘配合安装。
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