CN111114697B - 一种通信浮标大深度自动布放回收装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通信浮标大深度自动布放回收装置，属于水下拖曳探测技术领域。主动牵引导向装置位于扑捉储藏筒的正下方，复合缆缠绕在复合缆水下绞车上，随动压缆机构压紧缠绕的复合缆，复合缆通过主动牵引导向装置穿出后与通信浮标上的光电滑环相连；通信浮标布放水下深度大于启动深度且满足启动时间时，主动牵引导向装置先于复合缆水下绞车启动，主动牵引导向装置始终对复合缆施加一定的拉力；通信浮标回收时，主动牵引导向装置后于复合缆水下绞车启动，通信浮标进入扑捉储藏筒后触发到位信号触发机构，复合缆水下绞车停止收缆并完成通信浮标收放。本发明能够实现通信浮标盲收盲放自动扑捉到位，以及通信浮标无受力状态下复合缆自动收放。

Description

一种通信浮标大深度自动布放回收装置

技术领域

本发明涉及一种通信浮标大深度自动布放回收装置，属于水下拖曳探测技术领域。

背景技术

随着人类对海洋资源的重视和海洋开发进程的加快，近年来，一系列应用于海洋研究、海底资源开发、海洋监测及军事等领域的海洋探测设备应运而生。

ADS(advanced deployable system)是一种可迅速部署的海底阵列声波监测装备，该装备布放于水下一定深度，首先通过总体框架内复合缆水下绞车释放出通信浮标至水面，建立通信连接后，再通过声缆绞车水平释放出声阵缆，利用水中悬浮状态的声阵缆探测水下信息，并将信息经复合缆传递到水面浮筒内，经过浮标通信设备进行处理，然后将相关信息发送至基站，完成ADS装备的探测工作，具备实时监听侦查与数据传输和全天候工作能力。ADS装备中通信浮标收放至关重要，其是否成功工作是整个ADS装备的先决条件。通常水下收放装置由复合缆、收放设备、水下绞车等组成，复合缆一端与收放设备相连，另一端与水下绞车相连，通过复合缆传输各种指令与信号。然本方案收放设备为通信浮标，当通信浮标没入水下时，通信无法建立，故不可能通过复合缆传输各种指令与信号，故在水下时通过复合缆传输各种收放指令控制通信浮标浮出水面和收至总体框架上扑捉储藏筒几乎无法实现。此外由于海面上海水具有一定的流速和涌浪，水下绞车在释放通信浮标时极有可能存在释放缆长度远远超过水深，出现复合缆不带力，造成复合缆无法自动脱离滚筒，无法实现绞车收放。为实现水下通信浮标顺利收放任务的目的，设计一种通信浮标大深度自动布放回收装置是十分必要的。目前国、内外对陆上通过钢丝绳或拖曳缆收放拖曳体或拖曳阵已相当成熟，然在水下收放通信浮标特别是无任何指令信号收放鲜有报道。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种通信浮标大深度自动布放回收装置，能够实现通信浮标盲收盲放自动扑捉到位，以及通信浮标无受力状态下复合缆自动收放。

一种通信浮标大深度自动布放回收装置，装置包括通信浮标、扑捉储藏筒、复合缆、主动牵引导向装置、复合缆水下绞车、随动压缆机构、总体框架、到位信号触发机构和光电滑环；

所述扑捉储藏筒、主动牵引导向装置和复合缆水下绞车均固定在总体框架上，主动牵引导向装置位于扑捉储藏筒的正下方，复合缆水下绞车与主动牵引导向装置处于同一水平高度；所述复合缆缠绕在复合缆水下绞车上，随动压缆机构压紧缠绕的复合缆，复合缆通过主动牵引导向装置穿出后与通信浮标上的光电滑环相连；通信浮标布放水下深度大于启动深度且满足启动时间时，主动牵引导向装置先于复合缆水下绞车启动，主动牵引导向装置始终对复合缆施加一定的拉力；通信浮标回收时，主动牵引导向装置后于复合缆水下绞车启动，利用扑捉储藏筒进口喇叭形和末端结构倒锥形结构，以及通信浮标顶端球形和末端倒锥形结构，通信浮标进入扑捉储藏筒后触发到位信号触发机构，复合缆水下绞车停止收缆并完成通信浮标收放。

进一步地，所述到位信号触发机构包括弹簧、磁铁、接近开关和底板；所述底板置于扑捉储藏筒内部的底面上，底板由弹簧支撑，底板上固定有磁铁，接近开关安装在扑捉储藏筒外部的底面上，通信浮标进入扑捉储藏筒后接触到底板并压缩弹簧，接近开关底板上磁铁的信号，该信号触发复合缆水下绞车自动停止收缆。

进一步地，所述主动牵引导向装置包括调节螺母、牵引主动轮、出缆口导轮组、牵引从动轮、主基座、进缆口导轮组、滑道、牵引电机、导向螺杆和弹簧；

所述牵引主动轮与牵引电机相连，安装在滑道上，滑道安装在主基座上，牵引电机外密封壳体上和牵引主动轮安装架上对称连接两个弹簧，导向螺杆插入弹簧内，导向螺杆上面旋有调节螺母，主基座上安装牵引从动轮，与牵引主动轮组成配对滚轮组，复合缆从滚轮组中穿出，通过调节调节螺母调节两轮之间压力，从而调节牵引力；主动牵引轮沿滑道后移一定距离，主基座安装出缆口导轮组和进缆口导轮组。

进一步地，所述牵引从动轮上安装若干个磁铁，在主基座上安装接近开关，通过计算牵引从动轮转一圈，磁铁产生的脉冲个数，计算出放出和回收复合缆的长度。

进一步地，所述复合缆水下绞车包括排缆装置、机架、动力装置、光电滑环和压缆装置；动力装置安装在机架上，排缆装置安装架固定在机架前端，其双向丝杠与动力装置通过链传动连接，光电滑环动端与动力装置旋转轴连接固定，光电滑环定端与总体框架连接，复合缆水下绞车通过机架固定在总体框架上，复合缆缠绕在绞车动力装置上的滚筒上，一端与安装在动力装置旋转轴的光电滑环动端相连，另一端经过排缆装置，通过主动牵引导向装置穿出，最后与通信浮标上的光电滑环相连。

进一步地，所述随动式压滚筒缆机构包括尼龙护套、旋转压杆、导向板、旋转固定底座、橡胶弹簧和压棒；

所述旋转压杆与旋转固定底座上旋转耳通过旋转轴活动连接，橡胶弹簧一端与旋转压杆相连，另一端与旋转固定底座固定连接，旋转压杆上具有起导向作用的矩形滑槽，导向板一端固定在旋转固定底座上，另一端从旋转压杆矩形滑槽穿出，旋转压杆末端连压棒，压棒上套有尼龙护套，当复合缆进行收放时，旋转压杆末端的压棒外面尼龙护套在橡胶弹簧的作用下始终对复合缆产生一定压力，防止复合缆偏离滚筒侧壁。

有益效果：

1、本发明采用主动牵引导向装置和随动式压滚筒装置相辅相成，实现绞车在无受力情况下复合缆布放和回收。通过调节螺母调节弹簧调节牵引主动轮与牵引从动轮之间压紧力，即调节牵引力大小，牵引电机启动带动牵引主动轮旋转，进而带动牵引从动轮旋转，靠两轮之间的摩擦力将复合缆拉出，通信浮标布放时主动牵引导向装置先于复合缆水下绞车启动，通信浮标回收时后于绞车启动，始终对复合缆产生拉力，实现复合缆水下绞车当通信浮标无受力收放排缆。

2、本发明的扑捉储藏筒上部为喇叭口式，下部为圆锥式，通信浮标中部设计为光滑柱面，上部为柱面，下部为略小于扑捉储藏筒圆锥面，当通信浮标依靠复合缆水下绞车回收至扑捉储藏筒能顺利进入其内或依靠浮力布放能够顺利脱离扑捉储藏筒，避免被卡住，在扑捉储藏筒底部沿轴向均匀布置多组弹簧，弹簧上面连接一底板，底板下面安装有磁铁，正对磁铁下扑捉储藏筒底部安装一接近开关，当通信浮标回收至扑捉储藏筒接触底板，底板压缩弹簧，接近开关感应到底板下磁铁信号时实现复合缆水下绞车自动停止，避免绞车受力过大。

3、本发明的随动式压滚筒缆机构在复合缆水下绞车进行复合缆收放时，旋转压杆末端的压棒上的尼龙护套在橡胶弹簧的作用下无论复合缆层数增加或减少始终对复合缆产生一定压力，且尼龙护套相对压棒轴线旋转，将旋转压杆对复合缆滑动摩擦力转化为滚动摩擦力，同时防止复合缆偏离原来位置或脱离离滚筒侧壁。

附图说明

图1是本发明一种通信浮标大深度自动布放回收装置结构总体图；

图2是通信浮标扑捉到位结构局部放大示意图；

图3是通信浮标放出水面结构示意图；

图4是主动牵引导向装置结构示意图；

图5是主动牵引导向装置拔缆局部放大示意图；

图6是复合缆水下绞车结构示意图；

图7是随动压缆机构结构示意图。

其中，1-通信浮标、2-扑捉储藏筒、3-复合缆、4-主动牵引导向装置、5-复合缆水下绞车、6-随动压缆机构、7-总体框架、8-弹簧Ⅰ、9-磁铁Ⅰ、10-接近开关Ⅰ、11-底板、12-光电滑环Ⅰ、13-调节螺母、14-牵引主动轮、15-出缆口导轮组、16-接近开关Ⅱ、17-磁铁Ⅱ、18-牵引从动轮、19-主基座、20-进缆口导轮组、21-滑道、22-牵引电机、23-导向螺杆、24-弹簧Ⅱ、25-排缆装置、26-机架、27-动力装置、28-光电滑环Ⅱ、29-压缆装置、30-尼龙护套、31-旋转压杆、32-导向板、33-旋转固定底座、34-橡胶弹簧、35-压棒。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

如附图1所示，本发明提供了一种通信浮标大深度自动布放回收装置，装置包括通信浮标1、扑捉储藏筒2、复合缆3、主动牵引导向装置4、复合缆水下绞车5、随动压缆机构6、总体框架7、弹簧Ⅰ8、磁铁Ⅰ9、接近开关Ⅰ10、底板11和光电滑环Ⅰ12。

如附图4所示，主动牵引导向装置4包括调节螺母13、牵引主动轮14、出缆口导轮组15、接近开关Ⅱ16、磁铁Ⅱ17、牵引从动轮18、主基座19、进缆口导轮组20、滑道21、牵引电机22、导向螺杆23和弹簧Ⅱ24；

如附图6所示，复合缆水下绞车5包括排缆装置25、机架26、动力装置27、光电滑环Ⅱ28和压缆装置29；

如附图7所示，随动式压滚筒缆机构6包含尼龙护套30、旋转压杆31、导向板32、旋转固定底座33、橡胶弹簧34和压棒35。

复合缆水下绞车5由排缆装置25、机架26、动力装置27、光电滑环Ⅱ28和压缆装置29组成，动力装置27安装在机架26上，排缆装置25安装架固定在机架26前端，其双向丝杠与动力装置27通过链传动连接起来，光电滑环Ⅱ28动端与动力装置27旋转轴连接固定，光电滑环Ⅱ28定端与总体框架7连接，复合缆水下绞车5通过机架26固定在总体框架7上，复合缆3缠绕在绞车动力装置27上的滚筒上，一端与安装在动力装置27旋转轴的光电滑环Ⅱ28动端相连，另一端经过排缆装置25，通过主动牵引导向装置4穿出，最后与通信浮标1上的光电滑环Ⅰ12相连。主动牵引导向装置4牵引主动轮14与牵引电机22相连，安装在滑道21上，滑道21安装在主基座19上，牵引电机22外密封壳体上和牵引主动轮14安装架上对称连接2个弹簧Ⅱ24，导向螺杆23插入弹簧Ⅱ内，上面旋有调节螺母13，主基座19上安装牵引从动轮18，与牵引主动轮14组成配对滚轮组，复合缆3从滚轮组中穿出，通过调节调节螺母13可以调节两轮之间压力，从而调节牵引力，由于复合缆3与通信浮标1连接部分为加粗部分，为防止粗缆卡死，当粗缆部分穿过时，主动牵引轮14沿滑道21后移一定距离，为避免牵引位置复合缆3偏移，造成缆从两轮脱离，在主基座19安装出缆口导轮组15和进缆口导轮组20。

为精确计算放缆长度和预判复合缆3是否脱离滚筒，在牵引从动轮18安装若干个磁铁Ⅱ17，在主基座19上安装接近开关Ⅱ16，通过计算牵引从动轮18转一圈，磁铁Ⅱ17产生的脉冲个数，计算出放出和回收复合缆3的长度。缠绕在滚筒上的复合缆3外层设有一随动式压滚筒缆机构6，其旋转固定底座33安装在复合缆水下绞车5机架26后端、旋转压杆31与旋转固定底座33上旋转耳通过旋转轴相连，橡胶弹簧34一端与旋转压杆31相连，另一端与旋转固定底座33固定连接，在旋转压杆31上设计一矩形滑槽，导向板32一端固定在旋转固定底座33上，另一端从旋转压杆31矩形滑槽穿出，起导向作用，避免旋转压杆31受力时偏转，旋转压杆31末端连压棒35，压棒35上套有尼龙护套30，当复合缆3进行收放时，旋转压杆31末端的压棒35外面尼龙护套30在橡胶弹簧34的作用下始终对复合缆3产生一定压力，同时由于导向板32作用旋转压杆31仅能在竖直方向运动，防止复合缆3偏离滚筒侧壁。

工作原理：首先通过岸上控制系统预设复合缆水下绞车5启动深度、启动时间和通信浮标1出水深度，当通信浮标1布放水下深度大于启动深度且满足启动时间时，复合缆水下绞车5和主动牵引导向装置4均启动，且主动牵引导向装置4先于复合缆水下绞车5启动，牵引主动轮14通过和弹簧Ⅱ24将复合缆3始终压紧在牵引从动轮18上，与主动牵引轮14相连牵引电机22旋转，利用两轮之间的摩擦力，始终给复合缆3施加一定的拉力，避免因通信浮标1无浮力或浮力很小时，水下绞车5上的复合缆3滞留在滚筒上，同时安装于绞车5上的随动式压滚筒缆机构6，在橡胶弹簧34的作用下始终压紧滚筒上的复合缆3，防止滚筒上复合缆3翻滚和偏离或脱离滚筒侧壁；为节省空间，复合缆水下绞车5采用动力装置27内置密封式结构；为防止复合缆3在收放过程中脱出，在排缆装置25中设置压缆机构29，在主动牵引导向装置4上设有出缆口导轮组15和进缆口导轮组20。当通信浮标1到达预定深度时复合缆水下绞车5自动停止放缆，通信浮标1建立通信连接。当通信浮标1需要回收时，首先启动复合缆水下绞车5和主动牵引导向装置4，主动牵引导向装置4后于复合缆水下绞车5启动，进行通信浮标1回收，利用扑捉储藏筒2进口喇叭形和末端结构倒锥形结构，以及通信浮标1顶端球形和末端倒锥形结构，通信浮标1顺利进入扑捉储藏筒2，接触到底板11，继续下移压缩弹簧Ⅰ8，接近开关Ⅰ10感应到安装于底板11上磁铁Ⅰ9的信号，复合缆水下绞车5自动停止收缆，完成通信浮标1收放。

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 (6)

1.一种通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，装置包括通信浮标、扑捉储藏筒、复合缆、主动牵引导向装置、复合缆水下绞车、随动压缆机构、总体框架、到位信号触发机构和光电滑环；

所述扑捉储藏筒、主动牵引导向装置和复合缆水下绞车均固定在总体框架上，主动牵引导向装置位于扑捉储藏筒的正下方，复合缆水下绞车与主动牵引导向装置处于同一水平高度；所述复合缆缠绕在复合缆水下绞车上，随动压缆机构压紧缠绕的复合缆，复合缆通过主动牵引导向装置穿出后与通信浮标上的光电滑环相连；通信浮标布放水下深度大于启动深度且满足启动时间时，主动牵引导向装置先于复合缆水下绞车启动，主动牵引导向装置始终对复合缆施加一定的拉力；通信浮标回收时，主动牵引导向装置后于复合缆水下绞车启动，利用扑捉储藏筒进口喇叭形和末端结构倒锥形结构，以及通信浮标顶端球形和末端倒锥形结构，通信浮标进入扑捉储藏筒后触发到位信号触发机构，复合缆水下绞车停止收缆并完成通信浮标收放。

2.如权利要求1所述的通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，所述到位信号触发机构包括弹簧、磁铁、接近开关和底板；所述底板置于扑捉储藏筒内部的底面上，底板由弹簧支撑，底板上固定有磁铁，接近开关安装在扑捉储藏筒外部的底面上，通信浮标进入扑捉储藏筒后接触到底板并压缩弹簧，接近开关感应到底板上磁铁的信号，该信号触发复合缆水下绞车自动停止收缆。

3.如权利要求1或2所述的通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，所述主动牵引导向装置包括调节螺母、牵引主动轮、出缆口导轮组、牵引从动轮、主基座、进缆口导轮组、滑道、牵引电机、导向螺杆和弹簧；

所述牵引主动轮与牵引电机相连，安装在滑道上，滑道安装在主基座上，牵引电机外密封壳体上和牵引主动轮安装架上对称连接两个弹簧，导向螺杆插入弹簧内，导向螺杆上面旋有调节螺母，主基座上安装牵引从动轮，与牵引主动轮组成配对滚轮组，复合缆从滚轮组中穿出，通过调节调节螺母调节两轮之间压力，从而调节牵引力；主动牵引轮沿滑道后移一定距离，主基座安装出缆口导轮组和进缆口导轮组。

4.如权利要求3所述的通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，所述牵引从动轮上安装若干个磁铁，在主基座上安装接近开关，通过计算牵引从动轮转一圈，磁铁产生的脉冲个数，计算放出和回收复合缆的长度。

5.如权利要求4所述的通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，所述复合缆水下绞车包括排缆装置、机架、动力装置、光电滑环和压缆装置；动力装置安装在机架上，排缆装置安装架固定在机架前端，其双向丝杠与动力装置通过链传动连接，光电滑环动端与动力装置旋转轴连接固定，光电滑环定端与总体框架连接，复合缆水下绞车通过机架固定在总体框架上，复合缆缠绕在绞车动力装置上的滚筒上，一端与安装在动力装置旋转轴的光电滑环动端相连，另一端经过排缆装置，通过主动牵引导向装置穿出，最后与通信浮标上的光电滑环相连。

6.如权利要求5所述的通信浮标大深度自动布放回收装置，其特征在于，所述随动压缆机构包括尼龙护套、旋转压杆、导向板、旋转固定底座、橡胶弹簧和压棒；

所述旋转压杆与旋转固定底座上旋转耳通过旋转轴活动连接，橡胶弹簧一端与旋转压杆相连，另一端与旋转固定底座固定连接，旋转压杆上具有起导向作用的矩形滑槽，导向板一端固定在旋转固定底座上，另一端从旋转压杆矩形滑槽穿出，旋转压杆末端连压棒，压棒上套有尼龙护套，当复合缆进行收放时，旋转压杆末端的压棒外面尼龙护套在橡胶弹簧的作用下始终对复合缆产生一定压力，防止复合缆偏离滚筒侧壁。

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