CN112061882A - 用于海上浮标的线缆排线结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋环境监测的技术领域，公开了用于海上浮标的线缆排线结构，包括卷线滚筒、排线器和传动构件；所述排线器包括排线架、往复丝杆、限位轴和底座，所述往复丝杆的两端设置在所述底座上，所述限位轴与所述往复丝杆平行布置，所述排线架的一端套设在所述往复丝杆和所述限位轴上，所述排线架的另一端设置有用于引导所述线缆的导引件；所述排线器通过所述传动构件，与所述卷线滚筒连接。当卷线滚筒转动时，排线器随之运动；由于排线器的排线架套设在往复丝杆和限位轴上，当卷线滚筒转动时，经过传动构件带动往复丝杆转动，由于限位轴的限位作用，使得排线架在往复丝杆上往复平移，从而使得线缆在卷线滚筒上的排布变得均匀。

Description

用于海上浮标的线缆排线结构

技术领域

本发明专利涉及海洋环境监测的技术领域，具体而言，涉及用于海上浮标的线缆排线结构。

背景技术

海洋的面积占地球表面积的71％，海洋里含有丰富的矿产资源、医药资源、水产资源等，同时海洋对整个地球的生态平衡扮演着一个极为重要的角色。在沿海和近海海域通常设置有许多大型的海洋浮标体，在这些海洋浮标体中，常常搭载着大量的贵重仪器、设备，以进行水质、水文和气象等的监测。海洋环境复杂多变，有时风浪会很大，对海上浮标及浮标上所搭载的仪器都提出了很高的要求。

现有技术中，搭载在海上浮标上的仪器往往是被设置在海面上方的浮体上或者固定在海面之下的浮体上，没有利用线缆将仪器伸入到海水中不同深度进行监测，也没有将线缆排布收拢好的结构及功能。

发明内容

本发明的目的在于提供用于海上浮标的线缆排线结构，旨在解决现有技术的海上浮标中缺乏将线缆排布收拢好的结构的问题。

本发明是这样实现的，用于海上浮标的线缆排线结构，包括：

卷线滚筒，用于收拢或放出线缆；

排线器，所述排线器包括排线架、往复丝杆、限位轴和底座，所述往复丝杆的两端设置在所述底座上，所述限位轴与所述往复丝杆平行布置，所述排线架的一端套设在所述往复丝杆和所述限位轴上，所述排线架的另一端设置有用于引导所述线缆的导引件；

传动构件，所述排线器通过所述传动构件，与所述卷线滚筒连接。

进一步的，所述导引件为滑轮。

进一步的，所述传动构件包括第一链轮、链条和第二链轮，所述第一链轮与所述卷线滚筒连接，所述第二链轮与所述排线器连接，所述链条连接所述第一链轮和所述第二链轮。

进一步的，所述第一链轮与所述第二链轮的模数相同，所述第一链轮的齿数小于所述第二链轮的齿数。

进一步的，所述排线架上具有与所述限位轴配合的通孔；所述排线架与所述往复丝杆螺纹连接，所述往复丝杆为往复螺纹式。

进一步的，所述往复丝杆的螺纹牙型为矩形。

进一步的，所述卷线滚筒包括卷线槽，所述卷线槽上方设置有压线器，所述压线器用于防止所述线缆发生横向偏移。

进一步的，所述压线器包括弹力构件、横向轴和套筒，所述弹力构件使得所述横向轴压向所述卷线滚筒，所述套筒套设在所述横向轴上。

进一步的，所述卷线滚筒内部设置有导电滑环，所述线缆与所述导电滑环电连接。

进一步的，所述卷线滚筒由电机驱动。

与现有技术相比，本发明提供的用于海上浮标的线缆排线结构，通过传动构件连接卷线滚筒和排线器，当卷线滚筒转动时，排线器随之运动；由于排线器的排线架套设在往复丝杆和限位轴上，从而当卷线滚筒转动时，经过传动构件带动往复丝杆转动，由于限位轴的限位作用，使得排线架在往复丝杆上往复平移，从而使得线缆在卷线滚筒上的排布变得均匀，线缆可被收拢得很好。

附图说明

图1是本发明提供的用于海上浮标的线缆排线结构的立体示意图；

图2是本发明提供的用于海上浮标的线缆排线结构的排线器的立体示意图；

图3是本发明提供的用于海上浮标的线缆排线结构被用于海上浮标的剖面升降系统的立体示意图。

附图标记说明：

卷线滚筒100，卷线槽110；

排线器200，排线架210，往复丝杆220，限位轴230，底座240，滑轮250；

传动构件300，第一链轮310，第二链轮320，链条330；

压线器400；外部框架500；线缆张紧装置600；仪器栏700；仪器栏固定装置800。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-3所示，为本发明提供的较佳实施例。

用于海上浮标的线缆排线结构，包括：

卷线滚筒100，用于收拢或放出线缆；

排线器200，排线器200包括排线架210、往复丝杆220、限位轴230和底座240，往复丝杆220的两端设置在底座240上，限位轴230与往复丝杆220平行布置，限位轴230的两端可设置在底座240上，或者可设置在固定线缆排线结构的外部框架上；排线架210的一端套设在往复丝杆220和限位轴230上，排线架210的另一端设置有用于引导线缆的导引件；

传动构件300，排线器200通过传动构件300，与卷线滚筒100连接。

当卷线滚筒100转动时，通过传动构件300，使得排线器200的往复丝杆220也随之转动，与往复丝杆220平行布置的限位轴230限制了套设在往复丝杆220上的排线架210转动，使得排线架210在往复丝杆220上平移，由于往复丝杆220的特点，使得往复丝杆220在持续进行顺时针转动或持续进行逆时针转动时，排线架210在往复丝杆220的行程内作往复平移。

海上浮标的线缆一端连接搭载的监测仪器，线缆通过排线架210的导引件，被卷线滚筒100所收拢。当卷线滚筒100转动时，排线器200的排线架210在往复丝杆220的行程内往复平移，使得线缆在卷线滚筒100内排布变得均匀，避免一直缠绕在某一侧，发生相互重叠而卡死。

用于海上浮标的线缆排线结构，通过传动构件300连接卷线滚筒100和排线器200，当卷线滚筒100转动时，排线器200随之运动；由于排线器200的排线架210套设在往复丝杆220和限位轴230上，从而当卷线滚筒100转动时，经过传动构件300带动往复丝杆220转动，由于限位轴230的限位作用，使得排线架210在往复丝杆220上往复平移，从而使得线缆在卷线滚筒100上的排布变得均匀，线缆可被收拢得很好。

排线架210上设置有用于引导线缆的导引件，导引件可以是设置于排线架210上的通孔，线缆通过排线架210上的通孔被卷线滚筒100收拢。当卷线滚筒100转动时，排线架210在往复丝杆220上作往复平移，由于排线架210上通孔的引导，使得线缆在卷线滚筒100上收拢排布变得均匀。

优选的，导引件为滑轮250，滑轮250设置在排线架210的另一端，线缆通过滑轮250被卷线滚筒100收拢。当卷线滚筒100转动时，排线架210在往复丝杆220上作往复平移，由于排线架210上滑轮250的引导，使得线缆在卷线滚筒100上收拢排布变得均匀。线缆通过滑轮250后被改变力的方向，在线缆收拢或放出的过程中，滑轮250随线缆转动，避免对线缆产生磨损。

导引件可以是并排布置的两个滑轮250或者两个以上滑轮250，这样可以同时对两条或两条以上线缆进行合理排布，防止两条或两条以上线缆胡乱缠绕在一起。

用于海上浮标的线缆排线结构的传动构件300包括第一链轮310、链条330和第二链轮320。第一链轮310与卷线滚筒100连接，例如，第一链轮310的转轴与卷线滚筒100的转轴是同一转轴，电机驱动卷线滚筒100转动时，第一链轮310同步转动；或者卷线滚筒100的转轴与第一链轮310的转轴通过一对齿轮或齿轮箱体啮合传动连接。第二链轮320与排线器200连接，例如，第二链轮320固定连接在排线器200的往复丝杆220的一端，或者第一链轮310的转轴与往复丝杆220通过一对齿轮或齿轮箱体啮合传动连接。第一链轮310和第二链轮320通过链条330传动连接。当电机驱动卷线滚筒100转动时，第一链轮310同步转动，通过链条330带动第二链轮320转动，从而使得排线器200运动，便于线缆的排线收拢。

为了便于链条330的传动，第一链轮310与所述第二链轮320的模数相同。当第一链轮310的齿数与第二链轮320的齿数相同时，两者转动的角速度也相同。当第一链轮310的齿数小于第二链轮320的齿数时，第一链轮310的外径小于第二链轮320的外径，由于链条330在第一链轮310和第二链轮320上走过相同长度，所以第一链轮310的角速度大于第二链轮320的角速度，也就是说排线器200的链轮要转速要慢一点，这样使得线缆由于排线器200的运动在卷线滚筒100上排得更紧密一点。

排线架210上具有与限位轴230配合的通孔，排线架210可在限位轴230上来回滑动，同时限制了排线架210进行转动。排线架210与往复丝杆220螺纹连接，往复丝杆220为往复螺纹式，在同一丝杆的行程内同时具有两个螺旋方向的螺纹。当往复丝杆220持续作顺时针转动或者持续作逆时针转动时，由于往复丝杆220和限位轴230的作用，排线架210先朝某一方向平移，当排线架210平移到往复丝杆220行程的一端终点时，自动切换到另一螺旋方向的螺纹，使得排线架210朝相反方向平移；当排线架210平移到往复丝杆220行程的另一端终点时，自动切换到相反的螺旋方向，使得排线架210再次朝相反方向平移，如此排线架210在往复丝杆220上作往复移动，有利于线缆在卷线滚筒100的均匀排布。

排线器200的往复丝杆220的螺纹牙型为矩形或梯形。矩形螺纹或梯形螺纹通常可作为传动螺纹使用，提高传动的效率。矩形螺纹的牙型可为正方形，牙型角α＝0°，牙厚为螺距的一半，当量摩擦系数较小，效率较高。梯形螺纹的牙型为等腰梯形，牙型角α＝30°，效率比矩形螺纹略低，但易于加工，对中性好，牙根强度较高，当采用剖分螺母时还可以消除因磨损而产生的间隙，在螺旋传动中应用的效果较好。

卷线滚筒100包括卷线槽110，卷线槽110的上方设置有压线器400，压线器400用于防止线缆发生横向偏移。压线器400始终弹性地将线缆压向卷线槽110，使得线缆不会因为出现横向偏移而发生线缆收拢异常。

压线器400包括弹力构件、横向轴和套筒，弹力构件使得横向轴压向卷线滚筒100，套筒套设在横向轴上。由于在卷线的过程中，随着在卷线滚筒100上卷线越来越多，线缆在卷线槽110内的半径也越来越大；在放出线缆的过程中，随着在卷线滚筒100上卷线越来越少，线缆在卷线槽110内的半径也越来越小；为了让压线器400始终将线缆朝卷线槽110压，因此压线器400的上端设置有弹力构件，弹力构件一般可为弹簧，弹簧可方便地将压线器400的横向轴压向卷线槽110，用于防止线缆发生横向偏移。为线缆施加纵向约束，防止纵向自由度过大导致线缆出现横向偏移从而发生的线缆收拢异常情况。

压线器400与线缆接触的部位可以是与卷线滚筒100的卷线槽110同宽的横向轴，也可以在压线器400的横向轴上套设一套筒，该套筒可在横向轴上自由转动，这样当压线器400上套筒压着线缆，随着线缆的收拢，套筒在横向轴上转动，滑动摩擦变为滚动摩擦，这样线缆与压线器400之间的摩擦力变得更小，防止压线器400对线缆产生磨损，产生很好的防磨损效果。

套筒可以通过轴承连接在压线器400的横向轴上，使得套筒不易被磨损。套筒的外部可设置有橡胶层，橡胶层与线缆接触，尽可能地避免对线缆的磨损，使得线缆更加耐用。由于海上浮标长时期地漂浮在海上，海上浮标的各种零件设备都不易更换，零件设备的耐用性、可靠性都很重要。

线缆可以是外包橡胶层的钢丝缆绳，具有很好的强度，不易形变，不易拉断，同时也避免海水的侵蚀。优选的，线缆中包括了电缆，线缆的一端与监测仪器电连接，线缆的另一端通过排线器200连接到卷线滚筒100上。

卷线滚筒100内部设置有导电滑环，线缆与导电滑环电连接。线缆中包括了电缆，电缆的外部具有强度较好的保护层，例如，保护层中具有金属加强层，最外部是橡胶层，电缆的一端与仪器栏中监测仪器电连接。电缆被收拢到卷线滚筒100，在卷线滚筒100转动的过程中要较好地实现电连接，给监测仪器供电或者将监测仪器所测得的电信号传送给控制电路，通过线缆与导电滑环之间的电连接可较好地实现一路或多路电信号的传输。由于海上的环境多变，电连接的部件需要做好防水，将导电滑环设置在卷线滚筒100内部，将卷线滚筒100的内部做成防水的部件，较容易做好防水，保证仪器的正常运转。

导电滑环是一种特殊设备连接到旋转体以传输能量和信号的电子组件，由旋转和静止两部分组成，旋转部分使用设备的旋转结构并与之一起运行，称为转子；静止部分连接装置的固定结构称为定子。线缆随着卷线滚筒100转动，同时线缆也与导电滑环保持电连接。由于定子和转子之间的通道的形成，它们之间必须有接触，它们的接触是整个导电滑环的功能部分，它是各种性能的载体。因此，形成了一个稳定可靠的旋转连接系统(需配合材料的选择，合理的设计以及零件的精确生产)，通过滑环两端旋转，可以传递所需信号。导电滑环的工作原理是为了保持两个具有相对运动的结构上的两个电路之间的电接触，可以使用某种类型的滑动触点连接电路。

线缆的外表面可设置有刻度，以便于实时、清楚地知道监测仪器被下降至海面下多深，想对海面下多深的环境进行监测，就相应下放多少米长的线缆300，比较简便。

驱动卷线滚筒100转动的电机可以是步进电机，通过控制步进电机的转动可以精确控制监测仪器的下降距离，例如，可预先设计好传动比，设计好步进电机转一圈，对应监测仪器下降多少，这样就可以实现智能化地控制仪器被下降到海面下多深。智能化地控制也可以采用搜索表格的方式进行，采用实地验证的方式，监测仪器每下降一米，步进电机转过多少圈，对应建立搜索表格，这样的话，想让仪器下降多少米，就通过软件去搜索表格找到对应步进电机需转过多少圈，控制步进电机按搜索表格所列的圈数转动，即可实现智能化地控制仪器下降至海面下的位置。再通过无线电信号的发送及接收，可实现远程地控制海上浮标搭载的监测仪器在海面下的深度。

卷线滚筒100可以通过手摇式的摇杆使其转动，减少了电力驱动，相应地也不需作防水设计。或者卷线滚筒可通过外接驱动电机来驱动其转动，卷线滚筒的外部留有驱动接头，例如，当需要对监测仪器在海面下的深度进行调整时，用户所在的船只上搭载有驱动电机，用船上的驱动电机来对接好卷线滚筒外部的驱动接头，来实现监测仪器的升降。这样的好处是电机不用搭载在卷线滚筒上，同样可以电力驱动卷线滚筒来实现监测仪器的升降。

优选的，卷线滚筒100可由电机驱动，通过电机驱动可较方便地实现监测仪器在海水中的下降及提升。电机也可设置在卷线滚筒100内部，通过传动齿轮与卷线滚筒100的转轴的啮合来驱动卷线滚筒100转动。卷线滚筒100的内部可以较为方便地做成防水良好的腔体，与电连接有关的部件均可设置于卷线滚筒100的内部。电机可由控制电路来控制，可通过遥控的方式来控制电机的转动；或者海上浮标可发送和接收无线电信号，通过无线电信号来实现远程对监测仪器的相关操作，例如，将监测仪器下降至海水中一定深度进行监测；将监测仪器所测得的有关数据远程传输给用户，用户可实时获得有关监测数据，获得第一手的资料数据。

参见图3，用于海上浮标的线缆排线结构被用于海上浮标的剖面升降系统，在海上浮标中包括浮体及上层支架，在上层支架中安装了剖面升降系统。用于海上浮标的剖面升降系统包括卷线滚筒100、排线器200、传动构件300、压线器400、外部框架500、线缆张紧装置600、仪器栏700、仪器栏固定装置800、和用于驱动卷线滚筒转动的电机。线缆张紧装置600设置于外部框架400的顶部，线缆张紧装置600包括拉力弹簧和滑轮，用于让线缆始终保持紧绷状态，防止线缆卡死。从仪器栏700这端开始，线缆依次通过线缆张紧装置600的滑轮、排线器200的滑轮、压线器400的套筒、卷线滚筒100的外部、卷线滚筒100的内部；在卷线滚筒100的内部，具有良好的防水措施，线缆可与导电滑环电连接，再连接到数据采集设备、控制电路上。在海上复杂的环境当中，海上浮标所搭载的监测仪器可伸入到海水中一定深度，并可从海水中提升上来，在线缆张紧装置600、排线器200、压线器400的作用下，在海上浮标受海浪影响摇摆的过程中，线缆无论是在静止状态、下降状态或者提升状态，都可以保持紧绷有序地排布，不易发生偏移、卡死，保障海上浮标高稳定性地运作、监测海洋有关信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述线缆排线结构包括：

卷线滚筒，用于收拢或放出线缆；

排线器，所述排线器包括排线架、往复丝杆、限位轴和底座，所述往复丝杆的两端设置在所述底座上，所述限位轴与所述往复丝杆平行布置，所述排线架的一端套设在所述往复丝杆和所述限位轴上，所述排线架的另一端设置有用于引导所述线缆的导引件；

传动构件，所述排线器通过所述传动构件，与所述卷线滚筒连接。

2.如权利要求1所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述导引件为滑轮。

3.如权利要求2所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述传动构件包括第一链轮、链条和第二链轮，所述第一链轮与所述卷线滚筒连接，所述第二链轮与所述排线器连接，所述链条连接所述第一链轮和所述第二链轮。

4.如权利要求3所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述第一链轮与所述第二链轮的模数相同，所述第一链轮的齿数小于所述第二链轮的齿数。

5.如权利要求2所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述排线架上具有与所述限位轴配合的通孔；所述排线架与所述往复丝杆螺纹连接，所述往复丝杆为往复螺纹式。

6.如权利要求5所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述往复丝杆的螺纹牙型为矩形。

7.如权利要求2所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述卷线滚筒包括卷线槽，所述卷线槽上方设置有压线器，所述压线器用于防止所述线缆发生横向偏移。

8.如权利要求7所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述压线器包括弹力构件、横向轴和套筒，所述弹力构件使得所述横向轴压向所述卷线滚筒，所述套筒套设在所述横向轴上。

9.如权利要求1-8任意一项所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述卷线滚筒内部设置有导电滑环，所述线缆与所述导电滑环电连接。

10.如权利要求1-8任意一项所述的用于海上浮标的线缆排线结构，其特征在于，所述卷线滚筒由电机驱动。

Images