CN112697106A - 一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，解决了吊放声纳绞车在工作过程中，吊放电缆倾斜角度的实时测量问题。本发明通过紧靠在电缆上的拨钩的转动，通过传动系统带动对应电位器的旋转，通过测量电位器的输出电压值折算出电缆的倾斜角度，从而达到测量电缆缆位倾斜角的目的。本机械装置结构紧凑能够实时测量吊放电缆的缆位角倾角，测量值准确，测试范围大，横向和纵向两个方向最大测量范围可达到±22°。

Description

一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置
技术领域
本发明属于吊放声纳领域，涉及一种吊放声纳绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置的结构形式，特别涉及一种在有限结构空间内能够实时测量较大范围的电缆缆位绳倾角的机械结构。它的应用特别涉及到吊放声纳平台、水下传感器阵等。
背景技术
吊放声纳绞车的吊放电缆在使用过程中，由于吊放电缆端头连接的负载在使用中受自身运动及外界环境影响会产生不规则运动，导致吊放电缆相对于竖直方向会产生倾斜。为了使负载处于竖直状态，满足吊放声纳系统的工作要求，需要实时测量吊放电缆的缆位倾角，进而通过调整吊放平台的姿态对吊放电缆的缆位倾斜角度进行补偿，从而使负载处于竖直状态。
为了对吊放平台进行姿态调整确定补偿角度，需要实时测量吊放电缆相对竖直方向的倾斜角度，以此角度为参考进行吊放平台姿态调整。
在机电系统中可以使用光栅传感器或者直线导轨系统测量电缆的位置信息，进而折算出电缆的倾斜角度。但这两种机械结构需要安装空间尺寸很大，且测量精度不高，故这两种方式在吊放声纳绞车上无法使用。
发明内容
本发明解决的技术问题是：为了解决吊放声纳绞车在工作过程中，吊放电缆倾斜角度的实时测量问题，本发明涉及一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，最根本的方法是通过紧靠在电缆上的拨钩的转动，带动对应电位器的旋转，通过测量电位器的输出电压值折算出电缆的倾斜角度，从而达到测量的目的。
本发明的技术方案是：一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，包括电位器组件、摆杆、滤水块、接头、紧靠机构和安装组件和连接密封结构；
所述摆杆为两个，一端分别通过接头与一个电位器组件连接，另一端为弯钩状；电缆位于两个摆杆之间，摆杆对电缆形成交叉环抱式结构；两个摆杆通过紧靠机构使其始终紧靠吊放电缆；
所述电位器组件包括电位器、过桥齿轮组件、电位器齿轮、齿轮轴、壳体组件和连接密封结构；电位器的输入轴上同轴连有电位器齿轮，电位器齿轮的输出与摆杆固连；过桥齿轮组件包括同轴连接的主动齿轮和从动齿轮，其中主动齿轮与电位器齿轮啮合，输入轴齿轮与齿轮轴上的齿轮啮合。
所述滤水块用于过滤吊放电缆使用中附着的杂质；吊放电缆在摆动的过程中带动摆杆摆动，使得电位器的输入轴齿轮转动，带动齿轮轴转动；齿轮轴转动使得主动齿轮转动，带动电位器齿轮转动，最终使得电位器旋转；通过电位器采集角度，通过电位器的转动角度值，得到电缆的缆位倾斜角度值。
本发明进一步的技术方案是：所述壳体组件包括压板、上盖、轴套、第一壳体和第二壳体，其中上盖、第一壳体和第二壳体三者固连，内部形成空腔室；上盖上开有通孔，轴套与该通孔为过盈配合；输入轴与轴套同轴连接且为间隙配合。
本发明进一步的技术方案是：所述三者固连的方式采用圆柱头螺钉固连。
本发明进一步的技术方案是：所述连接密封结构包括平垫圈、弹簧垫圈、弹簧卡圈、O型密封圈、调整垫、密封垫和下密封垫；平垫圈和弹簧垫圈位于第一圆柱头螺钉和第二壳体之间，弹簧卡圈位于输入轴的轴槽内，防止输入轴轴向窜动；O型密封圈对轴套起密封作用；调整垫和密封垫位于上盖和第一壳体之间；下密封垫位于第一壳体和第二壳体之间。
本发明进一步的技术方案是：所述连接组件包括安装座和连接盘；连接盘中心处开有通孔，盘面上开有若干连接孔；盘壁径向开有条形槽，并和中心孔贯通；安装座为块型件，侧壁开有U型槽开至安装座中心孔；安装座固连在连接盘上，固连后开槽位置和通孔位置对应重合；滤水块位于安装座和连接盘的中心孔处内。安装座和连接盘的一侧开贯通槽，用于电缆的安装。
本发明进一步的技术方案是：所述接头一端套在输入轴上后，通过螺钉和垫圈紧固，并通过开口销限位，另一端与摆杆过盈连接。
本发明进一步的技术方案是：所述紧靠机构包括拉簧座、拉簧和挂钩；其中拉簧座和两个摆杆形成三角位，杆臂上开有挂钩孔；拉簧座一端与连接盘过盈配合，另一端底部开有挂钩孔；拉簧两端分别连有一个挂钩；两端挂钩分别与拉簧座和摆杆连接，使得两个摆杆始终紧靠吊放电缆。
本发明进一步的技术方案是：所述滤水块套在吊放电缆上后固定在安装座的孔内。
发明效果
本发明的技术效果在于：使用电位器组件、滤水块、摆杆以及连接件组成缆位传感器滤水结构，机械结构紧凑能够实时测量吊放电缆的缆位角倾角，测量值准确，摆杆的摆动范围大，能够测量的最大范围可达到±22°。
附图说明
图1为除去安装组件的连接示意图
图2为电位器组件的俯视图
图3为电位器组件的主视图
图4为整个装置的安装爆炸图
附图标记说明：1-圆柱头螺钉；2-平垫圈；3-弹簧垫圈；4-压板；5-上盖；6-输入轴；7-弹簧卡圈；8-O型密封圈；9-轴套；10-电位器齿轮；11-齿轮轴；12-过桥齿轮组件；13-调整垫；14-密封垫；15-第一壳体；16-下密封垫；17-第二壳体；18-电位器；19-圆柱头螺钉；20-平垫圈；21-圆柱销；22-圆柱销；23-电位器；24-电位器组件；25-接头；26-滤水块；27-安装座；28-连接盘；29-拉簧座；30-摆杆；31-拉簧；32-挂钩
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，因此不能理解为对本发明的限制。
参见图1—图4，一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于包含如下结构：
a电位器组件(如图3)
电位器组件(图4件号24)通过两对齿轮增速传动，达到提高缆位输出精度的目的。其构造如下：
上盖5上有一个Φ14的内孔与轴套9相配，轴套内槽的O型密封圈8起密封作用，输入轴6与轴套9支撑定位，弹簧卡圈7卡入输入轴轴槽内，防止输入轴轴向窜动。形成了以上盖为主体的上盖组件。
电位器齿轮10安装在电位器18的输入轴上，用圆柱销22连接定位，防止电位器齿轮轴向窜动和相对角向位移。
壳体17上的内孔Φ19.025与电位器止扣Φ19.025外径相配装，用压板4、圆柱头螺钉19、平垫圈20连接紧固，防止电位器相对壳体的角向和轴向位移。过桥齿轮组件12中的主动齿轮与电位器齿轮10啮合，齿轮轴靠主动齿轮一端Φ3外径与衬套内孔相配装。
将以上盖为主体的构件与以壳体为主体的构件两贴合加调整垫13、密封垫14组装，输入轴6的齿轮与齿轮轴11上的齿轮啮合。
电位器组件有一个Φ18的外径与安装座4件号27)Φ18.2内孔相配装(两个相互垂直的方向上)用螺钉、小垫圈、轻型弹簧垫圈连接拧紧。
用圆柱头螺钉1、平垫圈2、弹簧垫圈3将第二壳体17、下密封垫16与第一壳体15连接拧紧，由此形成了电位器组件。
注意：摆杆I、摆杆II相互垂直。
b摆杆30I、摆杆30II上有一个Φ5内孔分别安装在两个接头25上，将两者过盈连接。摆杆I、摆杆II上Φ3内孔与拉簧座29过盈连接。
c组合好的摆杆I、摆杆II上的接头25有一个Φ5内孔与电位器组件24中的输入轴Φ5外径套装后用螺钉、垫圈紧固，开口销限位。
d座组件经过以上组合后加密封垫与连接盘组件28用平垫圈、弹簧垫圈、螺栓连接紧固。
e拉簧座29过盈连接在连接盘组件28上。
f拉簧31两端挂钩通过拉簧座使摆杆I、摆杆II始终紧靠吊放电缆。
g滤水块26装在座组件上，上方加装垫块、滤水毛毡，形成了一个带喇叭形的内孔，吊放电缆从喇叭孔中通过，提升时将带上来的海水滤掉一部分，同时也作为缆位的基准。
a)发明原理
本缆位倾角实时测量装置由固定托盘、旋转电位器组件、拨钩组件、缆位调整工装等组成。旋转电位器组件由旋转电位器和减速机构、过渡轴组成；拨钩组件由拨钩、弹簧组成；缆位调整工装由一套标准调整塞规组成。当电位器的输出轴转动时，电位器的输出电压值会发生变化，输出电压值和输出轴转动角度值呈线性关系，即电位器旋转的角度值与其输出的电压数值成线性关系。在系统使用时前，通过测量电位器输出轴转动1°时对应的电压数值变化数值，确定该数值为电位器转动1°的输出电压单位变化值。系统在使用时，首先测量电位器输出电压值，计算输出电压值与单位电压值的比值，即为电位器的转动角度值，也是电缆的缆位倾斜角度值。
b)本发明的技术方案
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
缆位倾角实时测量装置的结构组成，如附图1所示。在吊放电缆收放平台托盘上水平安装两个旋转电位器，两个旋转电位器相互垂直分布，其轴心通过电缆基准点。电位器的旋转轴经过减速齿轮组与通过过渡轴与拨钩相连。两个拨钩的长度不同，在垂直方向上呈交叉状态。每个拨钩由侧面引出一根弹簧，弹簧将拨钩拉向一侧。
电缆从收放平台的电缆基准点穿过，进而从两个拨钩中间穿过，拨钩在弹簧拉力的作用下始终紧靠在电缆上。当电缆绕收放平台的电缆基准点转动时，拨钩会跟随电缆产生转动，拨钩进而带动旋转电位器产生转动，在输出端通过测量旋转电位器的输出电压，可以折算出电缆的倾斜角度。
本发明的实现不涉及特别的加工工艺和特殊材料，只需普通的电位器、弹簧、金属材料和加工手段就可以完成。另一个特点是构成本发明的基本构件结构形式简单，很容易加工生产。
本发明可能的一些主要应用方式如下：
i.吊放声纳平台：用于吊放声纳液压绞车上
ii.水下拖曳阵：用于水下水听器阵的拖曳结构
iii.水下传感器阵：用于水下传感器阵的收放平台
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
工作原理：
吊放电缆吊挂水下分机入水工作，由于海流、海风的影响，吊放电缆相对海平面铅垂方向有一个偏摆角，而摆杆I、摆杆II在拉簧的作用下，始终与吊放电缆同步摆动，通过中间机构环节将摆杆I、摆杆II的摆动量传给电位器输入转轴，将摆杆的偏摆运动转换成电位器输入轴的旋转运动。通过过桥齿轮将运动传给电位器的输入轴，电位器输入轴旋转产生电压信号输出，将输出信号送到吊放平台，吊放平台根据信号随时修正吊放平台与吊放电缆的相对位置，保证吊放电缆与海平面垂直。

Claims (8)

1.一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，包括电位器组件(24)、摆杆(30)、滤水块(26)、接头(25)、紧靠机构和安装组件和连接密封结构；
所述摆杆(30)为两个，一端分别通过接头(25)与一个电位器组件(24)连接，另一端为弯钩状；电缆位于两个摆杆(30)之间，摆杆(30)对电缆形成交叉环抱式结构；两个摆杆(30)通过紧靠机构使其始终紧靠吊放电缆；
所述电位器组件(24)包括电位器(18)、过桥齿轮组件(12)、电位器齿轮(10)、齿轮轴(11)、壳体组件和连接密封结构；电位器(18)的输入轴上同轴连有电位器齿轮(10)，电位器齿轮(10)的输出与摆杆(30)固连；过桥齿轮组件(12)包括同轴连接的主动齿轮和从动齿轮，其中主动齿轮与电位器齿轮(10)啮合，输入轴齿轮与齿轮轴(11)上的齿轮啮合。
所述滤水块(26)用于过滤吊放电缆使用中附着的杂质；吊放电缆在摆动的过程中带动摆杆(30)摆动，使得电位器(18)的输入轴齿轮转动，带动齿轮轴(11)转动；齿轮轴(11)转动使得主动齿轮转动，带动电位器齿轮(10)转动，最终使得电位器(18)旋转；通过电位器(18)采集角度，通过电位器的转动角度值，得到电缆的缆位倾斜角度值。
2.如权利要求1所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述壳体组件包括压板(4)、上盖(5)、轴套(9)、第一壳体(15)和第二壳体(17)，其中上盖(5)、第一壳体(15)和第二壳体(17)三者固连，内部形成空腔室；上盖(5)上开有通孔，轴套(9)与该通孔为过盈配合；输入轴(6)与轴套(9)同轴连接且为间隙配合。
3.如权利要求2所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述三者固连的方式采用圆柱头螺钉(1)固连。
4.如权利要求1或2或3所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述连接密封结构包括平垫圈(2)、弹簧垫圈(3)、弹簧卡圈(7)、O型密封圈(8)、调整垫(13)、密封垫(14)和下密封垫(16)；平垫圈(2)和弹簧垫圈(3)位于第一圆柱头螺钉(1)和第二壳体(17)之间，弹簧卡圈(7)位于输入轴(6)的轴槽内，防止输入轴(6)轴向窜动；O型密封圈(8)对轴套(9)起密封作用；调整垫(13)和密封垫(14)位于上盖(5)和第一壳体(15)之间；下密封垫(16)位于第一壳体(15)和第二壳体(17)之间。
5.如权利要求1所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述连接组件包括安装座(27)和连接盘(28)；连接盘(28)中心处开有通孔，盘面上开有若干连接孔；盘壁径向开有条形槽，并和中心孔贯通；安装座(27)为块型件，侧壁开有U型槽开至安装座(27)中心孔；安装座(27)固连在连接盘(28)上，固连后开槽位置和通孔位置对应重合；滤水块(26)位于安装座(27)和连接盘(28)的中心孔处内。安装座和连接盘的一侧开贯通槽，用于电缆的安装。
6.如权利要求1所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述接头(25)一端套在输入轴(6)上后，通过螺钉和垫圈紧固，并通过开口销限位，另一端与摆杆(30)过盈连接。
7.如权利要求1所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述紧靠机构包括拉簧座(29)、拉簧(31)和挂钩(32)；其中拉簧座(29)和两个摆杆(30)形成三角位，杆臂上开有挂钩孔；拉簧座(29)一端与连接盘(28)过盈配合，另一端底部开有挂钩孔；拉簧(31)两端分别连有一个挂钩(32)；两端挂钩分别与拉簧座(29)和摆杆(30)连接，使得两个摆杆始终紧靠吊放电缆。
8.如权利要求1或5所述的一种吊放绞车用电缆缆位倾斜角实时测量装置，其特征在于，所述滤水块(26)套在吊放电缆上后固定在安装座(27)的孔内。
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