CN113511604B - 一种rov绞车线缆辅助牵引装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，包括支撑架、电机和挤压轮对，支撑架包括外固定框架和多个内滑动框架，挤压轮对包括两个挤压轮，每个挤压轮均包括挤压轮轴及旋转轮，每个挤压轮轴分别固定安装在一个内滑动框架上；挤压轮对的两个旋转轮之间存在空隙，以用于夹住线缆；每个内滑动框架分别滑动安装在外固定框架上；至少一个旋转轮通过电机驱动进行旋转，从而带动被两个旋转轮夹住的线缆移动。本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置，可安装在绞车和ROV之间后，通过电机的扭矩或转速的调节，辅助实现对整个辅助牵引装置恒扭矩或恒转速的牵引力调节设置，从而避免绞车线缆出现排列不整齐，松圈甚至发生陷缆等问题。

Description

一种ROV绞车线缆辅助牵引装置
技术领域
本发明属于遥控无人潜水器领域，更具体地，涉及一种ROV绞车线缆辅助牵引装置。
背景技术
ROV(Remote Operated Vehicle,遥控无人潜水器)是用于水下观察、检查和施工的水下机器人。ROV的功能多种多样，不同类型的ROV用于执行不同的任务，被广泛应用于军队、海岸警卫、海事、海关、核电、水电、海洋石油、渔业、海上救助、管线探测和海洋科学研究等各个领域。
目前ROV的释放与回收一般有两种途径，一种是由操作人员直接放置水中，其线缆存储装置仅负责收、放线缆，而不负责ROV的牵引等动作；另一种是在船上使用时，由船用绞车牵引ROV的释放与回收，确保ROV所携带线缆的长度合适。
但是以上两种方式均存在一定的不足。第一种方案仅适合岸边操作，而另一种方案，在船上操作时，需通过绳索吊钩等方式进行ROV的布放，操作复杂且存在一定的安全隐患。而仅通过绞车进行布放回收时，由于绞车的收放速度和力直接作用于ROV，使得ROV在水中的姿态容易被干扰，若想避免干扰，则绞车与ROV之间的线缆必须处于自由状态，而此时绞车线缆会出现排列不整齐，松圈甚至发生陷缆等问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其目的在于解决手动布放ROV时操作复杂，安全隐患大的问题以及绞车直接牵引时带来ROV姿态影响或绞车线缆松圈、排列不整齐甚至陷缆等问题。具有安装、维护简单，适应性改造能力强，现场操作简便等优点。可适应线缆的垂向和侧向两种安装方式，根据牵引力的设计需求进行匹配设计，线缆直径适用范围广并可补偿线缆粗细均匀性的差异问题，还具有动态力反馈系统，确保挤压力满足设计要求。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，包括支撑架、电机和挤压轮对，所述支撑架包括外固定框架和多个内滑动框架，所述挤压轮对包括两个挤压轮，其中：
所述电机固定安装在所述外固定框架上；
每个所述挤压轮均包括挤压轮轴及可转动安装在所述挤压轮轴上的旋转轮，每个所述挤压轮轴分别固定安装在一个所述内滑动框架上；
所述挤压轮对的两个所述旋转轮之间存在空隙，以用于夹住线缆；
每个所述内滑动框架分别滑动安装在所述外固定框架上，以用于调整两个所述旋转轮之间的空隙，从而适应不同缆径的线缆；
至少一个所述旋转轮通过所述电机驱动进行旋转，从而带动被两个所述旋转轮夹住的线缆移动。
优选地，还包括自适应压紧力调节装置，所述自适应压紧力调节装置包括导向套、滑块和压缩弹簧，所述导向套安装在所述外固定框架上，所述滑块滑动安装在所述导向套内，所述压缩弹簧位于所述导向套和所述滑块之间，以施加弹力在所述滑块上，从而使所述滑块压在所述内滑动框架上。
优选地，所述压缩弹簧与所述导向套之间还设置有压力传感器，所述压缩弹簧的一端抵靠在所述压力传感器上，调节螺栓穿过所述导向套后抵靠在所述压力传感器上，以调整所述压缩弹簧的预紧力。
优选地，所述外固定框架上设置有导向槽，所述导向槽的纵向与所述挤压轮轴的轴向垂直所这内滑动框架的外侧设置有限位滑块，所述限位滑块伸入所述导向槽内，以便于所述内滑动框架沿着该导向槽的纵向移动。
优选地，所述外固定框架的侧壁上设置有缺口，以便于线缆进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述支撑座还包括上线缆限位架，所述上线缆限位架由两个可拆卸连接在一起的限位支架连接而成，并且所述上线缆限位架对应安装在所述外固定框架的缺口处，所述上线缆限位架上设置有通孔A，以便于被两个所述旋转轮夹住的线缆穿过该上线缆限位架。
优选地，所述外固定框架的侧壁上设置有缺口，以便于线缆进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述下线缆限位架共有两块并且它们分别可拆卸安装在所述外固定框架的缺口处。
优选地，第一定位螺栓穿过所述外固定框架后螺纹连接在所述内滑动框架上，通过拧动第一定位螺栓可带动所述内滑动框架移动；第二定位螺栓穿过所述外固定框架后抵靠在所述内滑动框架上，以用于限制所述内滑动框架的位移。
优选地，所述外固定框架上设置有通孔B，以便于线缆从该通孔内穿过后被挤压轮对夹住。
优选地，所述旋转轮包括端盖和橡胶圈，所述端盖可转动安装在所述挤压轮轴上，并且所述端盖上设置有环形槽，所述橡胶圈套装在所述端盖的环形槽内。
优选地，所述电机连接齿轮轴，所述挤压轮轴上可转动安装有与该齿轮轴啮合的从动齿轮，所述挤压轮轴上的齿轮与所述旋转轮固定在一起。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置，可安装在绞车和ROV之间后，通过电机的扭矩或转速的调节，辅助实现恒扭矩或恒转速的牵引力调节设置，从而避免绞车线缆出现排列不整齐，松圈甚至发生陷缆等问题。
2)本发明的自适应压紧力调节装置主要通过调节内滑动框架的横向位移，达到调节旋转轮挤压力的目的，同时可以通过弹性缓冲，适应线缆局部的不均匀性。
3)本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置，通过可替换橡胶圈及可移动内滑动框架，可实现对不同缆径的ROV线缆的牵引作用。
4)本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置，通过自适应压紧力调节装置，实现对挤压轮挤压力的精确控制，同时利用弹性元件的位移补偿作用，实现对线缆粗细均匀性不同等问题的适应性。
5)本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置，具有垂直和侧向两种安装方式，可以满足不同的设计需要，同时由于具有侧向安装的便利性，因此在试验现场无论是对ROV还是绞车进行维修、安装时，可以在不拆卸两端接头的前提下，对线缆直接拆装，增强了试验系统维修、安装的便利性。
附图说明
图1和图2为本发明的ROV绞车线缆辅助牵引装置在不同视角下的总装配示意图；
图3为本发明中自适应压紧力调节装置的示意图；
图4为本发明中挤压轮的立体示意图；
图5为本发明中挤压轮的剖视图；
图6为本发明中上线缆限位架示意图；
图7为本发明中内滑动框架示意图；
图8为本发明中外固定框架示意图；
图9为本发明中驱动轴示意图；
图10为本发明中下线缆限位架示意图。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图10，一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，包括支撑架、电机11 和挤压轮对，所述支撑架包括外固定框架6和多个内滑动框架5，所述挤压轮对包括两个挤压轮2，其中：
外固定框架6作为本辅助牵引装置的安装基础，起到主要的支撑、安装及定位导向作用。
所述电机11固定安装在所述外固定框架6上。
每个所述挤压轮2均包括挤压轮轴18及可转动安装在所述挤压轮轴18上的旋转轮，每个所述挤压轮轴18分别固定安装在一个所述内滑动框架5上。
所述电机11连接齿轮轴7，该齿轮轴7具有轴体34和主动齿轮35，所述挤压轮轴18上可转动安装有与该齿轮轴7啮合的从动齿轮，该从动齿轮优选与其中一侧的端盖一体成型，以通过齿轮传动的方式使旋转轮运转。齿轮轴7与电机11之间采用键36连接的方式进行固定。齿轮轴7连接电机11与旋转轮，起到减速和扭矩传递的作用。
所述挤压轮对的两个所述旋转轮之间存在空隙，以用于夹住线缆4。
每个所述内滑动框架5分别滑动安装在所述外固定框架6上，以用于调整两个所述旋转轮之间的空隙，从而适应不同缆径的线缆4；内滑动框架5作为旋转轮的安装框架以及旋转轮整体移动的滑动框架和压力调节的主要受力结构。
所述挤压轮2优选为两对，四个挤压轮2在同一安装平面内，轴心位于矩形的四个角点。
至少一个所述旋转轮通过所述电机11驱动进行旋转，从而带动被两个所述旋转轮夹住的线缆4移动。也可通过两个电机11来分别驱动挤压轮对的这两个旋转轮反向旋转，这样可以产生更大的动力。
所述旋转轮包括端盖和橡胶圈12，所述端盖可转动安装在所述挤压轮轴18 上，并且所述端盖上设置有环形槽，所述橡胶圈12套装在所述端盖的环形槽内。通过可替换的橡胶圈12及可移动的内滑动框架5，可实现对不同缆径的线缆4 的牵引作用。旋转轮包括两个带锥面端盖，分别为第一带锥面端盖19和第一带锥面端盖20，旋转轮上的环形槽由这两个带锥面端盖连接在一起形成，橡胶圈 12的外侧有沟槽，更换橡胶圈12可适应不同缆径的线缆4，各部分之间通过螺栓连接并压紧。挤压轮对的旋转轮作为线缆牵引的主要传送件，通过橡胶圈12 上的沟槽的变化可以适应不同线缆的缆径，同时还可减小线缆的磨损。
该外固定框架6可根据绞车及线缆4的出缆方向附加定位块和基座，以与电机11进行整体连接。
进一步，所述挤压轮对具有两对，则共有四个挤压轮2，这四个挤压轮2 的中心线呈矩形布置。
进一步，还包括自适应压紧力调节装置1，所述自适应压紧力调节装置1 包括导向套15、滑块16和压缩弹簧17，所述导向套15安装在所述外固定框架 6上，所述滑块16滑动安装在所述导向套15内，所述压缩弹簧17位于所述导向套15和所述滑块16之间，以施加弹力在所述滑块16上，从而使所述滑块 16压在所述内滑动框架5上，压缩弹簧17可以通过滑块16施力在内滑动框架 5上，则内滑动框架5的位置可弹性调节，便于旋转轮对线缆4的粗细不均匀性做出自适应补偿。所述自适应压紧力调节装置1与外固定框架6优选通过螺栓连接。自适应压紧力调节装置1主要通过调节内滑动框架5的横向位移，达到调节挤压轮对的挤压力的目的，同时可以通过弹性缓冲，适应线缆4的局部的不均匀性
进一步，所述压缩弹簧17与所述导向套15之间还设置有压力传感器13，所述压缩弹簧17的一端抵靠在所述压力传感器13上，调节螺栓14穿过所述导向套15后抵靠在所述压力传感器13上，以调整所述压缩弹簧17的预紧力。通过拧动调整螺栓，控制压缩弹簧17的压缩量以控制预紧力，力传感器可检测实时压紧力。调节螺栓14上还连接有防松螺母，可锁定调节螺栓14，防止调节螺栓14松动。
进一步，所述外固定框架6上设置有导向槽29，所述导向槽29的纵向与所述挤压轮轴18的轴向垂直所这内滑动框架5的外侧设置有限位滑块26，所述限位滑块26伸入所述导向槽29内，以便于所述内滑动框架5沿着该导向槽 29的纵向移动。在内滑动框架5上的其它部分也还设置有辅助滑块28，可在外固定框架6上的槽道内滑动。所述内滑动框架5具有限位滑块26、辅助滑块28、左滑动框架24、右滑动框架25和下滑动框架27等，各部分之间通过凹槽和销进行定位，相互之间通过螺栓进行连接。内滑动框架5内部与挤压轮2和驱动轴构成整体，外部通过辅助滑块28和限位滑块26与外固定框架6的槽道和导向槽29滑动连接，仅可沿一个方向移动。
进一步，所述外固定框架6的侧壁上设置有缺口，以便于线缆4进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述支撑座还包括上线缆限位架3，所述上线缆限位架3由两个可拆卸连接在一起的限位支架连接而成，两个限位支架分别为左上支架22和右上支架23，并且所述上线缆限位架3对应安装在所述外固定框架6 的缺口处，所述上线缆限位架3上设置有通孔A，以便于被两个所述旋转轮夹住的线缆穿过该上线缆限位架3。所述上线缆限位架3采用分体式设计，左右两部分通过限位槽进行对接，中间加装分体式尼龙护套21，以保护线缆。线缆从侧面安装时，可直接将上线缆限位架3进行拆分，而不需对辅助牵引装置整体进行拆装。上线缆限位架3通过螺栓与外固定框架6相连接。优选地，该通孔A正对着两个旋转轮之间的空隙，以便于穿线，从图中看是位于空隙的正上方。
进一步，所述外固定框架6的侧壁上设置有缺口，以便于线缆4进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述下线缆限位架共有两块，分别为第一下线缆限位架8和第二下线缆限位架9，并且它们分别可拆卸安装在所述外固定框架6的缺口处。所述外固定框架6采用分体式设计，由四个侧支撑板31、一个下连接板32以及内滑动框架位置调节板30和自适应压紧力调节装置固定板33组成。各部分之间通过凹槽和销进行定位，相互之间通过螺栓进行连接。两块下线缆限位架分别位于外框架两侧，通过螺栓与外固定框架6进行固定。每个下线缆限位架分为金属基体38和尼龙接触体37两部分，二者之间通过螺栓进行连接。金属基体38可以进一步保证外固定框架6整体的刚性，尼龙接触体37则进一步保护线缆4不会损伤。
上线缆限位架、下线缆限位架主要保证线缆在意外收到冲击或者位移较大时不会脱离挤压轮对的间隙。
进一步，第一定位螺栓穿过所述外固定框架6后螺纹连接在所述内滑动框架5上，通过拧动第一定位螺栓可带动所述内滑动框架5移动；第二定位螺栓 10穿过所述外固定框架6后抵靠在所述内滑动框架5上，以用于限制所述内滑动框架5的位移。本发明中，第一定位螺栓可设置两颗，第二定位螺栓10可设置四颗。上下两颗第一定位螺栓拉动内滑动框架5向外移动，其余四颗第二定位螺栓10产生推力限制内滑动框架5向外移动。通过第一定位螺栓和第二定位螺栓10之间的相互作用力，确保内滑动框架5停止在滑到内预定的任意位置。
进一步，所述外固定框架6上设置有通孔B，以便于线缆4从该通孔内穿过后被挤压轮对夹住。优选地，该通孔B正对着两个旋转轮之间的空隙以及正对着通孔A，以便于穿线。从图中看，该通孔B位于空隙的正下方，则线缆4 可从通孔B进入该辅助牵引装置，经过挤压轮对的两个旋转轮之间的空隙后再从通孔A中穿出，即可完成从下往上的穿线。
以下简要说明ROV绞车线缆辅助牵引装置的使用过程：
外固定框架6与电机11整体固定在安装基座(图中未示出)上，根据ROV 匹配的线缆4的直径选择合适沟槽尺寸的橡胶圈12，将挤压轮2整体拼装完成，并依据辅助牵引装置的整体装配图安装完毕。
线缆4装入的方式有两种：
1)拧动内滑动框架5上的第一定位螺栓，使内滑动框架5外移，使得两侧挤压轮2之间具有合适的间隙，将4由底部的通孔B向上穿出，直至由上线缆限位架3上的通孔A穿出，将线缆4调整至挤压轮2的橡胶圈12的沟槽中心位置后，调整内滑动框架5上的第一定位螺栓将内滑动框架5移动至合适位置，使旋转轮与线缆4接触，让线缆4位于上线缆限位架3的中心，通过第一定位螺栓和第二定位螺栓10的配合锁紧内滑动框架5。拧动自适应压紧力调节装置 1的调节螺栓14，观测压力传感器13读数，依据牵引力要求，匹配相应的压紧力，压力传感器13读数至预定值时，通过防松螺母锁紧调节螺栓14，电机11 运转，线缆4完成相应的收放动作，辅助实现对恒扭矩或恒转速的牵引力调节设置。
2)对于线缆4无法从下端的通孔B穿入的情况，则拆开下线缆限位架和上线缆限位架3，拧动内滑动框架5上的第一定位螺栓，使内滑动框架5外移，使得两侧挤压轮2之间具有合适的间隙，将线缆4由辅助牵引装置的侧面穿入两个旋转轮之间的空隙并向上穿出，复装下线缆限位架和上线缆限位架3，并使线缆4从上线缆限位架3的通孔A穿出，将线缆4调整至挤压轮2的橡胶圈 12的沟槽中心位置后，调整内滑动框架5上的第一定位螺栓将内滑动框架5移动至合适位置，使旋转轮与线缆4接触，让线缆4位于上线缆限位架3的中心，通过第一定位螺栓和第二定位螺栓10的配合锁紧内滑动框架5。拧动自适应压紧力调节装置1的调节螺栓14，观测压力传感器13读数，依据牵引力要求，匹配相应的压紧力，压力传感器13读数至预定值时，通过防松螺母锁紧调节螺栓14，电机11运转，线缆4完成相应的收放动作，辅助实现对恒扭矩或恒转速的牵引力调节设置，
应理解，以上为本实施例的不同特征的许多不同的实施例或例子。以上描述的构件与安排的特定例子，以简化说明实施例。当然，这些仅仅是例子而不是用以限制具体的实施方式，举例来说，元件尺寸并不限于所揭露的范围或数值，而可依制程条件和/或装置所需的性质而定。
再者，在说明中，第一特征形成在第二特征的上方或之上，这可能包含第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施例，这也可能包含额外特征可能形成在插入第一特征与第二特征的实施例，这使得第一特征与第二特征可能没有直接接触，为了简单与清楚说明，可依不同比例任意绘制各种特征。
再者，在此可能会使用空间相对用语，例如“底下”、“下方”、“较低”、“上方”、“较高”等等，以方便说明如附图所绘示的一元件或一特征与另一(另一些)元件或特征的关系。
这些空间上相对的用语除了涵盖在附图中所绘示的方向，也欲涵盖装置在使用或操作中不同的方向。设备可能以不同方式定位(例如旋转90度或在其他方位上)，而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。
本领域的技术人员容易理解，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 (8)

1.一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，包括支撑架、电机和挤压轮对，所述支撑架包括外固定框架和多个内滑动框架，所述挤压轮对包括两个挤压轮，其中：
所述电机固定安装在所述外固定框架上；
每个所述挤压轮均包括挤压轮轴及可转动安装在所述挤压轮轴上的旋转轮，每个所述挤压轮轴分别固定安装在一个所述内滑动框架上；
所述挤压轮对的两个所述旋转轮之间存在空隙，以用于夹住线缆；
每个所述内滑动框架分别滑动安装在所述外固定框架上，以用于调整两个所述旋转轮之间的空隙，从而适应不同缆径的线缆；
至少一个所述旋转轮通过所述电机驱动进行旋转，从而带动被两个所述旋转轮夹住的线缆移动；
还包括自适应压紧力调节装置，所述自适应压紧力调节装置包括导向套、滑块和压缩弹簧，所述导向套安装在所述外固定框架上，所述滑块滑动安装在所述导向套内，所述压缩弹簧位于所述导向套和所述滑块之间，以施加弹力在所述滑块上，从而使所述滑块压在一个所述内滑动框架上；
第一定位螺栓穿过所述外固定框架后螺纹连接在另一个所述内滑动框架上，通过拧动第一定位螺栓可带动另一个所述内滑动框架移动；第二定位螺栓穿过所述外固定框架后抵靠在另一个所述内滑动框架上，以用于限制另一个所述内滑动框架的位移。
2.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述压缩弹簧与所述导向套之间还设置有压力传感器，所述压缩弹簧的一端抵靠在所述压力传感器上，调节螺栓穿过所述导向套后抵靠在所述压力传感器上，以调整所述压缩弹簧的预紧力。
3.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述外固定框架上设置有导向槽，所述导向槽的纵向与所述挤压轮轴的轴向垂直所这内滑动框架的外侧设置有限位滑块，所述限位滑块伸入所述导向槽内，以便于所述内滑动框架沿着该导向槽的纵向移动。
4.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述外固定框架的侧壁上设置有缺口，以便于线缆进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述支撑架还包括上线缆限位架，所述上线缆限位架由两个可拆卸连接在一起的限位支架连接而成，并且所述上线缆限位架对应安装在所述外固定框架的缺口处，所述上线缆限位架上设置有通孔A，以便于被两个所述旋转轮夹住的线缆穿过该上线缆限位架。
5.根据权利要求4所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述外固定框架的侧壁上设置有缺口，以便于线缆进入两个所述旋转轮之间的空隙，所述支撑架还包括下线缆限位架，所述下线缆限位架共有两块并且它们分别可拆卸安装在所述外固定框架的缺口处。
6.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述外固定框架上设置有通孔B，以便于线缆从该通孔内穿过后被挤压轮对夹住。
7.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述旋转轮包括端盖和橡胶圈，所述端盖可转动安装在所述挤压轮轴上，并且所述端盖上设置有环形槽，所述橡胶圈套装在所述端盖的环形槽内。
8.根据权利要求1所述的一种ROV绞车线缆辅助牵引装置，其特征在于，所述电机连接齿轮轴，所述挤压轮轴上可转动安装有与该齿轮轴啮合的从动齿轮，所述挤压轮轴上的齿轮与所述旋转轮固定在一起。
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