CN113895562A - 一种艇用声呐收放机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种艇用声呐收放机构，收放机构包括翻板组、丝杠螺母组、链条传动组、电机、快装底座；翻板组包括声呐安装座、伸缩机构；声呐主体安装在声呐安装座上，声呐安装座与伸缩机构相连；翻板组底部两侧与两组丝杠螺母组对称铰接连接；丝杠螺母组和电机分别安装在快装底座上，两组丝杠螺母组通过链条传动组与电机相连；快装底座安装在船艏上；电机和伸缩机构通过PLC自动控制，电机通过链条传动组驱动两组丝杠螺母组同步带动翻板组翻转；伸缩机构驱动声呐安装座自动伸缩。本发明无需对船艏单独设计，并实现快速拆卸安装，可根据需求，快速完成声呐的翻转、入水、出水，并实现翻转角度、入水深度在预定范围内的任意调整。

Description

一种艇用声呐收放机构

技术领域

本发明涉及一种声呐装置的收放机构，尤其涉及一种艇用声呐收放机构。

背景技术

当前正处于海洋科技、海洋经济的高速发展期，根据海洋资源开发的需求，水下探测设备成为必不可少的工具，其中水下声呐探测设备应用最为广泛。水下声呐探测设备利用声波在水中的反射回波对目标或水底进行探测成像，水下声呐探测成像的优劣除取决于设备自身的技术水平，同时其在水下的姿态、深度等也在很大程度上影响了探测成像的效果。

近年来，人工驾驶或自动驾驶的中小型水面舰艇成为海洋探测的主要工具，尤其自动驾驶无人艇成为热点，因此如何在无人舰艇上搭载全自动水下声呐释放回收装置成为必须解决的问题，此外装置的结构稳定性以及结构刚度也有较高要求。

目前现有水下声呐的收放装置根据安装位置不同可分为三大类, 分别为收纳舱安装、舷侧安装、船艏安装。此外除拖曳声呐系统可安装于船尾外，固定式水下声呐由于受到船体自身及船尾乱流扰动，探测成像效果不理想，大多不安装于船尾。

实用新型专利CN211869606U，公开了一种安装于收纳舱内的声呐升降装置，通过采用主杆伸缩、副杆折叠的结构形式，实现有限空间内声呐头的快速收放作业，由于布置在船底收纳舱中，能够有效降低整体重心，提高稳定性，虽然有效提升了作业深度，提升探潜作业效率，不占用甲板空间，不影响其他探测设备安装，但是声呐存储舱空间要求较大，且空间利用率不高，不方便维修更换，此外对于存储舱体的密封也有较高要求。底舱盖的打开也会造成船体运行的扰动，影响其高速运行。

实用新型专利CN209417293U，公开了一种高稳定性水下探测声呐，其可实现声呐安装座横向、纵向、深度姿态的适当调整，避免船体扰动对成像效果的影响，虽然具有高度的姿态稳定性，但是该方案只能固定安装于舷侧或船底，无法实现自动收放入水出水。由于布置在舷侧，会造成船体运动过程中发生偏离，并产生振动。此外对于姿态调整装置的水下防腐及密封有较高要求。

发明专利CN101811562A，公开了一种安装在艇艏甲板下的水下侧扫声纳收放装置，其通过船用电动机、减速器、不锈钢链条等组成的传动装置，带动收放杆旋转将声呐送入水下，虽然实现了自动翻转及释放功能，但由于是从船艏内向外进行90度翻转，船艏需要单独设计开槽，占用了额外空间。

发明专利CN110356513B，公开了一种无人艇用辅助声呐释放回收机构，利用回转铰链实现机构270度翻转，通过电缸组件实现深度调整释放，该机构直接布置在船艏甲板处，可将声呐完全回收至甲板上，方便维修和更换，节约仓储空间，但翻转幅度较大，在翻转过程中易造成船体的振动，影响运行，而深度释放调整结构采用电缸直接作为支撑结构，强度较弱，运行过程中长期受水压影响，导致电缸损坏。

发明内容

针对目前无人艇自动水下声呐收放装置的需求，本发明提供一种艇用声呐收放机构，其是一种安装于艇艏的全自动水下声呐收放机构，采用模块化设计，实现快速拆卸安装，并可根据需求，快速完成声呐的翻转、入水、出水，且水下声呐的翻转角度、入水深度在预定范围内可任意调整。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种艇用声呐收放机构，其特征在于，所述收放机构包括翻板组、丝杠螺母组、链条传动组、电机、快装底座；

所述翻板组包括声呐安装座、伸缩机构；声呐主体安装在所述声呐安装座上，所述声呐安装座与所述伸缩机构相连；

所述翻板组底部两侧与两组所述丝杠螺母组对称铰接连接；所述丝杠螺母组和所述电机分别安装在所述快装底座上，两组所述丝杠螺母组通过所述链条传动组与所述电机相连；所述快装底座安装在船艏上；

所述电机和所述伸缩机构通过PLC自动控制，所述电机通过所述链条传动组驱动两组所述丝杠螺母组同步带动所述翻板组翻转；所述伸缩机构驱动所述声呐安装座自动伸缩。

进一步地，所述翻板组还包括支撑滑杆、滑杆夹持座、直线轴承；所述声呐安装座与所述支撑滑杆靠近船外侧的一端相连，所述支撑滑杆上套接两个所述直线轴承，两个所述直线轴承均安装在所述翻板组底部的连接板上，所述连接板下方与所述丝杠螺母组铰接；所述伸缩机构通过所述直线轴承安装在所述连接板上；所述伸缩机构的输出端通过所述滑杆夹持座与所述支撑滑杆靠近所述声呐安装座的所述直线轴承外侧位置处固定。

进一步地，所述声呐安装座与所述支撑滑杆通过快拆结构相接。

进一步地，所述快拆结构为蝶形螺栓或快拆杆。

进一步地，所述支撑滑杆为圆柱形结构。

进一步地，所述翻板组还包括防撞橡胶，所述防撞橡胶安装在所述支撑滑杆靠近船内侧的一端。

进一步地，所述收放机构还包括阻尼缓冲器，所述阻尼缓冲器安装在船体前端，所述阻尼缓冲器前端与弧形连接件相连；所述弧形连接件内设伸缩绳，所述伸缩绳伸出所述弧形连接件与所述支撑滑杆相连；所述支撑滑杆翻转入水后，所述支撑滑杆在所述伸缩绳的牵引下卡入所述弧形连接件内。

进一步地，所述收放机构还包括两个固定连杆，在所述快装底座靠近所述船艏内侧的一端，所述固定连杆一端与所述快装底座铰接，所述固定连杆另一端与所述翻板组底部铰接，两个所述固定连杆对称设置。

进一步地，所述快装底座包括底部支架和安装板，所述安装板通过所述底部支架安装在所述船艏上，所述安装板上具有U型口，所述 U型口的开口处位于船外侧，所述翻板组在所述U型口处翻转。

进一步地，所述丝杠螺母组包括丝杠、滑块螺母，所述丝杠两端分别通过支座安装在所述快装底座上，所述丝杠一端通过所述链条传动组与所述电机相连，所述滑块螺母螺旋套接在所述丝杠上，所述滑块螺母与所述翻板组底部铰接连接；所述电机驱动所述丝杠旋转带动所述滑块螺母前后移动。

本发明的有益效果：

本发明模块化设计，结构简单，可实现探测端的快拆更换，同时其利用全自动控制，在舰艇高速运行情况下快速完成声呐的翻转、入水、出水，保证舰艇高速运行，且翻转角度、入水深度在固定范围内可任意调整。

本发明通过快装底座可将声呐直接布置安装在各种形式的无人船船艏上，快装底座可采用标准型材制作，可根据不同舰艇尺寸型号任意调整，满足不同船型的安装需求，无需对舰艇进行单独设计，且快装底座安装拆卸方便，在保证较好的力学性能及强度的情况下整体轻便。

本发明中声呐安装座还可搭载其他探测设备(如水下摄像头等)，其可为多种形式的安装座，以适应其他不同设备需求。另外，声呐安装座与支撑滑杆通过快拆结构连接，可在安全紧固的情况下实现快速拆换。

附图说明

图1为本发明艇用声呐收放机构的示意图；

图2为本发明艇用声呐收放机构的结构主视图；

图3为本发明艇用声呐收放机构的结构俯视图；

图4为本发明中声呐翻转动作示意图；

图5为本发明中翻板组结构主视图；

图6为本发明中翻板组结构俯视图；

图7为本发明中声呐(其他检测仪器)快装座示意图。

其中：1-收放机构、1.1-翻板组、1.1.1-声呐安装座、1.1.2-支撑滑杆、1.1.3-滑杆夹持座、1.1.4-电动推杆、1.1.5-防撞橡胶、1.1.6-直线轴承、1.1.7-连杆铰接座、1.2-丝杠螺母组、1.3-链条传动组、1.4-固定连杆、1.5-电机、1.6-快装底座、2-船艏、3-阻尼缓冲器、4-水下摄像头。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本发明中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。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在本发明中的具体含义。

本实施例记载了一种艇用声呐收放机构，其能将声呐直接布置安装在各种形式无人船的船艏上，无需单独设计船艏结构。

如图1所示，声呐主体通过收放机构1安装在船艏2上。

该收放机构1为连杆滑块机构，如图2和图3所示，包括翻板组 1.1、丝杠螺母组1.2、链条传动组1.3、固定连杆1.4、电机1.5、快装底座1.6。

声呐主体安装在翻板组1.1上，翻板组1.1通过底部的连接板与丝杠螺母组1.2和固定连杆1.4铰接连接。丝杠螺母组1.2、固定连杆1.4、电机1.5分别安装在快装底座1.6上。电机1.5通过链条传动组1.3驱动两组丝杠螺母组1.2同步运动，丝杠螺母组1.2带动翻板组1.1完成翻转动作。

其中，快装底座1.6通过底部支架安装在船艏2上，底部支架在满足支撑需求的情况下可针对不同形式的船艏2结构进行调整，适应性强。快装底座1.6上部为安装板，安装板上具有U型口，U型口的开口处位于船外侧，翻板组1.1在U型口处翻转。底部支架和安装板均可采用标准型材，可根据不同舰艇尺寸型号任意调整，装配组成不同的快装底座1.6，以满足不同船型的安装需求，同时该结构拆卸方便快速，快装底座1.6还可选用铝合金材质制作，不仅轻便，还具有较好的力学性能及强度。

两组丝杠螺母组1.2对称安装在安装板开口端的前后两侧，丝杠螺母组1.2中丝杠两端分别通过支座安装在快装底座1.6上，滑块螺母螺旋套接在丝杠上，滑块螺母顶端与翻板组1.1的连接板铰接连接，丝杠通过链条传动组1.3与电机1.5相连，电机1.5安装在安装板U 型口的闭口端中心处的电机安装座上。电机1.5作为动力源，通过链条传动组1.3带动两组丝杠螺母组1.2的丝杠同步转动，丝杠的旋转带动滑块螺母前后移动，进而带动翻板组1.1翻转。

本实施例中链条传动组1.3采用标准滚子链及链轮作为主要结构，链轮由主动链轮和从动链轮组成，其中主动链轮为双排轮，安装在电机1.5输出轴上，从动链轮为单排轮，安装在丝杠上，两条滚子链一端分别连接主动链轮上的两个齿轮，另一端分别与两个丝杠上的从动链轮啮合，从而电机1.5分两个方向将动力同步传递给两个丝杠。

在安装板U型口的闭口端的前后两侧，固定连杆1.4一端铰接安装在安装板上，固定连杆1.4的另一端与翻板组1.1底部的连接板铰接，且两侧的固定连杆1.4对称设置。固定连杆1.4用于支撑翻板组 1.1，两个固定连杆1.4的设置可保证翻板组1.1翻转的稳定性。

本实施例中翻板组1.1、丝杠螺母组1.2、固定连杆1.4共同组成滑块连杆机构，丝杠螺母组1.2、链条传动组1.3、固定连杆1.4、电机1.5共同构成翻转机构，收放机构1基于滑块连杆机构和翻转机构，通过丝杠旋转带动滑块螺母前后移动，实现翻板组1.1的90度翻转动作，如图4所示，即将翻板组1.1由水平位置翻转至竖直位置，从而将声呐本体立于检测位置。

本实施例在丝杠螺母组1.2上布置有接近开关，用于检测滑块螺母的起始位置及终点位置；电机1.5为变频制动电机，并配有编码器，电机1.5通过调整滑块螺母位置可任意调整翻转组1.1的翻转角度，并通过变频控制器控制电机1.5的转速，进而调整翻板组1.1的翻转速度。

翻板组1.1为声呐安装及入水深度调整的执行机构，如图5和图 6所示，翻板组1.1主要由声呐安装座1.1.1、支撑滑杆1.1.2、滑杆夹持座1.1.3、电动推杆1.1.4、直线轴承1.1.6、连杆铰接座1.1.7 组成。

两组左右设置的螺母铰接座和连杆铰接座1.1.7对称设置在翻板组1.1连接板上的前后两侧部，用于与滑块螺母和固定连杆1.4铰接连接。螺母铰接座和连杆铰接座1.1.7同时起到良好的铰接支撑作用。

声呐安装座1.1.1用于安装声呐或其他水下设备，如图7所示，声呐安装座1.1.1可设计为多种形式结构，以适应不同设备需求。声呐安装座1.1.1与支撑滑杆1.1.2的一端通过快拆结构相接，快拆结构可采用蝶形螺栓或快拆杆进行连接，以在安全紧固的情况下实现快速拆换。

支撑滑杆1.1.2为声呐的主体支撑及迎流部分，翻转时，支撑滑杆1.1.2可进出快装底座1.6的U型槽。支撑滑杆1.1.2的形状需选用适应水下情况的结构，优选地为圆柱形结构，其不会增大水的阻力，且在水压下还不会降低支撑滑杆1.1.2的强度。支撑滑杆1.1.2为中空结构，声呐等设备及收放机构所需的控制线缆可通过支撑滑杆 1.1.2杆端的开孔内藏于支撑滑杆1.1.2内，即可避免线缆之间，或与其他部件之间的缠绕，又可避免水对线缆的侵蚀，保证线缆安全，避免信号中断。

本实施例的支撑滑杆1.1.2上套接有两个直线轴承1.1.6，直线轴承1.1.6通过轴承支座与连接板相连。电动推杆1.1.4通过靠近声呐安装座1.1.1的轴承支座安装在支撑滑杆1.1.2上方。电动推杆 1.1.4输出端的鱼眼接头通过滑杆夹持座1.1.3与支撑滑杆1.1.2靠近声呐安装座1.1.1的直线轴承1.1.6外侧位置处固定。通过电动推杆1.1.4的推拉，支撑滑杆1.1.2与直线轴承1.1.6滑动配合，实现支撑滑杆1.1.2的伸出和收回。

另外，通过调整滑杆夹持座1.1.3在支撑滑杆1.1.2上的位置，可以实现声呐在不同深度范围的探测。从而利用电动推杆1.1.4可完成声呐的入水及深度调整。

在支撑滑杆1.1.2的另一端还设有防撞橡胶1.1.5，用于防止因支撑滑杆1.1.2过度伸出而损坏电动推杆1.1.4及其他主体结构。

此外，本实施例中的电动推杆1.1.4和电机1.5均可通过PLC自动控制，以精准控制翻板组1.1的翻转及收缩动作，以及精确调节声呐或其他设备的翻转角度及入水深度。电动推杆1.1.4还可采用专用控制器精准控制支撑滑杆1.1.2伸出、收回的距离，实现声呐在固定深度范围内的高低调整。另外，收放机构1的翻转及收缩动作可根据需要做复合运动，以提高动作效率，并且完全实现无人操作，满足无人舰艇需求。

为减轻该收放机构的重量，翻板组1.1底部的连接板可采用中空结构。连接板的左右两端中心分别安装轴承支座，连接板的前后两端分别安装铰接支座。

在其他实施例中，也可将电动推杆1.1.4替换为螺杆升降装置、液压缸或气动缸等伸缩机构实现伸缩功能。

另外，本实施例还可在船体前端安装阻尼缓冲器3，如图1所示，阻尼缓冲器3安装位置与支撑滑杆1.1.2竖直位置时相对应。阻尼缓冲器3前端通过万向连接器与弧形连接件相连，使得弧形连接件可相对阻尼缓冲器3在一定范围内转动。弧形连接件内设伸缩绳，伸缩绳通过伸缩结构盘绕在弧形连接件内，伸缩绳伸出弧形连接件与支撑滑杆1.1.2相连。

待支撑滑杆1.1.2翻转入水后，支撑滑杆1.1.2在翻转力及伸缩绳的牵引下卡入弧形连接件的弧形槽中，同时，伸缩绳收入弧形连接件内。在阻尼缓冲器3的支撑下，可减小并吸收水流对支撑滑杆1.1.2 造成的冲击和扰动，从而提高声呐及其他设备在水下的稳定性，降低水流冲击对支撑滑杆1.1.2翻转角度的影响，进而提高探测效果，同时，还极大地避免了因支撑滑杆1.1.2过渡翻转导致声呐及其他设备撞上船体的风险。

此外，在支撑滑杆1.1.2下端或者声呐安装座1.1.1上还可安装角度可调的前视的水下摄像头4，如图1所示，用于观察水下情况以及前视声呐工作状态，以便更清晰地了解水下情况。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种艇用声呐收放机构，其特征在于，所述收放机构(1)包括翻板组(1.1)、丝杠螺母组(1.2)、链条传动组(1.3)、电机(1.5)、快装底座(1.6)；

所述翻板组(1.1)包括声呐安装座(1.1.1)、伸缩机构；声呐主体安装在所述声呐安装座(1.1.1)上，所述声呐安装座(1.1.1)与所述伸缩机构相连；

所述翻板组(1.1)底部两侧与两组所述丝杠螺母组(1.2)对称铰接连接；所述丝杠螺母组(1.2)和所述电机(1.5)分别安装在所述快装底座(1.6)上，两组所述丝杠螺母组(1.2)通过所述链条传动组(1.3)与所述电机(1.5)相连；所述快装底座(1.6)安装在船艏(2)上；

所述电机(1.5)和所述伸缩机构通过PLC自动控制，所述电机(1.5)通过所述链条传动组(1.3)驱动两组所述丝杠螺母组(1.2)同步带动所述翻板组(1.1)翻转；所述伸缩机构驱动所述声呐安装座(1.1.1)自动伸缩。

2.根据权利要求1所述的艇用声呐收放机构，其特征在于其特征在于，所述翻板组(1.1)还包括支撑滑杆(1.1.2)、滑杆夹持座(1.1.3)、直线轴承(1.1.6)；所述声呐安装座(1.1.1)与所述支撑滑杆(1.1.2)靠近船外侧的一端相连，所述支撑滑杆(1.1.2)上套接两个所述直线轴承(1.1.6)，两个所述直线轴承(1.1.6)均安装在所述翻板组(1.1)底部的连接板上，所述连接板下方与所述丝杠螺母组(1.2)铰接；所述伸缩机构通过所述直线轴承(1.1.6)安装在所述连接板上；所述伸缩机构的输出端通过所述滑杆夹持座(1.1.3)与所述支撑滑杆(1.1.2)靠近所述声呐安装座(1.1.1)的所述直线轴承(1.1.6)外侧位置处固定。

3.根据权利要求2所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述声呐安装座(1.1.1)与所述支撑滑杆(1.1.2)通过快拆结构相接。

4.根据权利要求3所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述快拆结构为蝶形螺栓或快拆杆。

5.根据权利要求2所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述支撑滑杆(1.1.2)为圆柱形结构。

6.根据权利要求2所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述翻板组(1.1)还包括防撞橡胶(1.1.5)，所述防撞橡胶(1.1.5)安装在所述支撑滑杆(1.1.2)靠近船内侧的一端。

7.根据权利要求2所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述收放机构(1)还包括阻尼缓冲器(3)，所述阻尼缓冲器(3)安装在船体前端，所述阻尼缓冲器(3)前端与弧形连接件相连；所述弧形连接件内设伸缩绳，所述伸缩绳伸出所述弧形连接件与所述支撑滑杆(1.1.2)相连；所述支撑滑杆(1.1.2)翻转入水后，所述支撑滑杆(1.1.2)在所述伸缩绳的牵引下卡入所述弧形连接件内。

8.根据权利要求1所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述收放机构(1)还包括两个固定连杆(1.4)，在所述快装底座(1.6)靠近所述船艏(2)内侧的一端，所述固定连杆(1.4)一端与所述快装底座(1.6)铰接，所述固定连杆(1.4)另一端与所述翻板组(1.1)底部铰接，两个所述固定连杆(1.4)对称设置。

9.根据权利要求1所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述快装底座(1.6)包括底部支架和安装板，所述安装板通过所述底部支架安装在所述船艏(2)上，所述安装板上具有U型口，所述U型口的开口处位于船外侧，所述翻板组(1.1)在所述U型口处翻转。

10.根据权利要求1所述的艇用声呐收放机构，其特征在于，所述丝杠螺母组(1.2)包括丝杠、滑块螺母，所述丝杠两端分别通过支座安装在所述快装底座(1.6)上，所述丝杠一端通过所述链条传动组(1.3)与所述电机(1.5)相连，所述滑块螺母螺旋套接在所述丝杠上，所述滑块螺母与所述翻板组(1.1)底部铰接连接；所述电机(1.5)驱动所述丝杠旋转带动所述滑块螺母前后移动。

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