CN114152901A - 近海底磁力梯度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海洋磁力测量领域，特别是一种近海底磁力梯度测量装置。包括液压缆车和传感器释放机构，液压缆车和传感器释放机构之间通过油缆连接；所述传感器释放机构包括限位器、传感器释放舱，传感器释放舱呈圆筒状，传感器释放舱的前端为传感器释放端，传感器释放端呈喇叭状，传感器释放端还有释放舱锁，传感器释放舱内设有数个沿轴向排列的传感器，传感器的顶部表面间隔固定有至少两个穿缆环，油缆依次穿过各传感器顶部的穿缆环，油缆的末端固定有限位块，限位块的尺寸大于穿缆环的环孔径。其实现了多个串联的传感器的释放和回收，大大降低了潜航器对传感器的干扰，实现了多个传感器串联的梯度测量，提高了近海底磁力梯度测量的精度。

Description

近海底磁力梯度测量装置

技术领域

本发明涉及海洋磁力测量领域，特别是一种适用于深水潜器的近海底磁力梯度测量装置。

背景技术

测量磁场在空间的变化率成为磁场梯度测量，在生产实际中应用的有垂直梯度测量与水平梯度测量两种，磁力梯度测量一般采用多探头串联的方式进行。海洋磁力测量多采用船载拖曳式测量，为减少船体设备对磁力设备的干扰，拖曳缆的长度一般为船长的3-6倍。

目前，近海底磁力测量主要采用定点式和走航式两种测量方法，其中定点式测量多为磁力日变观测潜标或着陆器，走航式测量采用潜航器搭载的方式进行。但是，由于水下走航式磁力测量多采用潜器固定安装的方式，例如潜龙系列潜器中，将测量探头安装在潜器的尾部。该种方式相对拖曳式传感器距离潜器近，测量时潜器对传感器的干扰较大，且现有的水下绞车无法实现多传感器的释放回收，导致无法实现多探头串联的梯度测量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种近海底磁力梯度测量装置，其实现了多个串联的传感器的释放和回收，大大降低了潜航器对传感器的干扰，实现了多个传感器串联的梯度测量，提高了近海底磁力梯度测量的精度。

本发明的技术方案是：一种近海底磁力梯度测量装置，包括框架，其中，还包括液压缆车和传感器释放机构，液压缆车和传感器释放机构均设置在框架上，液压缆车和传感器释放机构之间通过油缆连接；

所述传感器释放机构包括限位器、传感器释放舱、传感器推出液压缸、释放舱锁，传感器释放舱呈圆筒状，传感器释放舱的前端为传感器释放端，传感器释放端呈喇叭状，传感器释放端还有释放舱锁，传感器释放舱内设有数个沿轴向排列的传感器，传感器的顶部表面间隔固定有至少两个穿缆环，油缆依次穿过各传感器顶部的穿缆环，油缆的末端固定有限位块，限位块的尺寸大于穿缆环的环孔径；

所述传感器释放舱的顶部表面沿其轴向设有条形孔，穿缆环位于条形孔内，且穿缆环的下部在条形孔内滑动，传感器释放舱的外壁固定有传感器推出液压缸，传感器推出液压缸的活塞杆朝向传感器释放舱的后端，传感器推出液压缸的后端固定有推杆，推杆位于传感器顶部固定的穿缆环的后侧；

所述油缆上固定有数个限位器，限位器包括锁紧部、锁销和限位器主体，限位器主体呈圆柱形，其两端分别固定连接锁紧部，限位器主体内设有锁销；

所述限位器主体包括圆柱形的固定套，固定套的轴向两端分别固定有与油缆连接的螺纹接头，固定套的轴向两侧端面均间隔设置数个螺纹孔Ⅱ，固定套的尺寸小于穿缆环的环孔径；

所述固定套的中心设有通孔，通孔的两端分别与螺纹接头连通，固定套内沿其径向间隔设有数个锁销通孔，锁销滑动设置锁销通孔内，锁销通孔的一端与通孔连通，另一端与固定套环形外侧壁的开口连通，当锁销的端部伸出锁销通孔并高于固定套外侧壁时，两侧带有伸出的锁销的固定套的尺寸大于穿缆环的环孔径。

本发明中，所述锁销朝向通孔的一侧固定有推板，推板直接与通孔内的液压油接触，锁销的外侧缠绕有弹簧，弹簧的一端与推板固定连接，固定套环形外侧壁上的开口的尺寸大于锁销的直径，并小于弹簧的直径。

所述液压缆车和传感器释放舱均固定位于框架的前端，框架的后端设有两个导向滑轮，液压缆车上的油缆分别通过两个导向滑轮后与传感器释放舱连接，导向滑轮起到了导向作用。

所述释放舱锁呈杆状，其一端与液压缸连接，另一端伸入传感器释放舱内，对传感器释放舱内的传感器起到了阻挡作用。

当传感器释放舱内设有n个传感器时，对应的油缆上设有n-1个限位器，各限位器分别与二级传感器至n级传感器一一对应。

所述固定套的轴向端部的锁紧部均由两个锁紧块组合而成，锁紧块上设有数个螺纹孔Ⅰ，连接螺纹依次穿过螺纹孔Ⅰ和固定套端部的螺纹孔Ⅱ，实现锁紧部和限位器主体之间的固定连接，锁紧块的内部设有固定槽和油缆通槽，固定槽位于油缆通槽的外侧，且固定槽与油缆通槽连通，两锁紧块组合后，两固定槽形成与液压油缆的锁紧端配合的固定孔，两油缆通槽组成圆柱形的油缆通孔。

所述液压绞车包括绞盘、液压马达、排揽器、滑环，液压绞车的转动轴两端分别固定有绞盘，一侧绞盘外侧的支撑架上设有液压马达，另一侧绞盘外侧的支撑架上固定有滑环，滑环上设有电子水密插接件，绞盘的前方设有排揽器。

所述框架的顶部固定有潜器对接桩，潜器对接桩与潜航器连接，框架上还固定有液压对接面板，液压马达通过液压管与液压对接面板连接，滑环上的油缆液压接口通过液压管与液压对接面板连接，传感器推出液压缸通过液压管与液压对接面板连接。

本发明的有益效果是：

(1)通过液压绞车，实现了多传感器的梯度测量，通过油缆将各传感器释放至近海底位置，因此测量过程中各传感器与潜器之间的距离较大，大大降低了潜器对传感器的干扰，提高了近海底磁力梯度测量精度；

(2)通过传感器释放机构，实现了多个传感器之间的串联释放和回收；

(3)油缆内的油液既可以起到油缆的隔水保护作用，还可以通过控制油液的压力，对限位器进行驱动控制，从而实现了多个串联传感器的释放。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的俯视结构示意图；

图3是液压绞车一端的结构示意图；

图4是液压绞车另一端的结构示意图；

图5是传感器释放机构的立体结构示意图；

图6是传感器释放舱的结构示意图；

图7是传感器的结构示意图；

图8是本发明的结构示意图；

图9是限位器主体的结构示意图；

图10是限位器主体的内部结构示意图；

图11是锁销的结构示意图；

图12是锁紧块与限位器主体的安装结构示意图；

图13是锁紧块的俯视结构示意图；

图14是锁紧块的仰视结构示意图。。

图中：1框架；2液压绞车；201绞盘；202液压马达；203排揽器；204滑环；205油缆液压接口；206电子水密插接件；3限位器；301锁紧部；302固定槽；303油缆通槽；304螺纹孔Ⅰ；305锁紧块；306锁销；307限位器主体；308固定套；309螺纹孔Ⅱ；310螺纹接头； 311通孔；312锁销通孔；313弹簧；314推板；4潜器对接桩；5液压对接面板；6传感器释放舱；7传感器推出液压缸；701活塞杆；702推杆；8释放舱锁；9导向滑轮；10油缆；11 穿缆环；12限位块；13条形孔；14传感器。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

如图1和图2所示，本发明所述的近海底磁力梯度测量装置包括框架1、液压缆车2和传感器释放机构，液压缆车2和传感器释放机构均设置在框架1上。框架1的顶部固定有潜器对接桩4，该装置通过潜器对接桩4与潜航器连接。框架1上还固定有液压对接面板5，通过液压对接面板5，实现了由潜航器对该装置提供液压动力。液压缆车2和传感器释放机构之间通过油缆连接。

如图3和图4所示，液压绞车2包括绞盘201、液压马达202、排揽器203、滑环204，液压绞车2的转动轴两端分别固定有绞盘201，一侧绞盘外侧的支撑架上设有液压马达202，液压马达202的液压管与液压对接面板5连接，液压马达202通过液压对接面板5与潜航器对接，由潜航器为液压马达提供动力。另一侧绞盘外侧的支撑架上固定有滑环204，滑环204上的油缆液压接口205通过液压管与液压对接面板5连接，由潜航器为油缆提供液压油，同时滑环204上还设有电子水密插接件206，通过电子水密接插件206、绞车滑环、及油缆对传感器通电，实现传感器与潜航器间的通讯，该方式只能实现与最后一级即第N级传感器的实时通讯，其他传感器可通过在油缆中特定位置添加无线通讯组件或数据自容储存的方式进行工作。绞盘201的前方设有排揽器203，排揽器203用于控制缆绳的缠绕方向，使缆绳更好的缠绕的设备。

排揽器203包括两侧的支架、导向杆、螺杆和排缆架，两支架之间通过导向杆和螺杆连接，螺杆位于导向杆的上方，排缆架的底端与导向杆滑动连接，排缆架的中部与螺杆之间呈呈螺纹连接，排缆架的顶端设有缆绳导向孔，油缆穿过该缆绳导向孔。螺杆通过链条和与绞盘固定连接的齿轮传动连接。当液压绞车2动作时，液压马达202带动转动轴和两端的绞盘 201转动，实现了油缆的释放或收揽。收放油缆的过程中，通过绞盘与螺杆之间的传动连接，绞盘转动过程中带动螺杆转动。排揽架通过与螺杆之间的螺杆连接，同时在导向杆的导向作用，也会沿着螺杆的轴向往复移动，从而控制油缆的缠绕方向。

如图5至图7所示，传感器释放机构包括限位器3、传感器释放舱6、传感器推出液压缸 7、释放舱锁8。传感器释放舱6呈圆筒状，其固定在框架1上。本实施例中，液压缆车2和传感器释放舱6均位于框架1的前端，框架1的后端设有两个导向滑轮9，液压缆车上的油缆分别通过两个导向滑轮9后与传感器释放舱连接，导向滑轮9起到了导向作用。

传感器释放舱6的前端为传感器释放端，传感器释放端呈喇叭状，便于传感器的释放和回收。同时传感器释放端还有释放舱锁8，释放舱锁8呈杆状，其一端与液压缸连接，另一端伸入传感器释放舱内，对传感器释放舱内的传感器起到了阻挡作用。

传感器释放舱6内设有数个沿轴向排列的传感器14，其中靠近传感器释放端的传感器为一级传感器，之后的传感器依次为二级传感器、三级传感器……n级传感器。如图7所示，传感器14的顶部表面间隔固定有至少两个穿缆环11，油缆10依次穿过各传感器顶部的穿缆环11，同时油缆10的末端固定有限位块12，限位块12的尺寸大于穿缆环11的环孔径，从而防止穿缆环11从油缆10上脱落，保证穿缆环能够始终套在油缆上。

传感器释放舱5的顶部表面沿其轴向设有条形孔13，穿缆环11均位于条形孔13内，且穿缆环11的下部可以在条形孔13内滑动。当穿缆环11在条形孔13内移动时，与该穿缆环固定的传感器14在传感器释放舱6内移动。传感器释放舱6的外壁固定有传感器推出液压缸7，传感器推出液压缸7的缸体与传感器释放舱6的外部固定连接，传感器推出液压缸7的活塞杆701朝向n级传感器。活塞杆701的一端与传感器推出液压缸的缸体连接，另一端固定有推杆702，推杆702位于n级传感器顶部固定的穿缆环的后侧，这里的后侧是指相对于传感器的运动方向来说的后侧。传感器推出液压缸7通过液压管与液压对接面板5连接。

油缆上固定有数个限位器3，当传感器释放舱6内设有n个传感器时，对应的油缆上设有n-1个限位器3，通过合理设置限位器的位置，保证各限位器分别与二级传感器至n级传感器一一对应。如图8至图14所示，限位器3包括锁紧部301、锁销306和限位器主体307，限位器主体307呈圆柱形，其两端分别固定连接锁紧部301，限位器主体307内设有锁销306。

限位器主体307包括圆柱形的固定套308，固定套308的轴向两端分别固定有螺纹接头 310，通过螺纹接头310，实现限位器主体307与油缆10的连接，同时固定套308的轴向两侧端面均间隔设置数个螺纹孔Ⅱ309，通过螺纹孔Ⅱ309实现固定套308与锁紧块305之间的固定连接。固定套308的尺寸小于穿缆环11的环孔径。

固定套308的中心设有通孔，通孔的两端分别与螺纹接头310连通，液压油通过油缆10 从一端的螺纹接头进入通孔内，流动至另一端的螺纹接头，并从与该螺纹接头连接的油缆内流出。固定套308内沿其径向间隔设有数个锁销通孔312，锁销306位于锁销通孔312内。锁销通孔312的一端与固定套的通孔连通，另一端与固定套环形外侧壁的开口连通。本实施例中，固定套308内设有两个锁销通孔312，两个锁销通孔312位于同一平面上，且两锁销通孔312之间呈对称设置。

锁销306朝向通孔的一侧固定有推板314，推板314直接与通孔内的液压油接触。锁销 306的外侧缠绕有弹簧313，弹簧313的一端与推板314固定连接。锁销306滑动设置在锁销通孔312内。同时要保证固定套环形外侧壁上的开口的尺寸大于锁销306的直径，并小于弹簧313的直径。当限位器处于未工作状态时，锁销306位于锁销通孔312内，由于固定套308的尺寸小于穿缆环11的环孔径，此时油缆可以带动限位器3在各穿缆环11之间移动。当通孔内的液压油加压时，此时液压油会推动推板314沿径向向外移动，与推板314固定连接的锁销306和弹簧313也会向外运动，当弹簧313运动至其一端与固定套环形外侧壁的开口接触时，弹簧313无法继续向外运动，而推板314会推动锁销306继续向外运动，使锁销306 的端部伸出锁销通孔312，并高于固定套308的外侧壁，此时两侧带有伸出的锁销的固定套的尺寸大于穿缆环的尺寸，当油缆10带动限位器3运动至穿缆环11处时，限位器3无法再穿过穿缆环11，而是只能推动穿缆环11和与穿缆环11连接的传感器14沿油缆10的运动方向移动。弹簧313在推板314的推力作用下处于压缩状态。当通孔内的油压减小时，在弹簧 313的弹力作用下，锁销306自动复位，再次回到锁销通孔312内。

固定套308的轴向端部的锁紧部均由两个锁紧块305组合而成。锁紧块305上设有数个螺纹孔Ⅰ304，连接螺纹依次穿过螺纹孔Ⅰ304和固定套端部的螺纹孔Ⅱ309，从而实现了锁紧部301和限位器主体307之间的固定连接。锁紧块305的内部设有固定槽302和油缆通槽303，固定槽302位于油缆通槽303的外侧，且固定槽302与油缆通槽303连通。两锁紧块 305组合后，两固定槽302形成六边形的固定孔，该孔与标准液压油缆的锁紧端配合，防止油缆松脱；两油缆通槽303组成圆柱形的油缆通孔，以便于油缆穿过。另外，锁紧部301的外表面朝向限位器主体307的一端呈圆柱形，另一端呈圆台形。

该装置的工作过程如下所述。首先，将释放舱锁8打开，传感器推出液压缸7动作，推杆702推动数个传感器向传感器释放舱6的传感器释放端移动，当将一级传感器推出传感器释放舱6内时，关闭释放舱锁8，同时传感器推出液压缸7停止动作，将其他传感器阻挡在舱内，一级传感器在重力作用下不断下降，并落至近海底位置进行磁力梯度测量，一级传感器不断下降的过程中会通过穿缆环拉动油缆10，因此液压绞车2处于持续放缆的状态。接下来，当与二级传感器对应的限位器3移动至固定在二级传感器顶部的两穿缆环11之间时，该限位器3工作，此时增大该限位器内的油压，在油压的推动下，限位器内的锁销306伸出固定套308，导致固定套308的外部尺寸增大，随着缆车的持续放缆，油缆10带动该限位器3 运动至与二级传感器固定连接的穿缆环11接触时，限位器3在油缆10的拉动作用下，会继续将该穿缆环11和与之固定连接的二级传感器向传感器释放端推动，直至推出传感器释放舱 6，也就是说，二级传感器通过限位器3随油缆10离开传感器释放舱6，无需传感器推出液压缸动作。之后的数级传感器14也通过限位器3跟随油缆10离开传感器释放舱6，实现了数个串联传感器14在海底的释放，同时通过限位器3对各级传感器14在油缆10上的位置进行了限定，实现了各串联传感器14的磁力梯度测量。当需要对传感器14进行回收时，液压缆车2收揽，通过油缆10即可带动各传感器14回到传感器释放舱6内。

本发明中，可以通过多种方式实现各限位器的触发，从而实现多传感器的释放。其中一种方法是，通过在限位器中增加不同压力阙值的溢流阀，通过控制油缆中的压力实现多个限位器的依次出发；第二种方法是，液压绞车采用多路型液压滑环，在油缆中集成多路液压油路，实现对多个限位器的分别控制。

以上对本发明所提供的近海底磁力梯度测量装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种近海底磁力梯度测量装置，包括框架，其特征在于：还包括液压缆车和传感器释放机构，液压缆车和传感器释放机构均设置在框架上，液压缆车和传感器释放机构之间通过油缆连接；

所述传感器释放机构包括限位器、传感器释放舱、传感器推出液压缸、释放舱锁，传感器释放舱呈圆筒状，传感器释放舱的前端为传感器释放端，传感器释放端呈喇叭状，传感器释放端还有释放舱锁，传感器释放舱内设有数个沿轴向排列的传感器，传感器的顶部表面固定有数个穿缆环，油缆依次穿过各传感器顶部的穿缆环，油缆的末端固定有限位块，限位块的尺寸大于穿缆环的环孔径；

所述传感器释放舱的顶部表面沿其轴向设有条形孔，穿缆环位于条形孔内，且穿缆环的下部在条形孔内滑动，传感器释放舱的外壁固定有传感器推出液压缸，传感器推出液压缸的活塞杆朝向传感器释放舱的后端，传感器推出液压缸的后端固定有推杆，推杆位于传感器顶部固定的穿缆环的后侧；

所述油缆上固定有数个限位器，限位器包括锁紧部、锁销和限位器主体，限位器主体呈圆柱形，其两端分别固定连接锁紧部，限位器主体内设有锁销；

所述限位器主体包括圆柱形的固定套，固定套的轴向两端分别固定有与油缆连接的螺纹接头，固定套的轴向两侧端面均间隔设置数个螺纹孔Ⅱ，固定套的尺寸小于穿缆环的环孔径；

所述固定套的中心设有通孔，通孔的两端分别与螺纹接头连通，固定套内沿其径向间隔设有数个锁销通孔，锁销滑动设置锁销通孔内，锁销通孔的一端与通孔连通，另一端与固定套环形外侧壁的开口连通，当锁销的端部伸出锁销通孔并高于固定套外侧壁时，两侧带有伸出的锁销的固定套的尺寸大于穿缆环的环孔径。

2.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述锁销朝向通孔的一侧固定有推板，推板直接与通孔内的液压油接触，锁销的外侧缠绕有弹簧，弹簧的一端与推板固定连接，固定套环形外侧壁上的开口的尺寸大于锁销的直径，并小于弹簧的直径。

3.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述液压缆车和传感器释放舱均固定位于框架的前端，框架的后端设有两个导向滑轮，液压缆车上的油缆分别通过两个导向滑轮后与传感器释放舱连接。

4.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述释放舱锁呈杆状，其一端与液压缸连接，另一端伸入传感器释放舱内。

5.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：当传感器释放舱内设有n个传感器时，对应的油缆上设有n-1个限位器，各限位器分别与二级传感器至n级传感器一一对应。

6.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述固定套的轴向端部的锁紧部均由两个锁紧块组合而成，锁紧块上设有数个螺纹孔Ⅰ，连接螺纹依次穿过螺纹孔Ⅰ和固定套端部的螺纹孔Ⅱ，实现锁紧部和限位器主体之间的固定连接，锁紧块的内部设有固定槽和油缆通槽，固定槽位于油缆通槽的外侧，且固定槽与油缆通槽连通，两锁紧块组合后，两固定槽形成与液压油缆的锁紧端配合的固定孔，两油缆通槽组成圆柱形的油缆通孔。

7.根据权利要求1所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述液压绞车包括绞盘、液压马达、排揽器、滑环，液压绞车的转动轴两端分别固定有绞盘，一侧绞盘外侧的支撑架上设有液压马达，另一侧绞盘外侧的支撑架上固定有滑环，滑环上设有电子水密插接件，绞盘的前方设有排揽器。

8.根据权利要求7所述的近海底磁力梯度测量装置，其特征在于：所述框架的顶部固定有潜器对接桩，潜器对接桩与潜航器连接，框架上还固定有液压对接面板，液压马达通过液压管与液压对接面板连接，滑环上的油缆液压接口通过液压管与液压对接面板连接，传感器推出液压缸通过液压管与液压对接面板连接。

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