CN114440069B - 一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架，包括：可调换能器平台架、垂向调节单元、抛载单元和三角固定单元；可调换能器平台架从上到下依次设置有换能器固定平台、多段伸缩管和固定板，以及安装在多段伸缩管上部的辅助换能器固定平台；辅助换能器固定平台包括套设在多段伸缩管上部的圆管连接座，通过支撑杆与所述圆管连接座连接的换能器平台座；垂向调节单元包括与固定板连接的多组弹性连接滑杆；三角固定单元包括三角支架，三角支架上设置有多组弹性锥形固定机构；抛载单元固定在三角支架内，包括用于载重的抛载箱体，活动设置在抛载箱体上且可打开的抛载门板。本发明适用浅海及河流环境中，结构设计简单合理，可靠性强、操作便捷。
Description
技术领域
本发明属于海洋装备技术领域，具体涉及一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架。
背景技术
利用换能器对水下环境，例如温度场原位分布、流场原位分布、地震波等自然现象的观测是目前观测研究中的重要课题。其中，换能器站位的精确布防是实验高质量观测的前提。由于环境及技术手段的限制，目前主要的方法是通过水面浮球与水底重物共同拉换能器布站。
现有公开号为CN213089243U的专利申请提供一种换能器安装固定支架，包括内支架和外支架，所述内支架和外支架通过顶架连接，所述顶架横跨船只护栏，并置于船只护栏上，所述内支架位于船只护栏内侧，所述外支架位于船只护栏外侧，该支架适用于安装在船体上。
以及公开号为CN202661068U的专利申请提供一种多功用水声换能器支架；该水声换能器支架的支架中柱用调节螺栓与底柱相连接，支架中柱的顶部用连接螺栓与保护罩相连接，底杆用紧固螺栓与底柱相连接；但是该支架上仅能安装单一的换能器。
上述现有技术具有很大的局限性：首先，换能器位置可能会受到流场影响而漂移，其次，在海况较恶劣的情况下，水面浮球对站位影响很大，无法获得观测区域准确的分布数据。目前，针对各类换能器观测需求，提出一款沉底式自稳定的换能器布防机架，能够克服以上的缺点。同时，新型换能器辅助机架具有多高度调节、多地形适用、多站同时布防、机械抛载等优势，用于浅海及河流环境观测。
发明内容
为了解决现有换能器布放困难的问题，本发明提供了一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架。此机架考虑到浅海及河流环境中的各种情况，结构设计简单合理，可靠性强、操作便捷，能很好的解决在观测环境中水声换能器的准确布放。
一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架，包括：可调换能器平台架、垂向调节单元、抛载单元和三角固定单元；
所述可调换能器平台架从上到下依次设置有换能器固定平台、多段伸缩管和固定板，以及安装在多段伸缩管上部的辅助换能器固定平台；所述辅助换能器固定平台包括套设在多段伸缩管上部的圆管连接座，通过支撑杆与所述圆管连接座连接的换能器平台座；
所述垂向调节单元包括与固定板连接的多组弹性连接滑杆；
所述三角固定单元包括支撑所述多组弹性连接滑杆的三角支架，所述三角支架上设置有三组弹性锥形固定机构；
所述抛载单元固定在三角支架内，包括用于载重的抛载箱体，活动设置在抛载箱体上且可打开的抛载门板。
以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
本申请中，可调换能器平台架、垂向调节单元、抛载单元和三角固定单元四部分均采用模块化设计，安装简便，整体机械连接；所述弹簧、直线轴承、铝型材等均为标准件；装置整体采用铝合金材料，质量较轻，并安装有多个吊环连接绳子，用于装置下放及回收。
可选的，所述换能器固定平台包括用于安装换能器的平台板，位于平台板底部并与所述多段伸缩管顶部固定连接的圆管支座。
可选的，所述多段伸缩管包括自上而下依次嵌套的多段圆管，每段圆管上均匀开设有通孔，用于调节多段伸缩管的整体高度。
可选的，所述辅助换能器固定平台为组成换能器阵列的多个，每个辅助换能器固定平台搭载不同类型换能器，且辅助换能器固定平台内的支撑杆的长度可调。
本申请中，可调换能器平台架可安装搭载多个辅助换能器固定平台组成换能器阵列，辅助换能器固定平台到中心换能器的距离可以选择不同长度铝型材进行调节，同时，各个圆管之间连接可以根据设定高度进行连接孔位调节。
可选的，所述固定板由三角形板件、铰链座及吊环组成，三角形板件焊接在多段伸缩管的底部，三角形板件下方设有三个铰链座，每个铰链座通过螺栓与垂向调节单元内的一组弹性连接滑杆连接；三角形板件的上方安装有第一吊环。
可选的，每组弹性连接滑杆包括滑杆、弹簧组及滑杆套；滑杆嵌套在滑杆套内；滑杆的顶部连接所述铰链座，底部抵住所述滑杆套内的弹簧组。
可选的，所述滑杆套上设有用于限定滑杆运动形成的槽口，滑杆上连接穿过所述槽口的螺栓。
可选的，所述抛载门板通过门型铰链抛载箱体，抛载箱体内侧装有门把固定座，抛载门板上装有门把把手，门把把手上系有细绳穿过抛载箱体上的通孔。
可选的，每组弹性锥形固定机构由上到下布置的第二吊环、固定螺母、直线轴承、角型连接座、弹簧及锥形定位销组成，锥形定位销外套设所述的弹簧并穿入直线轴承，角型连接座与三角支架连接，锥形定位销外的顶部穿过角型连接座，第二吊环安装在锥形定位销的顶端。
可选的，第一吊环和第二吊环上系有同一拉绳，用于机架的布放与回收。通过拉伸拉动第一吊环和第二吊环。
本发明的有益效果如下：本发明的自调节抛载式换能器阵列辅助机架结构简单，各部分模块化设计，可以快速更替；装置布站深度可以调节，通过辅助换能器固定平台可以组成多换能器阵列；在站位倾斜时，垂向调节单元可以下压降低装置重心并保持换能器平台水品；抛载单元在布放机架时提供下压稳定力，在回收时，通过拉绳进行抛载可以便于装置回收；三角固定单元能够更好的将装置固定在底部，同时可以适应部分凹凸地形。
本发明从实际实验布站需求出发，最大程度上便于换能器布放，在水下环境下操作简单，布放回收容易，适用于各类换能器，可以广泛的运用于各类环境观测，为开发组件海洋观测网提供技术基础，具有很好的前景。
附图说明
图1为本发明中辅助机架的整体图；
图2是为图1中辅助机架的分解图；
图3是本发明垂向调节单元剖面图；
图4是本发明弹性锥形固定机构剖面图。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。本文中所涉及的方位词“上”、“下”、“左”和“右”，是以对应附图为基准而设定的，可以理解，上述方位词的出现并不限定本发明的保护范围。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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。
如图1和图2所示，本发明提出一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架，包括可调换能器平台架1、垂向调节单元2、抛载单元3和三角固定单元4。
所述可调换能器平台架1从上到下由换能器固定平台11，四段等长不同管径的圆管121、圆管122、圆管123和圆管124组成的多段伸缩管，辅助换能器固定平台13和三角固定板14组成。所述换能器固定平台11由平台板111与圆管112焊接组成，平台板111用于与各类型换能器连接，焊接圆管112嵌套于圆管121中，并用螺栓将两管管壁通孔连接；所述不同管径圆管，按管径圆管121、圆管122、圆管123和圆管124从小到大相互嵌套，并用螺栓将两管管壁通孔连接；所述辅助换能器固定平台13包括圆管连接座131及换能器平台座133，平台座133与连接座131通过铝型材132连接；三角固定板14由三角形板件141、铰链座142及吊环143组成，三角形板件141由三角平台板141B与圆管141A焊接组成，圆管124嵌套在焊接圆管141A中，并用螺栓将两管管壁通孔连接，三角平台板141B上方按有第一吊环143，下方固定有三个铰链座142，通过螺栓与垂向调节单元2连接。
垂向调节单元2由三组弹性连接滑杆20组成，如图3所示，所述每组弹性连接滑杆20包括滑杆21、弹簧组22及滑杆套23组成，滑杆21嵌套在滑杆套23内，可以上下拉动，同时，在滑杆套23上设有槽口，滑杆21设有通孔，通过螺栓组24连接滑杆21，并将螺栓组24内嵌于槽口内，由此设定滑杆21的运动行程；所述滑杆21后端顶住弹簧组22，弹簧组22固定在滑杆套23内部，滑杆21前端与滑杆套23后端设有铰链座211、231分别与可调换能器平台架和三角固定单元的铰链座142、43连接。
如图2所示，抛载单元3主要包括抛载箱体31、抛载门板32、门把33及门型铰链34组成；抛载箱体31与抛载门板32通过门型铰链34连接，抛载门板32向外侧开放，抛载箱体31内侧装有门把固定座331，抛载门板32上装有门把把手332，把手332上系有细绳B穿过抛载箱体31上的通孔，整个箱体焊接固定在三角固定单元4上。
如图2所示，三角固定单元4由三组弹性锥形固定机构41通过铝型材42连接组成的三角支架；如图4所示，弹性锥形固定机构41由上到下第二吊环411、固定螺母412、直线轴承413、角型连接座414、弹簧415及锥形定位销416组成，安装时，首先，将直线轴承413固定在角型连接座414上，其次将锥形定位销416套上弹簧415后穿入直线轴承413上，并用固定螺母412将弹簧415适当压紧，最后在锥形定位销416顶端安装第二吊环411；三组弹性锥形固定机构41中将角型连接座414与铝型材42通过螺栓固定连接组成一个全等三角形，同时角型连接座414上安装有铰链座43用于与弹性连接滑杆20连接。
可调换能器平台架1可安装搭载多个辅助换能器固定平台13组成换能器阵列，每个辅助换能器固定平台13可以同时搭载4组不同类型换能器，同时辅助换能器固定平台13到中心的距离可以选择不同长度铝型材132进行调节，各个圆管121、圆管122、圆管123和圆管124之间连接可以根据设定高度进行连接孔位调节。
三组弹性连接滑杆20组成的垂向调节单元2，可以通过弹簧组滑杆中弹簧22对倾斜的装置进行适当的调节，同时，可以降低装置整体的重心，更加稳定装置。
绳子A与六个第一吊环143、第二吊环411连接，用于机架的布放与回收；细绳B连接所述抛载单元3中门把把手332，用于对抛载门板32的开闭，门把把手332与门把固定座331之间通过环扣连接。
本发明其工作原理如下：
准备阶段：首先用ADCP、CTD、深度仪等仪器对需要观测区域地形进行前提勘测，选择需要的布放深度，通过更改圆管121、圆管122、圆管123和圆管124孔位连接来更改布放深度，同时，选择要搭载的换能器数量，安装合适辅助换能器固定平台13，并将换能器固定在平台111、133上；将绳子A与六个第一吊环143、第二吊环411连接，将细绳B与抛载单元3中门把把手332连接，关闭抛载门板32，并合上门把33，在抛载箱体31中装满小石头作为载重；调节固定螺母411至弹簧415为稍微压紧的状态。
布放阶段：选择地形合理位置，通过吊机将机架竖向放置，拉扯绳子A缓缓将机架放入水中，同时保持细绳B为松动状态，将机架缓缓沉入，最终机架固定在底部后开始换能器观测。
回收阶段：拉细绳B，联动门把把手332打开抛载门板32，将载重小石头抛至水中，等到抛载完成后，缓缓拉动绳子A将机架拉起，最终拆分换能器与圆管，将装置回收完毕。
以上所述仅为本发明的较佳实施举例，并不用于限制本发明，凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，包括：可调换能器平台架、垂向调节单元、抛载单元和三角固定单元；
所述可调换能器平台架从上到下依次设置有换能器固定平台、多段伸缩管和固定板，以及安装在多段伸缩管上部的辅助换能器固定平台；所述辅助换能器固定平台包括套设在多段伸缩管上部的圆管连接座，通过支撑杆与所述圆管连接座连接的换能器平台座；
所述垂向调节单元包括与固定板连接的多组弹性连接滑杆；每组弹性连接滑杆包括滑杆、弹簧组及滑杆套组成，滑杆嵌套在滑杆套内，在滑杆套上设有槽口，滑杆设有通孔，通过螺栓组连接滑杆，并将螺栓组内嵌于槽口内，由此设定滑杆的运动行程；所述滑杆后端顶住弹簧组，弹簧组固定在滑杆套内部，滑杆前端与滑杆套后端设有铰链座分别与可调换能器平台架和三角固定单元的铰链座连接；
所述三角固定单元包括支撑所述多组弹性连接滑杆的三角支架，所述三角支架上设置有多组弹性锥形固定机构；弹性锥形固定机构由上到下设置的第二吊环、固定螺母、直线轴承、角型连接座、弹簧及锥形定位销组成，直线轴承固定在角型连接座上，锥形定位销套上弹簧后穿入直线轴承上，并用固定螺母将弹簧压紧，最后在锥形定位销顶端安装第二吊环；
所述抛载单元固定在三角支架内，包括用于载重的抛载箱体，活动设置在抛载箱体上且可打开的抛载门板。
2.根据权利要求1所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述换能器固定平台包括用于安装换能器的平台板，位于平台板底部并与所述多段伸缩管顶部固定连接的圆管支座。
3.根据权利要求1所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述多段伸缩管包括自上而下依次嵌套的多段圆管，每段圆管上均匀开设有通孔，用于调节多段伸缩管的整体高度。
4.根据权利要求1所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述辅助换能器固定平台为组成换能器阵列的多个，每个辅助换能器固定平台搭载不同类型换能器，且辅助换能器固定平台内的支撑杆的长度可调。
5.根据权利要求1所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述固定板由三角形板件、铰链座及吊环组成，三角形板件焊接在多段伸缩管的底部，三角形板件下方设有三个铰链座，每个铰链座通过螺栓与垂向调节单元内的一组弹性连接滑杆连接；三角形板件的上方安装有第一吊环。
6.根据权利要求5所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述滑杆套上设有用于限定滑杆运动形成的槽口，滑杆上连接穿过所述槽口的螺栓。
7.根据权利要求1所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，所述抛载门板通过门型铰链抛载箱体，抛载箱体内侧装有门把固定座，抛载门板上装有门把把手，门把把手上系有细绳穿过抛载箱体上的通孔。
8.根据权利要求5所述的自调节抛载式换能器阵列辅助机架，其特征在于，第一吊环和第二吊环上系有同一拉绳，用于机架的布放与回收。
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