CN1216744A

CN1216744A - 无滑环式水下缆车

Info

Publication number: CN1216744A
Application number: CN 97119978
Authority: CN
Inventors: 王德滨; 关定华; 雷良颖; 张仁和
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Institute of Acoustics CAS
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-05-19

Abstract

本发明涉及机械自动化技术中的一种缆车,它包含有主轴轮、附加轮、主轴轮步进电机、滑轮臂步进电机、过渡轮、附加齿轮、动轴和送线器,本发明改变了传统缆车的信号传送方式,利用一条电缆无需通过任何环节把换能器信号直接传送到信号处理设备,因此数据传送稳定,可靠并且缆车结构简单、平稳、可靠。

Description

无滑环式水下缆车

本发明涉及机械自动化技术中的一种缆车。

在海洋考查、水声实验和油井探测中常常需要把换能器送到海水中或油井中，以获取必要的信号。放置入海底或井底的换能器通过长长的电缆把检测的信号传送回船上或地面上进行信号处理，电缆车就是一种施放或收回电缆的机械。简单地说，电缆车是由电动机带动很大的圆筒转动，电缆的一端固定在圆筒上，随着圆筒的转动，把电缆施放或收回。一般在海洋考查，油井检测中都要几百米的电缆，仅电缆的重量就有几百公斤甚至几吨重。这样长度和重量的电缆，必需借助电缆车才能有效地施放和收回。因此，电缆车是海洋考查、水声实验、油井检测必不可少的工具之一。而目前岸用或船用的电缆车在电缆施放或收回过程中，固定在缆车滚筒上的电缆端头是采用滑环或插拨接头两种方式来解决电缆中输送的换能器信号与信号处理仪器设备的联接问题。这两种方式存在很多缺点：多芯电缆需要多个滑环，易磨损，维修麻烦，信号容易丢失；特别是特殊的工作环境，如水下作业，上述两种方式都不能使用。

电缆与电缆车之间是相对的缠绕运动，可能是缆车主轴转动，将工作电缆缠绕在滚筒上，以施放或收回电缆。如图1所示，也可以是缆车主轴轮不转动，电缆通过特殊的绕线结构把工作电缆缠绕在滚筒上。如图2所示。

在图2中，即电缆车主轴轮不动，而让电缆围绕滚筒作缠绕运动，但每缠绕一圈，则在电缆上产生一圈的扭节，多圈将会有多个扭节，电缆就会出现一系列问题，这是不允许的。如何使这些扭节在缠绕过程中，不产生或用另一种运动去抵消呢？这是设计水下缆车的一个重要问题。

本发明的目的在于提出一种主要包含有主轴轮、附加轮、主轴轮步进电机、滑轮臂步进电机、过渡轮、附加齿轮、过渡齿轮、滑动臂从动齿轮、涡轮和滑轮以及动轴所组成的无滑环式水下缆车。它不用插拔接头，而是将电缆的一端固定在缆车滚筒上，可不随电缆施放或回收而转动地直接与信号设备的仪器相连接，从而解决了现有技术所存在的问题。

我们预先将一定量的电缆，缠绕在一个过渡轮上。电缆主动轮工作转动的同时，预加在过渡轮上的电缆(过渡缆)会一圈一圈退下来，再把过渡缆缠绕在一个不动的附加轮上，于是电缆通过主轮到过渡轮，又通过绕线作用的滑轮到达一个不动的附加轮上，从而达到了工作电缆在施放或收回过程中，电缆另一端不动的目的，解决了上述产生扭节的难题。完成了水下缆车的基本要求。

因此，本发明所采用技术方案在于它包括有：主轴轮、附加轮、主轴轮步进电机、滑轮臂步进电机、过渡轮、附加齿轮、涡轮、动轴和送线器。其中，主轴轮与过渡轮是连在一起的两个滚筒，通过支架的轴承及托架将它们定位在支架上，主轴轮步进电机以υ₁速度带动主轴轮和附加轮也作υ₁速度转动，从而施动电缆的旋动；滑轮臂步进电机以υ₀速度转动，通过轴带动滑轮臂也按υ₀速度转动。这种运动则把过渡轮上退下来的电缆经过滑轮缠绕在附加轮上，附加轮是通过固定连杆固定在支架上，滑动臂以速度υ₀转动，从动齿轮也转动，其速度为υ₂，从动齿轮与涡杆联结，带动另一涡轮6运动，涡轮转动带动同一轴上的链轮转动；滑轮5的中心轴固定在链条上，滑轮按链条的轨迹做循环运动。

本发明的优点在于它避免了使滑环和插拔接头，从而可使换能器接收的信号直接传送到信号处理中心予以处理，避免了信号的损失。

图1为已有技术中电缆缠绕在滚筒上主轴转动示意图。

图2为已有技术中，电缆缠绕在滚筒上的主轴不动的示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为图3中送线部份的结构示意图。

现在结合附图来进一步说明本发明的较佳具体实施例。

本发明的结构可分以下四个部份：

完成施放或收回工作电缆的主运动系统：它由主轴轮步进电机1，主轴轮3组成；解决施放或收回电缆过程中，工作电缆的扭节问题的辅助运动系统；它由滑轮臂步进电机9，滑轮臂转动轴13，滑轮臂14，过动轮16，附加轮11及滑轮5组成；依靠自身动力的往复有序送线器：由附加齿轮12、过渡齿轮15，从动齿轮7，涡轮涡杆6、滑轮5、链轮4及滑轮臂14组成；电缆车床体，它由支架2及托架组成；在收回电缆时的结构运转情况：

将一条电缆留出有效的工作长度以外余出一定尺寸的电缆我们称之为过渡段。把过渡段电缆(简称过渡缆17)预先按一定方向缠绕在过渡轮16上，并经过滑轮将过渡缆端头固定在附加轮11的固定端10上。

缠绕工作电缆的主轴轮3与过渡轮16是连在一起的两个滚筒轮。通过支架2的轴承及托架18将它们定位在支架2上。当主轴轮步进电机1工作时，通过键轴，使主轴轮3及过渡轮16一起做υ₁速度的转动。这时，工作电缆便彼缠绕在主轴轮3上，电缆逐步收回，这是收回电缆的主运动。而同时，过渡轮16的转动，把预先缠好的过渡缆17一圈圈地退下来。

滑轮臂步进电机9做υ₀速度转动，通过动轴13带动滑轮臂也按υ₀速度转动。这个运动把过渡轮16上退下来的过渡缆17经过滑轮5缠绕在附加轮11上。附加轮11是通过固定联杆固定在支架2上，是一个不动的轮。这一运动是保证电缆一端固定同时又解决电缆扭节问题的辅助运动。

主运动和辅助运动完成了水下缆车的主要工作。即电缆收回则同时又保证电缆的另一端固定不动。省去了滑环和插拔头等在水下工作不可使用的环节。

其工作条件在于：转速υ₀≠υ₁方向相同。

υ₀≠υ₁但方向相同的主运动和辅助运动，其速度取决于过渡轮16和附加轮11的直径，而他们的直径在工作过程中由于过渡缆的缠绕是变化的。即过渡轮实际直径φ_过实=φ_过+2nφ_缆，附加轮实际直径φ_过实=φ_附+2nφ_缆，

其中φ_过：过渡轮本身直径，

φ_附：附加轮本身直径，

n_缆：电缆层数，

φ_缆：电缆的直径，

φ_过实：工作中过渡轮的实际直径，

φ_附实：工作中附加轮的实际直径。

φ_过实与φ_附实之差比由于n的变化而变化，因此要求υ₀和υ₁之间的差比也要不断的调整。为了计算及有规律的自动调整速度，则要求过渡轮和附加轮上电缆必需往复有序的排列。

滑轮5为中心的送线器必需满足上述条件，而且其往复送线的动力需来自主运动和辅助运动。

以附加轮11的送线器为例分析工作过程：

附加轮11与附加齿轮12是螺钉连结在一起；附加轮不运动，则齿轮也是不运动的。当滑轮臂14做υ₀转动时，从动齿轮7沿齿轮12转动。转动速度υ₂从动齿轮与涡杆21连结带动涡轮6运动。涡轮转动带动同一轴上的链轮4转动。带动链条以速度υ₃做长距离的循环运动，其距离长短与附加轮轴向长度相等。滑轮5的中心轴固定在链条上，则滑轮5按照链条的轨迹做循环运动，呆要传动比处理合适，滑轮5即可得到要求的循环运动速度υ₃，滑轮5上的电缆可得到往复的有序排列。

水下缆车的驱动及微机控制全部采用常规技术；缆车的力学设计及结构采用常规计算方法水下缆车整体尺寸与所需工作电缆的长度、直径有关。故全部从略。

Claims

1．一种无滑环式水下缆车，其特征在于：它包含有主轴轮、附加轮、主轴轮步进电机、滑轮臂步进电机、过渡轮、附加齿轮、滑动臂从动齿轮、涡轮、送线器和动轴，其中主轴轮与过渡轮是连在一起，通过支架的轴承及托架将它们定位在支架上，主轴轮步进电机以υ₁速度带动主轴轮和附加轮也产生υ₁速度转动，从而拖动电缆的旋动；滑轮臂步进电机以υ₀速度转动、通过轴带动滑轮臂也按υ₀速度转动，导致把过渡轮上退下来的的电缆经过滑轮而绕在附加轮上；附加轮是通过固定连杆固定在支架上，滑动臂以速度υ₀转动，从动齿动以υ₂转动，从动齿轮与涡杆连结，带动另一涡轮运动，涡轮转动带动同一轴上的链轮转动；滑轮的中心轴固定在链条上，滑轮按链条的轨迹做循环运动。

2．按照权利要求1所说的无滑环式水下缆车，其特征在于所说的主轴轮，它的转动速度不同于附加轮的转动速度。

3．按照权利要求1所说的无滑环式水下缆车，其特征在于所说的送线器，它包含有附加齿轮、过渡齿轮、从动齿轮、涡轮涡杆、滑轮、链轮和滑轮臂。