CN201773092U - 海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置 - Google Patents

Abstract

海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置，包括发射探杆、接收探杆、框架和贯入驱动装置，其特征是贯入驱动装置是滑轮组合机构的液压贯入驱动装置：包括由液压泵驱动的液压杆，固定于液压杆上端的下动滑轮与上动滑轮，固定在框架上部的三个上定滑轮和固定于框架下部的三个下定滑轮，并有两条钢缆穿过活动压盘中部的两个通孔向上依次绕过两个上定滑轮、上动滑轮和另一个上定滑轮而固定在框架上，向下依次绕过两个下定滑轮、下动滑轮和另一个下定滑轮而固定在框架上。本实用新型结构简单、贯入效果显著；对海底沉积物扰动小，对换能器冲击小，提高原位测量精度；适合多种海底沉积物底质类型；减低了设备整体高度而增加了在海底的稳定性。

Description

海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置

技术领域

本实用新型属于海洋物理测量领域，具体涉及一种海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置。

背景技术

海底沉积物声学特性则量在海洋工程勘察、海底资源勘探开发、军事海洋环境调查等领域具有重要的应用价值。海底沉积物声学特性原位测量技术是将声学换能器直接插入到海底沉积物中，在不改变海底沉积物原始状态和周围环境的情况下直接测量声波在海底沉积物中的传播特性，从而能够在最大程度上避免对沉积物的扰动，得到的结果能够更准确、更真实地反映沉积物的声学特性。声学原位探测的关键技术之一是如何在尽可能减小对沉积物扰动的情况下，将声学换能器插入到海底沉积物中指定深度。目前，现有一种技术是将声学换能器固定在海底沉积物重力取样管上，在距海底一定高度释放重力取样管，取样管依靠自身重量快速插入海底沉积物中，同时带动声学换能器快速插入沉积物。该技术存在如下问题：(1)取样管快速插入海底沉积物中，对海底沉积物的扰动非常大，同时，对声学换能器造成很大冲击，影响换能器性能，降低了测量精度；(2)该设备只适用较软的海底沉积物，当海底底质较硬时，取样管倾倒，换能器无法插入沉积物中，致使测量失败。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置，以克服目前现有技术存在的对沉积物扰动大、使用范围窄等不足。

本实用新型是对海底沉积物声学特性原位测量设备的改进，具体是通过液压贯入驱动装置将安装于发射探杆和接收探杆之上的声学换能器匀速同步贯入海底沉积物中的指定深度。

本实用新型包括发射探杆、接收探杆、带有起重吊环的框架和贯入驱动装置，其特征在于所述的贯入驱动装置是滑轮组合机构的液压贯入驱动装置，该贯入驱动装置包括：固定于框架底部的液压泵、由该液压泵驱动的液压缸内的液压杆，固定于该液压杆上端的下动滑轮与上动滑轮，以及固定在框架上部的三个定滑轮(即上定滑轮)，固定于框架下部的三个定滑轮(即下定滑轮)，并有两条相互平行的钢缆穿过活动压盘中部的两个通孔，向上依次绕过两个上定滑轮、上动滑轮以及另一个上定滑轮而固定在框架上，向下依次绕过两个下定滑轮、下动滑轮以及另一个下定滑轮而固定在框架上；所述活动压盘是一个矩形板状结构体，且还带有一个发射探杆安装孔和至少两个接收探杆安装孔。

考虑到液压驱动的效果以及增加钢缆的承载能力，故将上述活动压盘的中部设有两个通孔，并用两条相互平行的钢缆穿过活动压盘的通孔，且上、下定滑轮与上、下动滑轮均是绕有两条钢缆的双缆滑轮。

考虑到钢缆与活动压盘的固接效果，所述的钢缆通过锁紧卡环与活动压盘固接。

考虑到便于判断是否达到下插深度，上述液压缸内可以设有位移传感器。

考虑到便于测量运动过程中的液压油压力，上述的液压泵内可以设有压力传感器。

发射探杆和接收探杆结构相同，均为中间有通孔的圆柱形管状结构体，发射探杆和接收探杆底端可以装有发射换能器或接收换能器，顶端固定于活动压盘。

本实用新型在执行发射探杆和接收探杆下插任务时，在液压泵的驱动下液压杆伸出液压缸，液压杆通过钢缆和整个滑轮组合机构带动活动压盘向下运动，固定在活动压盘上的发射探杆和接收探杆在活动压盘的压力下缓慢匀速插入沉积物中，发射换能器和接收换能器也同时贯入到海底沉积物中指定深度。在执行发射探杆和接收探杆上提任务时，液压杆反向运动，缩回液压缸，通过钢缆和滑轮组合机构带动活动压盘向上运动，即可将发射换能器和接收换能器上提出沉积物。

本实用新型的优点在于：(1)通过液压组合驱动机构可以将发射换能器和接收换能器匀速贯入到海底沉积物中，与目前现有原位测量技术相比，该装置对沉积物扰动小，对发射换能器和接收换能器冲击小，提高原位测量精度；(2)该装置适合多种海底沉积物底质类型，即使对于重力取样管无法插入的较硬底质的海底，该装置在液压驱动力的作用下，仍可以将声学换能器贯入海底沉积物中；(3)与使用液压杆直接顶推活动压盘的设计相比，通过滑轮组合驱动机构设计，在相同测量深度条件下，减低了设备整体高度，增加了在海底的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的活动压盘的结构示意图。

图3为本实用新型的平面结构示意图。

图4为本实用新型的双缆滑轮结构示意图。

其中，1.框架 2.起重吊环 3.发射探杆 4.接收探杆 5.发射换能器 6.接收换能器7.活动压盘 8.钢缆 9.上定滑轮 10.上动滑轮 11.下动滑轮 12.液压杆 13.液压缸 14.液压泵15.下定滑轮 16.发射探杆安装孔 17.接收探杆安装孔 18.通孔 19.锁紧卡环 20.水密插头21.位移传感器 22.压力传感器。

具体实施方式

如图1～3所示，本实用新型包括发射探杆3、接收探杆4、带有起重吊环2的框架1和贯入驱动装置，其特征在于所述的贯入驱动装置是滑轮组合机构的液压贯入驱动装置，该贯入驱动装置包括：固定于框架1底部的液压泵14、由该液压泵14驱动的液压缸13内的液压杆12，固定于该液压杆12上端的下动滑轮11与上动滑轮10，以及固定在框架1上部的三个上定滑轮9，固定于框架1下部的三个下定滑轮15，并有两条相互平行的钢缆8穿过活动压盘7中部的两个通孔18向上依次绕过两个上定滑轮9、上动滑轮10以及另一个上定滑轮9而固定在框架1上，向下依次绕过两个下定滑轮15、下动滑轮11以及另一个下定滑轮15而固定在框架1上；所述活动压盘7是一个矩形板状结构体，且还带有一个发射探杆安装孔16和至少两个接收探杆安装孔18。

如图2、4所示，考虑到液压驱动的效果以及增加钢缆8的承载能力，并能够使活动压盘7在运动过程中达到很好的平衡，故将上述活动压盘7的中部设有两个通孔18，并以两条相互平行的钢缆8穿过活动压盘7的通孔18，且上、下定滑轮9、15与上、下动滑轮10、11均是绕有两条钢缆8的双缆滑轮。

考虑到钢缆8与活动压盘7的固接效果，上述钢缆8可采用现有的锁紧卡环19与活动压盘7固接。

如图3所示，考虑到便于判断是否达到下插深度，上述液压缸13内可以设有位移传感器21，主要用来测量液压杆12的运动位移，进而计算发射探杆3和接收探杆4的下插深度。

如图3所示，考虑到便于测量运动过程中的液压油压力，上述的液压泵14内可设有压力传感器22，主要用来测量贯入驱动装置运动过程中的液压油压力。

本实用新型的框架1由不锈钢管焊接而成，考虑到发射、接收探杆3、4的实际尺寸，在本实施例中，框架1的底盘为长1800mm、宽1500mm的长方形，液压泵14、液压缸13、三个下定滑轮15均安装于底盘上。起重吊环2位于框架1顶端，以方便船上的起重机将设备吊装入水。

如图3所示，液压泵14通过液压油管与液压缸13连接，为贯入驱动装置提供驱动力。液压缸13和液压杆12竖直安装于靠近活动压盘7的框架1底盘上，液压杆12位于液压缸13的上端，在液压杆12的顶端安装有由下动滑轮11和上动滑轮10组成的动滑轮组。

如图2所示，活动压盘7为长1400mm、宽360mm、厚120mm的矩形铁盘，发射探杆3和接收探杆4均通过其顶部的连接法兰安装于活动压盘7之上。为防止探杆本身对声波传播的影响，发射探杆安装孔16位于活动压盘7的中心线，其余两个接收探杆安装孔17均偏离中心线100mm，两个接收探杆安装孔17的中心距发射探杆安装孔16的中心距离分别为800mm和1200mm。活动压盘7的中部设有两个中心通孔18，两个通孔之间距离为200mm。

本实用新型的发射探杆3和接收探杆4结构相同，均为中间有通孔的圆柱形管状结构体，其长为105mm，外径为50mm，底端安装有发射换能器5的为发射探杆3，底端安装有接收换能器6的为接收探杆4。发射探杆3和接收探杆4底端加工有圆柱形外螺纹，发射换能器5和接收换能器6上装有与发射探杆3和接收探杆4的外螺纹相连接的锁紧螺母。发射探杆3和接收探杆4顶端安装有水密插头20，发射换能器5和接收换能器6的信号电缆经过发射探杆3和接收探杆4的中心通孔与水密插头20连接。发射探杆1和接收探杆2通过连接法兰固定于活动压盘7。

Claims (4)

1.海底沉积物声学特性原位测量的换能器贯入装置，包括发射探杆(3)、接收探杆(4)、带有起重吊环(2)的框架(1)和贯入驱动装置，其特征在于所述的贯入驱动装置是滑轮组合机构的液压贯入驱动装置包括：固定于框架(1)底部的液压泵(14)、由该液压泵(14)驱动的液压缸(13)内的液压杆(12)，固定于该液压杆(12)上端的下动滑轮(11)与上动滑轮(10)，以及固定在框架(1)上部的三个上定滑轮(9)，固定于框架(1)下部的三个下定滑轮(15)，并有两条相互平行的钢缆(8)穿过活动压盘(7)中部的两个通孔(18)向上依次绕过两个上定滑轮(9)、上动滑轮(10)以及另一个上定滑轮(9)而固定在框架(1)上，向下依次绕过两个下定滑轮(15)、下动滑轮(11)以及另一个下定滑轮(15)而固定在框架(1)上；所述活动压盘(7)是一个矩形板状结构体，且还带有一个发射探杆安装孔(16)和至少两个接收探杆安装孔(18)。

2.如权利要求1所述的贯入装置，其特征在于上述的两条相互平行的钢缆(8)皆通过锁紧卡环(19)与活动压盘(7)固接。

3.如权利要求1所述的贯入装置，其特征在于上述液压缸(13)内设有位移传感器(21)。

4.如权利要求1所述的贯入装置，其特征在于上述上述的液压泵(14)内设有压力传感器(22)。

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