一种变径测力排缆机构的制作方法
【技术领域】
:
[0001 ]本发明涉及绞车技术领域，具体讲是一种变径测力排缆机构。
【背景技术】
:
[0002]光纤水听器线阵(以下简称:水听器线阵)主要用于海洋声学环境中声传播、噪声、混响、海底声学特性、目标声学特性等的探测，是现代海军反潜作战、水下兵器试验、海洋石油勘探和海洋地质调查的先进探测手段。在工程使用中，通过光电复合拖曳缆(以下简称:拖曳缆)将水听器线阵与探测船连接，由拖曳缆实现能源的供给、信号的传输;通过绞车对拖曳缆和水听器线阵进行收卷储存、布放控制。受加工工艺、技术指标等各方面因素影响，拖曳缆与水听器线阵的直径不同，一般来说，拖曳缆直径小于水听器线阵。
[0003]为了解拖曳缆和水听器线阵布放、工作时的受力情况，使其免于受到水流、船速叠加所形成的外力而造成损坏，也为了应对拖曳状态下缆绳在水下工作时挂到异物等紧急情况，需要对拖曳缆的实时张力进行检测。另外，不同工况下，拖曳缆放出长度不同，缆绳在绞车缆盘上卷径不同，使测力传感器的角度发生变化。所以需要在绞车上配置适用于不同直径缆绳的、随缆绳位置变化相应改变位置的测力机构。
[0004]为了适应深海工作的需要，绞车需要卷绕、布放较长的拖曳缆与水听器线阵。缆绳在回收时会在绞车缆盘上进行多层卷绕，直径较细的拖曳缆卷绕在缆盘内圈，直径较粗的水听器线阵卷绕在拖曳缆外部。如果缆绳在收卷的过程中排列不整齐、不紧密，有可能出现上层缆绳受到外力而嵌入下层缆绳，或者缆绳之间出现间隙、缆绳堆起等缺陷。这些缺陷会影响后续排缆的效果，甚至导致缆绳卡死无法放出而造成损坏。因此，绞车的排缆机构要适合不同直径缆绳。
[0005]现有工程中所使用的绞车，如图1、图2和图3所示，其测力机构采用三轮组结构，使用双向丝杆旋转带动整个测力机构往复运动，从而进行测力、排缆。三轮组结构的测力传感器安装在中间导轮的轴上，缆绳从三轮组中间经过时，由于三个导轮之间的相对位置不同，产生了传感器测力包角。在缆绳受到外力张紧后，会压紧中间导轮，压力通过导轮传递到张力传感器上，根据测力包角的大小及测力传感器传回的信号计算得到缆绳上实际张力。为了保证测力的准确，三个导轮之间相对位置是固定的。
[0006]但是在工程实践中发现，由于需要存储的缆绳较长，绞车卷筒在空盘和满盘时卷径变化较大，而且在海洋环境下，受到海水的冲击和船只的颠簸，缆绳会发生摆动，如图4和图5所示。缆绳一旦摆动，固定的三轮组结构测力误差就会较大，同时上述机构在缆绳直径变化后，测力误差也很大。如果将测力机构固定，会有如下三个问题:首先，当卷径变化和缆绳摆动时，会对测力机构造成附加的力，影响测量结果，同时缆绳进出测力机构处的结构件(如导轮、导轮轴等)应力集中，甚至损坏;其次，当收放的缆绳直径发生改变时，三个导轮之间的相对位置没有发生相应改变，造成传感器测力包角发生变化，那么根据测力包角计算的缆绳张力值也会变化，产生较大的测量误差;最后，由于缆绳需要提供足够的抗拉强度，其直径较大，需要的弯曲半径也较大，一般光电复合缆和水听器线阵需要的弯曲半径是其直径的15至20倍，如果测力机构与绞车缆盘相对位置固定，则需要较大的空间保证缆绳的弯曲半径，否则会使缆绳的弯曲半径较小，减少其使用寿命。
[0007]另外，现有工程中所使用的绞车，其排缆主要依靠双向丝杆加导轨驱动排缆机构实现，即采用链轮或齿轮，将绞车卷筒转动时的动力传递到双向丝杆上，丝杆旋转驱动排缆机构跟随卷筒的收放，沿导轨往复运动进行排缆。由于链轮或齿轮以及丝杆在传动过程中的传动比是固定的，导致在缆绳直径发生变化时，排缆机构的排缆节距不能随之变化，因此无法适应变径情况下的排缆。
【发明内容】
:
[0008]本发明要解决的技术问题是，提供一种能够减小缆绳受外力而摆动对测力结果的影响，防止缆绳进出测力机构处的结构件应力集中或损坏，保证传感器测力包角不会随着缆盘卷径和缆绳直径的变化而改变，提高了测量精度，且可以使缆绳具有足够大的空间保证缆绳的弯曲半径，延长了使用寿命，满足缆绳直径变化时排缆的要求的变径测力排缆机构。
[0009]本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的一种变径测力排缆机构，它包括绞车缆盘、收缆减速电机、缆盘左支架、缆盘右支架和排缆单元，收缆减速电机安装在缆盘左支架上，收缆减速电机的输出轴与绞车缆盘连接，绞车缆盘可转动地连接在缆盘左支架和缆盘右支架之间，其中，该变径测力排缆机构还包括由排缆单元进行驱动实现往复运动的变径测力单元，变径测力单元包括测力组件、能够相对测力组件移动的夹紧组件以及防止缆绳摆动的缆绳限位组件，缆绳限位组件与排缆单元连接，测力组件与缆绳限位组件可转动连接，夹紧组件与测力组件连接。
[0010]本发明所述的一种变径测力排缆机构，其中，排缆单元包括排缆电机、排缆支架、排缆导轨、排缆滑块和移动平台，排缆导轨连接在排缆支架上，排缆支架连接在地面上，排缆电机连接在排缆支架上，排缆滑块与排缆导轨滑动连接，排缆电机的输出轴与排缆丝杆连接，排缆滑块连接在移动平台下方，排缆丝杆上的丝杆螺母连接在移动平台下方，缆绳限位组件与移动平台连接。
[0011]本发明所述的一种变径测力排缆机构，其中，测力组件包括摆动底座、测力导轮以及两个压紧导轮，测力导轮和两个压紧导轮均安装在摆动底座上，测力导轮位于两个压紧导轮之间，摆动底座与缆绳限位组件可转动连接。
[0012]本发明所述的一种变径测力排缆机构，其中，夹紧组件包括变径电机、夹紧丝杆、夹紧滑块、夹紧导轮、夹紧导轨、移动支架和固定支架，变径电机与测力组件连接，夹紧丝杆与变径电机的输出轴连接，夹紧导轮有两个且分别连接在移动支架的两侧，夹紧滑块与移动支架连接，夹紧导轨连接在固定支架上，夹紧滑块与夹紧导轨滑动连接，固定支架与变径电机连接，夹紧丝杆上的丝杆螺母连接在移动支架上。
[0013]本发明所述的一种变径测力排缆机构，其中，缆绳限位组件包括提升导轮组和入缆限位导轮组，提升导轮组包括一对提升水平导轮，一对提升水平导轮与测力组件连接，入缆限位导轮组由一对水平导轮和一对竖直导轮组成，一对水平导轮和一对竖直导轮安装在排缆单元上，一对水平导轮和一对竖直导轮的排列形状呈“井”字形，测力组件与其中一个水平导轮可转动连接。
[0014]采用以上结构后，与现有技术相比，本发明一种变径测力排缆机构具有以下优点:
[0015]1、本发明中的测力组件位置与缆盘卷径变化随动，克服了收放时缆绳上盘角度变化造成的缆绳张力测量误差，并且通过入缆限位导轮组的限制，减小了缆绳受外力而摆动对测力结果的影响，防止缆绳进出测力组件处的结构件应力集中或损坏，保证缆绳进入测力组件前后的摆动都不影响缆绳与测力导轮之间的相对位置关系，即测力导轮14上的测力包角保持固定不变。
[0016]2、本发明中的测力组件与绞车缆盘相对位置没有固定，测力组件位置与缆盘卷径变化随动，因此可以使缆绳具有足够大的空间保证缆绳的弯曲半径，延长了使用寿命。
[0017]3、当缆绳直径变化后，通过夹紧组件改变夹紧导轮与压紧导轮之间的间距，保证传感器测力包角不会随着缆盘直径的变化而改变，提高了测量精度，满足了缆绳直径变化时排缆的要求。
[0018]4、本发明将变径测力单元与排缆单元集成，显著缩小了排缆机构的体积、重量，具有较高的结构强度，满足大张力下测力及排缆要求。
【附图说明】
:
[0019]图1为现有技术绞车中的测力装置采用的三轮组结构示意图；
[0020]图2为现有技术绞车方案的主视结构示意图；
[0021 ]图3为现有技术绞车方案的俯视结构示意图；
[0022]图4为图1和图2中测力机构主视结构示意图；
[0023]图5为图1和图2中测力机构俯视结构示意图；
[0024]图6为本发明一种变径测力排缆机构的主视结构示意图；
[0025]图7为本发明一种变径测力排缆机构的俯视结构示意图；
[0026]图8为本发明中变径测力单元的俯视放大结构示意图；
[0027]图9为本发明中排缆单元和变径测力单元连接在一起时的主视放大结构示意图；
[0028]图10为变径测力单元中夹紧组件的主视放大局部剖视结构示意图；
[0029]图11为本发明一种变径测力排缆机构的工作原理示意图；
[0030]图12为本发明变径测力原理示意图。
【具体实施方式】
:
[0031 ]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明一种变径测力排缆机构作进一步说明:
[0032]如图6、图7和图9所示，本发明一种变径测力排缆机构包括绞车缆盘1、收缆减速电机2、缆盘左支架3、缆盘右支架4、排缆单元和变径测力单元。收缆减速电机2安装在缆盘左支架3上，收揽减速电机2的输出轴与绞车缆盘I连接，绞车缆盘I通过轴承可转动地连接在缆盘左支架3和缆盘右支架4之间。排缆单元包括排缆