专利名称：一种自适应水声换能器机架的制作方法
技术领域：
本实用新型属于深海装备技术领域，具体涉及一种对深海热液口原位测温系统中 水声换能器固定的自适应机架。
背景技术：
对现代热液活动的温度场分布原位监测是热液活动研究中的重要内容之一，也是 研究深海热液喷口及其周围深部生物圈、探究海底热液成矿作用机理的基础研究工作。由 于热液活动区的高温高压极端环境限制，现有的测定热液口温度的主要手段是用温度传感 器阵列进行测量。这种方法有很大的局限性首先，接触式测量会干扰热液口的温度；其 次，接触式温度测量只能测量热液口某些点的温度，无法得到热液区域二维和三维的温度 场分布数据。目前已研究出深海热液口温度场原位在线声学检测方法，这种方法可以克服 上述缺点。但是针对深海热液口温度场原位在线声学检测的需要，目前国内尚未有一种能 对深海热液口原位在线声学检测系统中水声换能器固定的自适应机架面市。
发明内容为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种对深海热液口原位在线声 学检测系统中水声换能器固定的自适应水声换能器机架。此自适应水声换能器机架考虑到 深海环境中的各种情况，结构设计简单合理，可靠性强、操作便捷，能很好的解决在深海环 境中水声换能器相对黑色热液烟囱体位置的固定和温度测量任务的问题。本实用新型解决技术问题所采取的具体方案是本实用新型从上至下依次平行设置有水声换能器平台架、上机架和下机架。水声换能器平台架包括四个测量圆弧梁和四个平台连接件；上机架包括由八个上圆弧梁和四个上连接件组成的圆形机架；下机架包括由八个下圆弧梁和四个下连接件组成的圆形机架。所述的平台连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个铰链； 每个测量圆弧梁的两端插入两个平台连接件的水平安装孔内，并与平台连接件固定连接， 四个测量圆弧梁和四个平台连接件围合成一个圆形的机架，四个平台连接件将圆形的机 架等分为四段，每个测量圆弧梁上设置有多个水声换能器固定件，所有的水声换能器固定 件在圆形机架上均勻分布；每个水声换能器固定件上安装有一个水声换能器。所述的上连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直安装 孔、在竖直向上方向有一个铰链；上圆弧梁的一端插入上连接件的水平安装孔并与上连接 件固定，两个对应的上圆弧梁的另一端插接；八个上圆弧梁和四个上连接件围合成一个圆 形的机架；所述的上圆弧梁内部中空，圆形的机架由设置在上圆弧梁内的钢丝箍紧，钢丝的 两端扣环扣置在同一个T形扣锁上，所述的扣锁设置在任一两个上圆弧梁的连接处。水声换能器平台架与上机架通过三根上连接杆连接；所述的上连接杆的两端分别 设置在对应的平台连接件的铰链和上连接件的铰链内；上夹紧装置设置在上连接件上，四个上夹紧装置处于上机架所在平面内。所述的下连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直安装孔；下圆弧梁一端插入下连接件的水平安装孔并与下连接件固定，另一端与对应的另一个 下圆弧梁的另一端连接；八个下圆弧梁和四个下连接件围合成一个圆形的机架；所述的下 圆弧梁内部中空，圆形的机架由设置在下圆弧梁内的钢丝箍紧，钢丝的两端扣环扣置在同 一个T形扣锁上，所述的扣锁设置在任一两个下圆弧梁的连接处。上机架与下机架通过三根下连接杆连接；所述的下连接杆的两端分别插入对应的 上连接件的竖直安装孔和下连接件的竖直安装孔内；下夹紧装置设置在下连接件上，四个 下夹紧装置处于下机架所在平面内。上夹紧装置和下夹紧装置结构相同包括内芯轴、圆柱销、套筒、弹簧和压头。所述 的套筒一端封闭、另一端开放，套筒封闭端与对应的连接件固定，T形的内芯轴一端设置在 套筒内并与套筒内径相配，另一端伸出套筒的开放端并与压头固定连接，内芯轴上与圆柱 销对应的位置设置有通孔，圆柱销贯穿套筒和内芯轴活动设置。弹簧的一端与套筒封闭端 固定连接、另一端与内芯轴的一端固定连接。所述的压头的前端面与上机架或下机架的平 面垂直，并刻蚀有加大摩擦系数的波纹线。本实用新型所具有的有益效果(1)考虑了机架自身的刚度、强度及稳定性，保证水声换能器在数据测量时，每对 水声换能器的声中心距离精度控制在误差范围之内。(2)保证了自适应水声换能器机架固定的稳定性并保证仪器本身和烟囱体的安全 性。(3)材料选择上综合考虑了深海的压强、洋流、PH、盐碱度等特殊环境对自适应水 声换能器机架所造成的多种影响。(4)自适应水声换能器机架的设计遵循了简便、从轻的设计原则，保证水下机械臂 操作简便。
图1为本实用新型的立体图；图2为本实用新型回收时的立体图；图3为夹紧装置剖面图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1和图2所示，一种自适应水声换能器机架从上至下依次平行设置有水声换 能器平台架、上机架和下机架。水声换能器平台架包括四个测量圆弧梁3和四个平台连接件4 ；上机架包括由八个上圆弧梁10和四个上连接件6组成的圆形机架；下机架包括由八个下圆弧梁11和四个下连接件9组成的圆形机架。所述的平台连接件4在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个铰 链；每个测量圆弧梁3的两端插入两个平台连接件4的水平安装孔内，并与平台连接件4固定连接，四个测量圆弧梁3和四个平台连接件4围合成一个圆形的机架，四个平台连接件4 将圆形的机架等分为四段，每个测量圆弧梁3上设置有四个水声换能器固定件1，所有的水 声换能器固定件1在圆形机架上均勻分布；每个水声换能器固定件1上安装有一个水声换 能器2。所述的上连接件6在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直安 装孔、在竖直向上方向有一个铰链；上圆弧梁10 —端插入上连接件6的水平安装孔并与上 连接件6固定，另一端与对应的另一个上圆弧梁的另一端连接；八个上圆弧梁10和四个上 连接件6围合成一个圆形的机架；所述的上圆弧梁10内部中空，圆形的机架由设置在上圆 弧梁10内的钢丝箍紧，钢丝的两端扣环扣置在同一个T形扣锁7上，所述的扣锁7设置在 任一两个上圆弧梁10的连接处。 水声换能器平台架与上机架通过三根上连接杆5连接；所述的上连接杆5的两端 分别设置在对应的平台连接件4的铰链和上连接件6的铰链内；上夹紧装置设置在上连接 件6上，四个上夹紧装置处于上机架所在平面内。所述的下连接件9在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直安 装孔；下圆弧梁11 一端插入下连接件9的水平安装孔并与下连接件9固定，另一端与对应 的另一个下圆弧梁11的另一端连接；八个下圆弧梁11和四个下连接件9围合成一个圆形 的机架；所述的下圆弧梁9内部中空，圆形的机架由设置在下圆弧梁9内的钢丝箍紧，钢丝 的两端扣环扣置在同一个T形扣锁上，所述的扣锁设置在任一两个下圆弧梁11的连接处。上机架与下机架通过三根下连接杆8连接；所述的下连接杆8的两端分别插入对 应的上连接件6的竖直安装孔和下连接件9的竖直安装孔内；下夹紧装置设置在下连接件 9上，四个下夹紧装置处于下机架所在平面内。如图3所示，上夹紧装置和下夹紧装置结构相同包括内芯轴14、圆柱销15、套筒 12、弹簧13和压头16。所述的套筒12 —端封闭、另一端开放，套筒12封闭端与对应的连 接件固定，T形的内芯轴14 一端设置在套筒12内并与套筒12内径相配，另一端伸出套筒 12的开放端并与压头16固定连接，内芯轴14上与圆柱销15对应的位置设置有通孔，圆柱 销15贯穿套筒和内芯轴14活动设置。弹簧13的一端与套筒12封闭端固定连接、另一端 与内芯轴14的一端固定连接。所述的压头16的前端面与上机架或下机架的平面垂直，并 刻蚀有加大摩擦系数的波纹线。本实用新型的具体使用过程为用机械手将自适应水声换能器机架准确套入烟囱 体，当自适应水声换能器机架到达实验所需的位置时，将圆柱销全部拔出，弹簧将内芯轴向 外顶出，压头与烟 体壁相接触，从而达到固定自适应水声换能器机架的目的。此后水声换 能器开始测量烟囱体的温度场分布。如图2所示，在实验完成后，将上机架和下机架上的扣锁全部拔出，扣环松开，钢 丝处于自由态，抽取钢丝后，上机架和下机架自动展开，从而可以达到回收自适应水声换能 器机架的目的。
权利要求一种自适应水声换能器机架，其特征在于包括上至下依次平行设置有水声换能器平台架、上机架和下机架；水声换能器平台架包括四个测量圆弧梁和四个平台连接件；上机架包括由八个上圆弧梁和四个上连接件组成的圆形机架；下机架包括由八个下圆弧梁和四个下连接件组成的圆形机架；所述的平台连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个铰链；每个测量圆弧梁的两端插入两个平台连接件的水平安装孔内，并与平台连接件固定连接，四个测量圆弧梁和四个平台连接件围合成一个圆形的机架，四个平台连接件将圆形的机架等分为四段，每个测量圆弧梁上设置有多个水声换能器固定件，所有的水声换能器固定件在圆形机架上均匀分布；每个水声换能器固定件上安装有一个水声换能器；所述的上连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直安装孔、在竖直向上方向有一个铰链；上圆弧梁的一端插入上连接件的水平安装孔并与上连接件固定，两个对应的上圆弧梁的另一端插接；八个上圆弧梁和四个上连接件围合成一个圆形的机架；所述的上圆弧梁内部中空，圆形的机架由设置在上圆弧梁内的钢丝箍紧，钢丝的两端扣环扣置在同一个T形扣锁上，所述的扣锁设置在任一两个上圆弧梁的连接处；水声换能器平台架与上机架通过三根上连接杆连接；所述的上连接杆的两端分别设置在对应的平台连接件的铰链和上连接件的铰链内；上夹紧装置设置在上连接件上，四个上夹紧装置处于上机架所在平面内；所述的下连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直安装孔；下圆弧梁一端插入下连接件的水平安装孔并与下连接件固定，另一端与对应的另一个下圆弧梁的另一端连接；八个下圆弧梁和四个下连接件围合成一个圆形的机架；所述的下圆弧梁内部中空，圆形的机架由设置在下圆弧梁内的钢丝箍紧，钢丝的两端扣环扣置在同一个T形扣锁上，所述的扣锁设置在任一两个下圆弧梁的连接处；上机架与下机架通过三根下连接杆连接；所述的下连接杆的两端分别插入对 应的上连接件的竖直安装孔和下连接件的竖直安装孔内；下夹紧装置设置在下连接件上，四个下夹紧装置处于下机架所在平面内。
2.根据权利要求1所述的一种自适应水声换能器机架，其特征在于所述的上夹紧装置 和下夹紧装置结构相同包括内芯轴、圆柱销、套筒、弹簧和压头；所述的套筒一端封闭、另 一端开放，套筒封闭端与对应的连接件固定，T形的内芯轴一端设置在套筒内并与套筒内径 相配，另一端伸出套筒的开放端并与压头固定连接，内芯轴上与圆柱销对应的位置设置有 通孔，圆柱销贯穿套筒和内芯轴活动设置；弹簧的一端与套筒封闭端固定连接、另一端与内 芯轴的一端固定连接；所述的压头的前端面与上机架或下机架的平面垂直，并刻蚀有加大 摩擦系数的波纹线。
专利摘要本实用新型涉及一种自适应水声换能器机架。本实用新型包括从上至下依次平行设置有水声换能器平台架、上机架和下机架，水声换能器平台架为圆形框架，水声换能器均匀布置在水声换能器平台架上；上机架为圆形框架，由八段上圆弧梁和上连接件组成，上机架与水声换能器平台架通过上连接杆铰链连接。下机架为圆形框架，由八段下圆弧梁和下连接件组成。上机架和下机架上均设置有夹紧装置，上机架和下机架通过下连接杆固定。本实用新型考虑了机架自身的刚度、强度及稳定性，保证数据测量时，水声换能器的声中心距离精度控制在误差范围之内。
文档编号H04R1/44GK201657268SQ20102017364
公开日2010年11月24日 申请日期2010年4月27日 优先权日2010年4月27日
发明者张祝军, 樊炜, 毛洁, 潘华辰, 蔡勇, 陈鹰 申请人:杭州电子科技大学