一种适用于水下锚泊平台的微量放索装置的制作方法

本发明涉及一种放索装置，具体涉及一种水下锚泊平台的微量放索装置，属于海洋环境下使用的水下系留技术领域。

背景技术：

水下锚泊平台通常采用络车或自动定深装置进行系留锚泊，传统络车或自动定深装置，注重于定深过程的功能实现，即如何高效、精确的完成水下锚泊平台设备的既定深度系留问题。然而对于长周期运行的水下锚泊平台会受海流、潮汐等的影响，在服役过程中不停的改变自身姿态，主要表现为铅垂方向的偏降、水平方向的水平偏移及锚泊平台绕自身的俯仰、摇摆和横滚等综合运动。由于海流、潮汐及其他外界环境持续存在且不为恒定值，造成水下锚泊平台的姿态不断变化，上述运动诱使络车或自动定深装置的索系与导索轮之间产生相对的运动，造成索系在导索轮处不断的磨损，最终导致索系断裂，影响水下锚泊平台的服役寿命。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种适用于水下锚泊平台的微量放索装置，在定深过程完成后，通过该装置的运转，索筒连续放出微量索系，使索系与导索轮的磨损位置不断迁移，从而有效减小索系断裂的风险，增加水下锚泊平台的服役时长。

锚泊平台的系留索系的一端缠绕在索筒外圆周面上，另一端绕过导索轮与锚系相连；

所述微量放索装置安装在所述索筒内部，包括：上夹板、壳体以及安装在壳体内部的多级传动齿轮组、末级稳速轮组和擒纵调速机构；

所述壳体为一端开口的中空结构，所述上夹板设置在其开口端；

所述多级传动齿轮组包括：两个以上依次啮合的单级齿轮组，所述单级齿轮组包括：齿轮轴a、同轴固接在齿轮轴a上的轴齿和齿片；所述齿轮轴a的两端分别通过轴承支撑在上夹板和壳体上，所述齿片与下一级单级齿轮组的轴齿相啮合；

所述末级稳速轮组包括：通过齿轮轴b同轴固接的稳速齿轮和稳速片，所述稳速齿轮与多级传动齿轮组中的末级单级齿轮组的齿片相啮合；所述稳速片为单向棘轮；所述齿轮轴b的两端通过轴承分别支撑在上夹板和壳体上；

所述多级传动齿轮组在所述系留索系张力的作用下转动，且所述多级传动齿轮组中第一级单级齿轮组转动设定角度，所述末级稳速轮组旋转一周；

所述擒纵调速机构包括：转动轴、摆块和止动销；转动轴固定在所述摆块的中心，所述转动轴的两端通过轴承分别支撑在上夹板和壳体上；在所述摆块上固定有两个止动销；

当所述稳速片转动过程中与所述止动销接触时，推动所述止动销带动所述擒纵调速机构转动，两个所述止动销交替与所述稳速片相接触，使所述擒纵调速机构往复摆动。

所述微量放索装置安装在索筒内部，所述索筒内部还设置有变矩器、制动器和止动器；所述多级传动齿轮组中的第一级单级齿轮组的轴齿与所述止动器的输入齿轮相啮合；所述止动器通过牙嵌与齿环相配合的方式与制动器相连，当所述止动器通电时，所述牙嵌与齿环脱开，所述止动器和制动器断开，当所述止动器断电时，所述牙嵌与齿环啮合；所述制动器与所述变矩器固连，所述变矩器与索筒固连。

有益效果：

(1)该装置利用水下锚泊平台的正浮力和锚的负浮力，将索系的张力传递至微量放索装置，通过微量放索装置的运行，使索筒能够连续微量放出绳索，迫使索系与导索轮的磨损位置不断迁移，从而可以有效避免因索系与导索轮相互磨损而导致索系断裂的风险。

(2)利用索系张力作为原动力，采用啮合齿轮及擒纵调速机构等机械机构，服役工作周期内不需要消耗额外能源，对系统功耗无需求。

(3)通过更改齿轮的传动比和擒纵调速机构的振荡频率，可以使放索速度可调；

(4)在第一级单级齿轮组及上夹板和壳体对应位置设有止动孔，在不需要使用放索装置功能时，将轴销插入孔中，即可完成止锁，功能转换方便快捷。

(5)齿轮和擒纵调速机构轴向长度相等，上夹板和壳体均开设齿轮轴安装沉孔。微量放索装置装配时，只需将齿轮放入沉孔中，固定上夹板和壳体即可完成，装配方便；

(6)传动齿轮采用渐开线齿轮，结构简单，成本低，且齿轮轴两端均安装有轴承，有利于减小系统摩擦。

(7)本发明结构独立，无电气设备，不需要专门的测试设备；

附图说明

图1为该微量放索装置拆除上夹板后的示意图；

图2为微量放索装置多级传动齿轮组啮合关系示意图；

图3为微量放索装置中多级传动齿轮组所属单级齿轮组的组成示意图；

图4为微量放索装置所属末级稳速轮组示意图；

图5为微量放索装置所属擒纵调速机构示意图；

图6为微量放索装置在络车或定深装置中的安装位置示意图；

图7为微量放索装置相配合的止动器示意图。

其中：1—索筒、2—变矩器、3—制动器、4—止动器、5—微量放索装置、6—系留索系、7—导索轮；4-1—齿环、4-2—牙嵌、4-3—线圈、4-4—螺套，4-5—输入轴齿、4-6—弹簧组；5-1—上夹板、5-2—壳体、5-3—多级传动齿轮组、5-4—末级稳速轮组、5-5—擒纵调速机构；5-3-1—轴承a、5-3-2—轴齿、5-3-3—齿片、5-3-4—齿轮轴a；5-4-1—稳速片，5-4-2—齿轮轴b；5-4-3—稳速齿轮,5-4-4—轴承b；5-5-1—转动轴、5-5-2—摆块、5-5-3—止动销。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本实施例提供一种适用于水下锚泊平台的微量放索装置，该装置采用多级传动齿轮组和擒纵调速机构相互配合，使索系连续放出微量绳索(最小可达25cm/d天)，迫使索系与导索轮的磨损点不断迁移，以达到延长水下锚泊平台服役时长的目的。

如图1-图2所示，该微量放索装置包括：上夹板5-1、壳体5-2以及安装在壳体5-2内部的多级传动齿轮组5-3、末级稳速轮组5-4和擒纵调速机构5-5。

其中壳体5-2为一端开口的中空结构，上夹板5-1设置在其开口端。

其中多级传动齿轮组5-3用于增速降力；多级传动齿轮组5-3由多组单级齿轮组依次啮合组成，本实施例中多级传动齿轮组5-3包括九个单级齿轮组，单级齿轮组的结构如图3所示，包括：齿轮轴a5-3-4、同轴固接在齿轮轴a5-3-4上的轴齿5-3-2和齿片5-3-3；齿轮轴a5-3-4的两端分别通过轴承5-3-1a支撑在上夹板5-1和壳体5-2上，其中齿片5-3-3与下一级单级齿轮组的轴齿5-3-2相啮合，即第一级单级齿轮组的齿片与第二级单级齿轮组的轴齿啮合，第二级单级齿轮组的齿片与第三级单级齿轮组的轴齿啮合，依次类推，第八级单级齿轮组的齿片与第九级单级齿轮组的轴齿啮合，第九级单级齿轮组的齿片与末级稳速轮组5-4啮合。

如图4所示,末级稳速轮组5-4包括：通过齿轮轴b5-4-2同轴固接的稳速齿轮5-4-3和稳速片5-4-1，其中稳速齿轮5-4-3与多级传动齿轮组5-3中第九级单级齿轮组的齿片相啮合，稳速片5-4-1为单向棘轮；齿轮轴b5-4-2的两端通过轴承b5-4-4分别支撑在上夹板5-1和壳体5-2上。

如图5所示，擒纵调速机构5-5包括：转动轴5-5-1、摆块5-5-2和止动销5-5-3；转动轴5-5-1铆接在摆块5-5-2的中心，转动轴5-5-1的两端通过轴承分别支撑在上夹板5-1和壳体5-2上；在摆块5-5-2上铆接有两个止动销5-5-3，两个止动销5-5-3沿转动轴5-5-1的轴线对称布置。

上述中，多级传动齿轮组5-3、末级稳速轮组5-4和擒纵调速机构5-5轴向长度相等，上夹板5-1和壳体5-2均开设沉孔，用于安装多级传动齿轮组5-3中各级单级齿轮组的齿轮轴、末级稳速轮组5-4的齿轮轴和擒纵调速机构5-5的转动轴。

在上夹板5-1和壳体5-2上第一级单级齿轮组对应位置设有止动孔，在不需要使用放索装置功能时，将轴销插入孔中，使第一级单级齿轮组停止转动，即可完成止锁。

微量放索装置5安装在水下锚泊平台的络车或者定深装置上，安装位置如图6所示，系留索系6的一端缠绕在索筒1外圆周面上，另一端绕过导索轮7与锚系相连。索筒1内部设置有变矩器2、制动器3和止动器4；微量放索装置5也安装在索筒1内部。微量放索装置5的多级传动齿轮组5-3中的第一级单级齿轮组的轴齿与止动器4的输入齿轮4-5相啮合，止动器4通过牙嵌4-2与齿环4-1啮合的方式与制动器3相连，制动器3通过花键与变矩器2相连，变矩器2通过螺纹与索筒1固连。具体为：

变矩器2采用行星轮结构，行星架固定，外侧齿圈与索筒1固连，中心太阳轮与行星轮啮合，且采用花键方式与制动器3连接。制动器3采用磁粉式，定子及线圈位于中心固定不动，外部为左右端盖和磁路环，中间灌装磁粉，左端盖由花键接口与变矩器2连接，右端盖与止动器4相连。

止动器4的结构如图7所示，包括：齿环4-1、螺套4-4、输入轴齿4-5、牙嵌4-2、线圈4-3和弹簧组4-6；齿环4-1通过螺纹固定在制动器3上，牙嵌4-2套装在螺套4-4轴向一端的外部，可以在螺套4-4上沿轴向移动，当牙嵌4-2移动至与齿环4-1对应位置时，与齿环4-1啮合，由此，连接止动器4和制动器3。同轴套装在螺套4-4外部的壳体内设置有线圈4-3和弹簧组4-6，弹簧组4-6为沿螺套4-4的周向均匀分布的多个弹簧，弹簧设置在壳体上的凹槽内，一端与凹槽内底面接触，另一端与牙嵌4-2连接。当线圈4-3通电时，牙嵌4-2向远离齿环4-1的方向移动，使牙嵌4-2与齿环4-1脱开，并压缩弹簧组4-6；当线圈4-3断电时，牙嵌4-2在弹簧组4-6回复力的作用下，向齿环4-1所在方向移动，直至与齿环4-1啮合。输入轴齿4-5通过螺钉同轴固定在螺套4-4的另一端。

该微量放索装置采用多级传动齿轮组5-3将索系的张力传递给擒纵调速机构5-5，由擒纵调速机构5-5的振荡频率和多级传动齿轮组5-3的传动比共同使索筒1以微小角度速度连续转动，从而使索筒1上的系留索系6连续微量放出(放索速度最小可达25cm/d)，由此使系留索系6与导索轮的磨损位置连续改变。多级传动齿轮组5-3起到增速降力的作用，多级传动齿轮组5-3中第一级单级齿轮组只旋转很小的角度，末级稳速轮组5-4就能旋转一圈，同时通过多级传动齿轮组5-3和末级稳速轮组5-4将张力减小至与擒纵调速机构5-5相匹配。

具体工作过程为：

(1)水下锚泊平台进行定深运动时，止动器4通电吸合(即线圈4-3通电吸合牙嵌4-2)，牙嵌4-2与齿环4-1脱开，使得止动器4和制动器3断开；然后制动器3通电，使磁粉形成磁粉链，制动器3进行制动。水下锚泊平台根据深度调节制动器3上电流大小，使制动器3不断制动刹车，最终稳定在预定深度。

(2)定深过程结束后，止动器4断电，牙嵌4-2和齿环4-1啮合；制动器3断电，制动力消失。系留索系6的张力(转矩)依次通过变矩器2、制动器3、止动器4传递至微量放索器5，微量放索器5开始工作。

(3)微量放索器5通过多级传动齿轮组5-3带动稳速片5-4-1转动，同时将传递至稳速片5-4-1的系留索系6的张力减小至与擒纵调速机构5-5相匹配；初始时，擒纵调速机构一侧的止动销5-5-3与稳速片5-4-1的一个齿接触，稳速片5-4-1旋转时将止动销5-5-3推开，擒纵调速机构5-5开始转动(擒纵调速机构5-5转动的动力来自于稳速片5-4-1对止动销5-5-3的推力)。

(4)当擒纵调速机构5-5转动一定角度使另一侧的止动销5-5-3与稳速片5-4-1的一个齿接触时，停止转动，同时对稳速片5-4-1进行减速止动，稳速片5-4-1推动擒纵调速机构5-5反向旋转。

(5)擒纵调速机构5-5反向旋转至初始侧止动销5-5-3与稳速片5-4-1接触，擒纵调速机构5-5停止转动，同时对稳速片5-4-1进行减速止动，一个工作周期完成。

(6)擒纵调速机构两侧的止动销5-5-3交替与稳速片5-4-1相接触，表现为擒纵调速机构5-5往复的摆动(类似于钟摆)和稳速片5-4-1的连续转动。在此过程中，多级传动齿轮组5-3中的第一级单级齿轮组以微小角度速度连续转动，带动使索筒1以微小角度速度连续转动，最终使索筒1上的系留索系6连续微量放出，迫使索系与导索轮7的磨损位置不断改变。

调节多级传动齿轮组5-3的传动比和擒纵调速机构5-5的振荡频率，能够调节索筒放索速度。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，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。