专利名称：海洋拖曳线阵双翼自动定深装置的制作方法
技术领域：
本发明属于地震勘探海上拖曳电缆线阵自动定深装置，该自动定深装置属于外挂式装置。其主要利用翼板相对于水流运动时产生升力的原理来调节拖缆的深度，并且外形采用流线型设计，因此作业时在地震频带内产生较小的流体噪声。
背景技术：
地震勘探用的海上拖缆在作业时要求具有较好的直线度，由于比较长，在拖曳速度较低时，其中间部分将会出现上拱或下悬现象，故需要外加定深装置在水下自动调节拖缆深度，来保证拖缆的直线度。现有定深装置的主要缺点是驱动机构可靠性差、翼板动作不灵敏、反应迟钝、在水下长时间工作容易因渗水而发生故障、与拖缆的连接不方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其驱动机构简单紧凑，运转可靠，翼板动作灵敏，反应迅速，具有多重密封结构，在水下长时间工作也不会因渗水而发生故障，利用锁紧机构可快速、方便地与拖缆连接或从拖缆上卸下。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，包括耐压壳体、翼板安装轴，翼板安装轴的两侧对称地装有翼板，耐压壳体内装有深度传感器、通讯线圈、锁紧机构、磁罗盘模块、通讯及控制模块、驱动机构、电池组，其特征是所述耐压壳体的下部呈圆筒状，其内腔的中部装有起密封作用的套管，所述驱动机构安装在套管内的上腔室中，所述电池组布置在套管的前部，通讯及控制模块布置在套管的后部，磁罗盘模块布置在通讯及控制模块的后部，深度传感器布置在电池组的上部，通讯线圈布置在深度传感器的上部；
耐压壳体的上部有两个凸起的连接平台，该两个连接平台上装有所述锁紧机构；所述驱动机构由电动机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、杆座、顶簧、摆杆组成，所述套管内的上腔室中装有密封筒，减速器嵌装在密封筒的后端孔口内，减速器的输出轴与联轴器连接，该联轴器装在密封筒的内腔中，减速器的输入轴与电动机的主轴同轴连接，丝杠的主轴由密封筒的前端孔口伸入密封筒的内腔中，与联轴器连接；丝杠上螺接有螺母，螺母的前端与杆座固接，杆座的前端装有顶簧，杆座的上方装有摆杆，摆杆的下端伸入杆座的竖孔中，摆杆的上部伸出于耐压壳体外与所述翼板安装轴固接。
所述密封筒的前端孔口内装有密封组件，密封筒的内孔中装有用于支承丝杠主轴的轴承，密封筒的外壁上有凹槽，凹槽内装有密封圈。
所述锁紧机构由并排设置的第一锁销和第二锁销组成，第一锁销由锁舌、螺栓、蝶簧、旋杆组成，锁舌装在所述连接平台上的第一竖孔中，锁舌的顶端有楔形头，螺栓螺接在锁舌底端孔中，蝶簧套在锁舌的下部，蝶簧的下端抵顶在螺栓的下端大头的凸缘上，蝶簧的上端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，位于螺栓下方的耐压壳体的连接平台上有横向贯通孔，旋杆装在该贯通孔中，螺栓的下端大头受蝶簧的弹力作用与旋杆中部的偏心圆柱体的外圆相接触，旋杆两端的手把分别由连接平台两侧露出；第二锁销由锁杆、两个拨杆、复位弹簧组成，锁杆装在连接平台上的第二竖孔中，复位弹簧套装在锁杆的下部，复位弹簧的底端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，复位弹簧的顶端抵顶在锁杆的凸肩上，两个拨杆左、右对称地螺接在锁杆中部的横向螺孔中。
所述耐压壳体的材质为非金属材料聚氨酯，耐压壳体内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成。所述耐压壳体的外形为流线型。
本发明有以下积极有益的效果耐压壳体的材质为聚氨酯，质量轻、无磁、防腐、抗冲击、弹性好，耐压壳体内部有起加强作用的骨架，骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成，极大的提高了耐压壳体的强度和刚度；耐压壳体内部的主要各部件由非金属材料制成，大大减轻整个装置的重量，质量对称、重心处于浮心正下方，有微弱负浮力，因此能够靠自身来保证翼板处于水平姿态。
左、右两个翼板对称，本装置在自身的作用下，始终使两个翼板保持水平位置，当拖缆打扭时，本装置通过安装环可以绕拖缆上的预支件转动。
耐压壳体内部各部件采用模块化结构，拆装简单、维修方便。
设置有两个连接平台，通过锁紧机构快速、方便地与拖缆进行连接并锁紧，易于拖缆的布放；
本装置驱动机构结构简单、紧凑；运转可靠，控制精确，翼板动作灵敏，反应迅速。具有多重密封结构，即每个可能进水的地方都设置有密封圈，因此在水下长时间工作也不会渗水。耐压壳体外形采用流线型设计，因此可以减少地震频带内的噪声。
图1是本发明一实施例的外形示意图；图2是图1的俯视图；图3是图1的剖视图；图4是图3中A局部的放大图；图5是图4中驱动机构的放大图；图6是图5所示密封筒及安装在密封筒内部各组件的放大图；图7是图5所示密封筒的放大图；图8是图5的C-C放大剖视图；图9是图3所示B局部的放大图，并连接上了拖缆安装环；图10是图9的D-D剖视图；图11是图10中锁舌的放大图；图12是图10中螺栓的放大图；图13是图10中旋杆的放大图；图14是图9的E-E剖视图；图15是图14中锁杆的放大图；图16是图15中拨杆的放大图；图17是安装环的仰视图；图18是图17的F-F剖视图；图19是图17的G-G剖视图；图20是本发明的使用状态示意图。
具体实施例方式
图中标号1.耐压壳体 101.连接平台 102.连接平台103.腰形孔2.翼板安装轴 3.深度传感器 4.通讯线圈 5.锁紧机构6.磁罗盘模块 7.通讯及控制模块 8.驱动机构 9.电池组10.翼板11.编码器 12.电动机 13.减速器14.联轴器 15.丝杠 151.主轴16.螺母
17.杆座 18.顶簧 19.摆杆20.翼板 21.套管211.走线孔22.密封筒221.后端孔口 222.内腔223.前端孔口 224.内孔 225.内孔 226.凹槽23.密封组件 24.轴承 25.轴承26.密封圈27.密封圈 28.轴座 29.螺钉30.螺钉31.锁舌 311.楔形头 312.底端孔32.螺栓 321.大头 33.蝶簧34.旋杆 341.偏心圆柱体 342.手把 343.手把35.锁杆 351.凸肩 352.螺孔36.拨杆 37.拨杆 38.弹簧39.安装环 391.大圆孔 392.长槽孔40.安装环 41.拖缆请参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8，本发明是一种海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，包括耐压壳体1、翼板安装轴2，翼板安装轴2的两侧对称地装有翼板10、20，耐压壳体1内装有深度传感器3、通讯线圈4、锁紧机构5、磁罗盘模块6、通讯及控制模块7、驱动机构8、电池组9。耐压壳体1的材质为聚氨酯，耐压壳体1内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成。
耐压壳体1的下部呈圆筒状，其内腔的中部装有起密封作用的套管21，驱动机构8安装在套管21内的上部腔室中，电池组9布置在套管21的前部，通讯及控制模块7布置在套管21的后部，磁罗盘模块6布置在通讯及控制模块7的后部，深度传感器3布置在电池组9的上部，通讯线圈4布置在深度传感器3的上部；套管21内的下部有走线孔211，电池组9通过埋设于走线孔211中的导线与通讯及控制模块7连接。
耐压壳体1的上部有两个凸起的连接平台101、102，该两个连接平台101、102上都装有锁紧机构5。
请参照图3、图4、图5、图6、图7、图8，驱动机构8由电动机12、减速器13、联轴器14、丝杠15、螺母16、杆座17、顶簧18、摆杆19组成，套管21内的上腔室中装有密封筒22，减速器13嵌装在密封筒22的后端孔口221内，减速器13的输出轴与联轴器14连接，该联轴器14装在密封筒22的内腔222中，减速器13的输入轴与电动机12的主轴同轴连接，电动机12的后部装有编码器11，编码器11用于测量电动机12的转速、转向和位移，丝杠15的主轴151由密封筒22的前端孔口223伸入密封筒22的内腔222中，与联轴器14连接；丝杠15上螺接有螺母16，螺母16的前端与杆座17固接，杆座17的前端装有顶簧18，杆座17的上方装有摆杆19，摆杆19的下端伸入杆座17的竖孔中，摆杆19的上部伸出于耐压壳体1外与翼板安装轴2固接。
请参照图6、图7，密封筒22的前端孔口223内装有密封组件23，密封组件23由多个密封圈组合构成。密封筒22的内孔224、225中分别装有用于支承丝杠15主轴151的轴承24、25，密封筒22的外壁上有凹槽226，凹槽226内装有密封圈26。
当船上控制器通过通信线圈4设定系统深度时，通讯及控制模块中的控制系统发出指令给电动机12，使电动机12的主轴旋转，同时编码器11测得电动机12的转速、转向和位移，并反馈到控制系统，电动机12通过减速器13带动丝杠15的主轴151旋转，螺母16在丝杠15上平移，带动杆座17移动，使摆杆19摆动，请参照图8，因摆杆19通过螺钉固接在轴座28上，翼板安装轴2与固接在轴座28上，所以，摆杆19的摆动会使翼板安装轴2转动一个角度，使得翼板10、20获得新的攻角，从而产生一个流体动力，使本装置定深到设定深度。
控制电动机12的速度、转动方向、启停位置即可控制翼板10、20的角速度、攻角增减和攻角大小。从而调节本装置的深度。丝杠15、螺母16有自锁功能，当丝杠15停止转动后，可以使翼板10、20固定在某一角度不动。
本装置还利用内部安装的深度传感器对拖缆深度进行实时监测，然后通过微处理器控制电动机来实现深度自动调节。
由于安装空间有限，本装置没有额外的传感器进行翼板攻角零度位置的确定，本装置采用的方法是假设使螺母16从丝杠15的一个极限位置旋转到另一个极限位置电动机需要旋转的圈数为n，每次开机或复位时，电动机都要首先旋转n圈，这样螺母16必然会旋转到丝杠15的一个极限位置，当螺母16到达极限位置后，由于丝杠15在此位置已经没有螺纹牙，因此螺母16不再移动，而丝杠15空转，螺母16另一端由于受到顶簧18的抵顶，因此确保了在反转时能够和丝杠15正常啮合，然后再从这个极限位置反转提前计算好的圈数来使翼板10、20到达零度位置。
本装置利用锁紧机构固定拖缆上的安装环，请参照图20，安装环39和安装环40都为半圆环形，其结构对称，安装环40、39从上、下两侧扣合在拖缆41的预支件上，实现与拖缆41的连接。请参照图17、图18、图19，安装环39的底部有锁眼，锁眼由连通的大圆孔391和长槽孔392构成，长槽孔392为上部大、下部小的沉头槽孔。
请参照图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16，锁紧机构5由并排设置的第一锁销和第二锁销组成。
第一锁销由锁舌31、螺栓32、蝶簧33、旋杆34组成，锁舌31装在连接平台101上的第一竖孔中，锁舌31的顶端有楔形头311，螺栓32螺接在锁舌31底端孔312中，蝶簧33套在锁舌31的下部，蝶簧33的下端抵顶在螺栓32的下端大头321的凸缘上，蝶簧33的上端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，位于螺栓32下方的耐压壳体1的连接平台101上有横向贯通孔，旋杆34装在该贯通孔中，螺栓32的下端大头受蝶簧33的弹力作用与旋杆34中部的偏心圆柱体341的外圆相接触，旋杆34两端的手把342、343分别由连接平台101两侧露出。
第二锁销由锁杆35、两拨杆36、37、复位弹簧38组成，锁杆35装在连接平台101上的第二竖孔中，复位弹簧38套装在锁杆35的下部，复位弹簧38的底端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，复位弹簧38的顶端抵顶在锁杆35的凸肩351上，锁杆35向上的回复力就是靠复位弹簧38实现的，拨杆36、37左、右对称地螺接在锁杆35中部的横向螺孔352中见图15。拨杆36、37可在腰形孔103中移动。
第一锁销用以限制安装环39的竖直位移，第二锁销用以限制安装环39的水平位移。第一锁销实际上是一凸轮推杆机构，锁舌31相当于推杆，旋杆34上的偏心圆柱体341相当于凸轮。锁舌31在偏心圆柱体341的推动下向上移动。
请参照图9、图10、图14、图17、图18、图19、图20，锁紧机构5的工作过程是将安装环39上的大圆孔391对准锁舌31并向下压，同时通过手把342、343转动旋杆34，使偏心圆柱体341转动，推动锁舌31向上移动，锁舌31插入安装环39的大圆孔391中，此时向下压拨杆36、37，将锁杆35压下，使复位弹簧38压缩，产生向上的回复力。
然后使安装环39向锁杆35一侧滑动，这样锁舌31滑入安装环39的长槽孔392中。锁舌31上移导致碟簧33压缩变形，产生对锁舌31向下的回复力。
将安装环39上的大圆孔391对准锁杆35时，释放拨杆36、37，锁杆35在复位弹簧38的作用下插入大圆孔391中，防止安装环39横向窜动，限制安装环39的水平位移。
最后转动旋杆34，使偏心圆柱体341处于图10所示位置，锁舌31在碟簧33的作用下向下移动，其楔形头311嵌入长槽孔392中，长槽孔392的横截面的形状与楔形头311的横截面的形状对应相符，楔形头311的横截面形状见图11，长槽孔392的横截面的形状见图19，利用楔形头311将安装环39锁紧，限制安装环39的竖向位移。
权利要求
1.一种海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，包括耐压壳体(1)、翼板安装轴(2)，翼板安装轴(2)的两侧对称地装有翼板(10、20)，耐压壳体(1)内装有深度传感器(3)、通讯线圈(4)、锁紧机构(5)、磁罗盘模块(6)、通讯及控制模块(7)、驱动机构(8)、电池组(9)，其特征是所述耐压壳体(1)的下部呈圆筒状，其内腔的中部装有起密封作用的套管(21)，所述驱动机构(8)安装在套管(21)内的上腔室中，所述电池组(9)布置在套管(21)的前部，通讯及控制模块(7)布置在套管(21)的后部，磁罗盘模块(6)布置在通讯及控制模块(7)的后部，深度传感器(3)布置在电池组(9)的上部，通讯线圈(4)布置在深度传感器(3)的上部；耐压壳体(1)的上部有两个凸起的连接平台(101、102)，该两个连接平台(101、102)上装有所述锁紧机构(5)；所述驱动机构(8)由电动机(12)、减速器(13)、联轴器(14)、丝杠(15)、螺母(16)、杆座(17)、顶簧(18)、摆杆(19)组成，所述套管(21)内的上腔室中装有密封筒(22)，减速器(13)嵌装在密封筒(22)的后端孔口(221)内，减速器(13)的输出轴与联轴器(14)连接，该联轴器(14)装在密封筒(22)的内腔(222)中，减速器(13)的输入轴与电动机(12)的主轴同轴连接，丝杠(15)的主轴(151)由密封筒(22)的前端孔口(223)伸入密封筒(22)的内腔(222)中，与联轴器(14)连接；丝杠(15)上螺接有螺母(16)，螺母(16)的前端与杆座(17)固接，杆座(17)的前端装有顶簧(18)，杆座(17)的上方装有摆杆(19)，摆杆(19)的下端伸入杆座(17)的竖孔中，摆杆(19)的上部伸出于耐压壳体(1)外与所述翼板安装轴(2)固接。
2.如权利要求1所述的海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其特征是所述密封筒(22)的前端孔口(223)内装有密封组件(23)，密封筒(22)的内孔(224、225)中装有用于支承丝杠(15)主轴(151)的轴承(24、25)，密封筒(22)的外壁上有凹槽(226)，凹槽(226)内装有密封圈(26)。
3.如权利要求1所述的海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其特征是所述锁紧机构(5)由并排设置的第一锁销和第二锁销组成，第一锁销由锁舌(31)、螺栓(32)、蝶簧(33)、旋杆(34)组成，锁舌(31)装在所述连接平台上的第一竖孔中，锁舌(31)的顶端有楔形头(311)，螺栓(32)螺接在锁舌(31)底端孔(312)中，蝶簧(33)套在锁舌(31)的下部，蝶簧(33)的下端抵顶在螺栓(32)的下端大头(321)的凸缘上，蝶簧(33)的上端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，位于螺栓(32)下方的耐压壳体(1)的连接平台上有横向贯通孔，旋杆(34)装在该贯通孔中，螺栓(32)的下端大头受蝶簧(33)的弹力作用与旋杆(34)中部的偏心圆柱体(341)的外圆相接触，旋杆(34)两端的手把(342、343)分别由连接平台两侧露出；第二锁销由锁杆(35)、两拨杆(36、37)、复位弹簧(38)组成，锁杆(35)装在连接平台上的第二竖孔中，复位弹簧(38)套装在锁杆(35)的下部，复位弹簧(38)的底端抵顶在连接平台内孔的阶梯面上，复位弹簧(38)的顶端抵顶在锁杆(35)的凸肩(351)上，两拨杆(36、37)左、右对称地螺接在锁杆(35)中部的横向螺孔(352)中。
4.如权利要求1所述的海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其特征是所述耐压壳体(1)的材质为非金属材料聚氨酯，耐压壳体(1)内部的骨架由玻璃纤维混合环氧树脂构成。
5.如权利要求1所述的海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其特征在于所述耐压壳体(1)的外形为流线型。
全文摘要
一种海洋拖曳线阵双翼自动定深装置，其耐压壳体内装有起密封作用的套管，驱动机构安装在套管内，电池组、通讯及控制模块分别布置在套管的前、后部，磁罗盘模块布置在通讯及控制模块的后部，深度传感器布置在电池组的上部，通讯线圈布置在深度传感器的上部；耐压壳体的上部有两个连接平台，连接平台上装有锁紧机构；驱动机构由电动机、减速器、联轴器、丝杠、螺母、杆座、顶簧、摆杆组成，摆杆的上部伸出于耐压壳体外与翼板安装轴固接。本装置的驱动机构简单紧凑，运转可靠，翼板动作灵敏，反应迅速，具有多重密封结构，在水下长时间工作也不会因渗水而发生故障，利用锁紧机构可快速、方便地与拖缆连接或从拖缆上卸下，便于拖缆的布放。
文档编号G01V1/20GK1932554SQ20061014079
公开日2007年3月21日 申请日期2006年10月11日 优先权日2006年10月11日
发明者苗建明, 罗东, 朱耀强, 张承科, 吕学敏, 赵治平, 裴武波, 张辉, 何小军, 唐进, 陈曦, 王德亮, 任宏伟, 李朝晖, 何承玲 申请人:中国海洋石油总公司, 中海油田服务股份有限公司, 中国船舶重工集团公司第七一○研究所