一种大型水下水听器环形列阵的展收装置

本发明属于水声探测，特别涉及一种大型水下水听器环形列阵的展收装置。

背景技术：

1、随着海洋研究和开发，吊放声纳可在数百米深海域工作，周围环境噪声低，能最大限度发挥声纳的探测性能。为实现超远距离水声导航与检测，水听器列阵的半径也随之增大，大尺度水下可展机构是支撑水听器列阵的重要结构，同时其工作时在深海环境下所受到环境因素影响复杂，如水流阻力、洋流扰动等，高可靠长寿命设计是保证长期水下工作中水听器测量精度的关键。

2、吊放声纳在船舶或直升机的运输和发射阶段，水听器列阵机构可以折叠在一起保持很小的尺寸，当其顺利进入水下环境后，再通过一系列控制措施将机构展开成大型列阵结构，并实现锁定实施探测工作，机构工作完成后折叠收回。现有的水下展开机构常采用的基本展开构型为圆柱式，利用多杆机构和基于平行四边形的扩展机构等作为吊放声纳的扩展装置，但是由于其结构构型和驱动方式单一的限制，水听器列阵存在展开半径较小、结构复杂、展收过程不同步和稳定性较差等问题，已经无法满足我国大范围远距离水声探测的需求。因此需要设计一种可以实现折叠和展开功能、具有大口径、多驱动方式同步的结构简单和稳定性强的大型水下水听器列阵具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种大型水下水听器环形列阵的展收装置，可以实现折叠和展开功能、具有大口径、多驱动方式同步的高精度和稳定性强的大型水下水听器列阵环形展收装置。用以解决上述背景技术提出的水听器列阵存在展开半径较小、结构复杂、展收过程不同步、驱动方式单一和稳定性较差等问题。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明实施例提出了一种大型水下水听器环形列阵的展收装置，所述展收装置四周布置有多个水下水听器(1)环形列阵，所述展收装置包括6个蝴蝶t型铰、6个同步t型铰和多个连接构件；

4、第一同步t型铰(31)、第一蝴蝶t型铰(21)、第二同步t型铰(32)、第二蝴蝶t型铰(22)、第三同步t型铰(33)和第三蝴蝶t型铰(23)依次通过连接构件相连接，形成有上层环状结构；第四蝴蝶t型铰(24)、第四同步t型铰(34)、第五同步t型铰(25)、第五同步t型铰(35)、第六蝴蝶t型铰(26)和第六同步t型铰(36)依次通过连接构件相连接，形成有下层环状结构；

5、在上层环状结构与下层环状结构之间蝴蝶t型铰和同步t型铰之间也通过连接构件相连，形成有平行四边形侧面结构，且平行四边形侧面结构的对角线也通过连接构件相连接。

6、根据本发明一可选实施例，下层环状结构和上层环状结构均为6边形结构。

7、根据本发明一可选实施例，所述连接构件包括同步绳索(6)、驱动绳索(7)、伸缩套杆粗杆(8)、伸缩套杆细杆(9)和支撑斜杆(10)。

8、根据本发明一可选实施例，每个蝴蝶t型铰包括蝴蝶t型铰本体(2)，所述蝴蝶t型铰本体(2)上设置有蝴蝶t型铰机械限位销(2-1)、蝴蝶t型铰伸缩套杆连接端头(2-2)、蝴蝶t型铰轴承端盖(2-3)、蝴蝶t型铰驱动绳索滑轮(2-4)、蝴蝶t型铰内连接轴(2-5)、蝴蝶t型铰内轴承(2-6)、蝴蝶t型铰支撑斜杆连接端头(2-7)和蝴蝶t型铰水听器支撑竖杆连接套筒(2-8)。

9、根据本发明一可选实施例，每个同步t型铰包括同步t型铰本体(3)，所述同步t型铰本体(3)上设置有同步t型铰连接轴(3-1)、同步t型铰同步绳索滑轮(3-2)、同步t型铰水听器支撑竖杆连接套筒(3-3)、同步t型铰伸缩套杆连接端头(3-4)、同步t型铰片状扭簧小轮毂(3-5)、同步t型铰片状扭簧大轮毂(3-6)、同步t型铰片状扭簧(3-7)和同步t型铰伸缩套杆同步滑轮(3-8)。

10、根据本发明一可选实施例，所述第一同步t型铰(31)的同步t型铰水听器支撑竖杆连接套筒(3-3)与所述第四蝴蝶t型铰(24)的蝴蝶t型铰水听器支撑竖杆连接套筒(2-8)之间设置有水听器支撑竖杆(5)；

11、所述第六同步t型铰(36)的同步t型铰同步绳索滑轮(3-2)与所述第三同步t型铰(33)的同步t型铰同步绳索滑轮(3-2)之间连接有同步绳索(6)；

12、所述第一蝴蝶t型铰(21)的蝴蝶t型铰驱动绳索滑轮(2-4)与所述第四蝴蝶t型铰(24)的蝴蝶t型铰驱动绳索滑轮(2-4)之间连接有驱动绳索(7)；

13、所述第一蝴蝶t型铰(21)的蝴蝶t型铰伸缩套杆连接端头(2-2)与所述第二同步t型铰(32)一端的同步t型铰伸缩套杆连接端头(3-4)之间连接有伸缩套杆粗杆(8)；

14、所述第二同步t型铰(32)另一端的同步t型铰伸缩套杆连接端头(3-4)与所述第二蝴蝶t型铰(22)的蝴蝶t型铰伸缩套杆连接端头(2-2)之间连接有伸缩套杆细杆(9)；

15、所述第二蝴蝶t型铰(22)的蝴蝶t型铰支撑斜杆连接端头(2-7)与所述第五蝴蝶t型铰(25)的蝴蝶t型铰支撑斜杆连接端头(2-7)之间连接有支撑斜杆(10)。

16、根据本发明一可选实施例，所述水听器支撑竖杆(5)上设置有水听器连接板(4)和电机，所述水听器连接板(4)固定有所述水下水听器(1)；所述电机用于带动驱动绳索(7)运动，以带动同步t型铰片状扭簧(3-7)展开，使得伸缩套杆粗杆(8)和伸缩套杆细杆(9)同步向两侧方向伸展运动，带动水听器支撑竖杆(5)与支撑斜杆(10)进行展开收拢动作。

17、根据本发明一可选实施例，所述伸缩套杆粗杆(8)和所述伸缩套杆细杆(9)在完全展开时均通过伸缩套杆限位锁定结构(11)锁定。

18、有益效果：第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果，具体描述如下：

19、本发明以平行四边形侧面结构为基本组成模块的大型环形展开装置，该展开装置可以用来构建大尺度水听器阵列的支撑机构。相邻单元通过共用竖直杆连接到一起，为了实现相邻机构单元运动的同步性，在伸缩套杆上下分别布置一个同步滑轮机构，相邻两个单元上下短连杆可以实现同步展开或折叠运动。为实现机构能够顺利展开，必须采用多点驱动方案，实现机构多模块的同步展开运动。绳索驱动系统传递作用力均匀，可以实现多点同时驱动，具备很好的驱动柔性，同时其只需一个输入，即可实现多个作用点力的输出，展开装置整体质量轻，满足机构的展开驱动要求。扭簧驱动方式为依靠机构内关节内置的扭簧所带的弹性势能驱动机构展开，同时利用电机释放控制索来控制机构展开速度的驱动方式。

20、本发明提高了在有限运载空间下水听器列阵的展开尺寸，能源获取方便、机构得到简化、扩展所需动力小、降低了加工精度和装配精度需求、运行可靠，解决了展收不同步的问题，可以通过改变平行四边形的结构尺寸、水听器支撑竖杆的高度与单元模块的数量，实现所需要的多种水听器阵型尺寸，提高了机构的泛用性。

21、第二、把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

22、本发明可有效降低水听器列阵的制造成本，方便操作，满足国家智能制造工程和绿色制造工程的要求，符合新型工业化道路，以促进制造业创新发展为主题，以提质增效为中心，以加快新一代信息技术与制造业深度融合为主线，以推进智能制造为主攻方向，以满足经济社会发展和国防建设对重大技术装备的需求为目标，强化工业基础能力等的指导思想。

23、第三、作为本发明权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

24、(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

25、通过采用大口径、多驱动方式的设计，可以实现水听器列阵的高精度展开和收回，从而提高水听器列阵的性能和稳定性。由于展收装置的创新设计，水听器列阵的展开半径得到有效增大，从而扩大了水听器在海洋科学、军事、环境监测等领域的应用范围。多驱动方式的同步设计可以使展收过程更加协调一致，提高了水听器列阵的部署效率，减少了操作人员的工作负担。多驱动方式的设计为市场带来了新的选择，有望在水下设备领域引起关注，拓展了相关技术的商业应用。

26、(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

27、大口径、多驱动方式的同步设计：目前水听器列阵在展收装置方面存在展开半径较小、结构复杂、驱动方式单一等问题。本发明通过引入大口径和多驱动方式，填补了这方面的技术空白，提升了水听器列阵的性能。

28、提高水听器列阵稳定性的技术创新：针对水听器列阵在使用中稳定性不足的问题，本发明通过创新性的设计解决了这一技术难题，填补了业内的技术空白。

29、(3)本发明的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

30、提高展开半径：以往水听器列阵的展开半径受到限制，影响了其在一些应用场景中的效果。本发明通过采用大口径设计，成功解决了展开半径较小的难题。

31、同步展收设计：展收过程中的同步问题一直是水听器列阵设计的难点，过去存在不同步、不协调的情况。本发明引入了多驱动方式，解决了同步性的技术难题，提高了水听器列阵的整体性能。

32、提高稳定性：水听器列阵在海洋环境中需要具备良好的稳定性，以确保数据的准确性。本发明通过技术创新成功提高了水听器列阵的稳定性，解决了长期存在的技术难题。