专利名称：恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于缠绕多股多层柔性脐带缆的绞车，具体地指一种恒张力自动
收放和排缆的脐带缆绞车装置。
背景技术：
二十一世纪是人类开发海洋、利用海洋的世纪，为了实现对深海世界的探索，各种 潜水器等水下作业设备便应运而生。为了确保这些设备的作业时间、作业深度和作业程序， 通常有一根长长的、柔性的、等浮力的脐带缆连接在潜水器等水下作业设备与母船上的控 制设备之间。脐带缆一般由电源线、数据线、光纤、水气管、保护层及浮力层等组成，用于提 供生命支持系统、传输动力电源以及控制信号。根据潜水器等水下作业设备的作业深度，这 些脐带缆短则几百米，长则上千米，为了方便脐带缆的收放，保证其不被折弯或拉断，所有 的脐带缆必须整齐排布在一个专用绞车上。同时，要根据这些设备的作业深度变化，实时进 行脐带缆的释放和收回。特别是在回收脐带缆的过程中，不仅要确保其整齐有序地排布在 绞车滚筒上，避免脐带缆因乱层相互挤压而导致的无法放缆，而且要确保其不能承受过大 的拉力，避免超负荷拉力导致这种柔性的脐带缆拉断。 目前，传统脐带缆绞车装置的收放主要是靠操作人员手动旋转绞车滚筒两侧的转 轮实现的，其排缆也是依靠人工操作进行，脐带缆所承受的拉力也只有依靠人为估计。这 样，不能根据实际受力情况进行实时收放脐带缆。在探测器等设备进行深海作业时，这种全 人工的操作方式，不仅收放脐带缆很不方便，而且工作效率十分低下，还极易损伤脐带缆， 安全性极差。因此，科研人员一直在努力改进传统的脐带缆绞车装置。
发明内容本实用新型的目的旨在克服传统脐带缆绞车装置全人工操作模式所存在的效率
低和安全性差等问题，提供一种恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，该装置能够准
确控制脐带缆张力，方便实现脐带缆的自动收放和排缆，有效保护脐带缆的安全。 为实现上述目的，本实用新型所设计的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装
置，主要由用于缠绕脐带缆的绞车本体、用于实现脐带缆自动收放的驱动装置、以及用于实
现脐带缆自动排缆的排缆装置三部分组成 所述绞车本体包括用于支撑所有部件的绞车支架，绞车支架上设置有可转动的绞 车滚筒，用于传输动力及信号的脐带缆整齐缠绕在该绞车滚筒上。脐带缆的一端与潜水器 等水下作业设备连接，另一端与母船上的控制设备连接。 所述驱动装置包括安装在绞车支架底座上的电动机，电动机的输出端通过减速器 与磁粉离合器的输入端相连，磁粉离合器的输出端通过链轮传动装置与绞车滚筒相连。磁 粉离合器能自动进行离合操作，断电时为脱开状态，通电时便自动吸合。电动机经减速器减 速后将动力传输给磁粉离合器，磁粉离合器再通过链轮传动装置驱动绞车滚筒转动，实现 脐带缆的自动收放。[0008] 所述排缆装置包括固定在绞车支架上的排缆支架，排缆支架上铰接有一对压杆， 该对压杆的另一端与一根细长的压缆滚轮相连，压缆滚轮与绞车滚筒呈平行布置状态，在 每个压杆和排缆支架之间各设置有一根弹簧。通过弹簧对压杆的拉力使压缆滚轮始终紧压 在脐带缆的最外圈上，确保脐带缆在同一层内自动整齐排布。 进一步地，所述磁粉离合器是设置有PLC控制打滑扭矩的离合器。当脐带缆所承 受载荷超过设定扭矩值时，磁粉离合器将自动打滑保护脐带缆；当脐带缆所承受载荷小于 设定扭矩值时，磁粉离合器将自动吸合继续进行脐带缆收放动作，从而实现脐带缆的恒张 力控制。 更进一步地，所述压缆滚轮主要由中段的圆柱滚轮和连接在其两端的锥形滚轮组 成，圆柱滚轮和锥形滚轮通过轴承可旋转地固定在一根滚轮轴上，可绕滚轮轴灵活转动。圆 柱滚轮的直径与锥形滚轮的大头直径一致，滚轮轴的长度与绞车滚筒的长度对应。锥形滚 轮的锥度设计满足以下数学计算公式 ^
+ 1
+ (i一 D ，其中D为锥形滚轮的大头直径，&为锥形滚轮的小头直
2丄
\ 乂
径，4为脐带缆的直径，L为锥形滚轮的锥形端长度。根据脐带缆的直径和绞车滚筒的长度 设计这种两端带锥度的压缆滚轮，可以确保脐带缆在回收时整齐地从下层过渡到上层，从 而可靠地实现自动排缆。 本实用新型的优点在于在电动机和绞车滚筒之间采用恒定扭矩值的磁粉离合 器，不仅能实现脐带缆的自动收放，而且能对脐带缆进行恒张力控制，有效保护脐带缆不受 损伤，从而避免人工操作的烦琐和不安全性；所设计两端带锥度的压缆滚轮，始终紧压在脐 带缆上，可有效方便地实现脐带缆的换层和整体排布，极大方便脐带缆绞车的操作，进一步 保护脐带缆的安全，从而大幅提高潜水器等水下作业设备的工作效率。根据脐带缆的不同 破断力选用不同型号的磁粉离合器，根据不同脐带缆的直径设计不同的压缆滚轮的锥度和 直径，可将本实用新型应用于各种不同类型的潜水器等水下作业设备的脐带缆绞车上。
图1为一种恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置的主视结构示意图； 图2为图1的不含电机等驱动部件的俯视结构示意图； 图3为图1的左视结构示意图； 图4为图1中压缆滚轮的剖视放大结构示意图； 图5为图4中压缆滚轮的端部局部放大结构示意图； 图6为图1中压杆的放大结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和一个优选实施例对本实用新型作进一步的详细描述 图中所示的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，由绞车本体、驱动装置和
排缆装置三个部分组成。其中 绞车本体具有一个用于支撑整个装置的绞车支架l，绞车支架1上安装有可灵活 转动的绞车滚筒1. 2，用于传输动力及信号的柔性脐带缆2整齐排布缠绕在绞车滚筒1. 2上，图1中示出了脐带缆2的最内圈2. 1和脐带缆2的最外圈2. 2。绞车滚筒1. 2的两侧设置有手动轮1. 3，可以人工操作手动轮1. 3实现脐带缆2的手动收放。 驱动装置具有一个安装在绞车支架底座1. 1上的电动机3，电动机3的输出端通过减速器4与磁粉离合器5的输入端相连，磁粉离合器5的输出端通过链轮传动装置与绞车滚筒1. 2相连。上述电动机3可选择单速电机、三速电机或变频电机来实现对绞车滚筒1. 2的变速控制。上述磁粉离合器5是设置有PLC控制打滑扭矩的离合器，可根据脐带缆2的最大拉断力设定磁粉离合器5的扭矩值，实现对脐带缆2的恒张力控制，保护脐带缆不被拉断和损坏。具体地说，磁粉离合器5在断电时是常开的，可以通过手动轮1. 3操作脐带缆2的收放，避免在电力故障时无法实现脐带缆收放，而通电时磁粉离合器5自行吸合工作。在脐带缆2被卡住时，其所承受的载荷增大，若载荷大于磁粉离合器5设定的扭矩值，则磁粉离合器5便自动打滑，从而实现收放过程中的恒张力控制，保护脐带缆2不受损伤。[0023] 上述链轮传动装置具有与磁粉离合器5输出端固连的小链轮7、以及与绞车滚筒1. 2固连的大链轮9，小链轮7与大链轮9之间设置有链条8，通过小链轮7带动大链轮9实现对脐带缆2的收放控制。在小链轮7的轴端还设置有旋转编码器6，用于检测脐带缆2的收放圈数，并测量所释放脐带缆2的长度。 排缆装置包括固定安装在绞车支架1上的排缆支架IO，排缆支架IO上平行铰接有一对压杆12，该对压杆12可绕排缆支架10的铰接点自由转动，该对压杆12的另一端与一根细长的压缆滚轮13固定连接，压缆滚轮13则与绞车滚筒1. 2呈平行布置状态。在每个压杆12和排缆支架10之间各设置有一根弹簧11，弹簧11的一端固定在排缆支架10上，弹簧11的另一端固定在压杆12上的弹簧连接钩12. 1上。弹簧连接钩12. 1设计有四个，间隔布置在压杆12的中部杆身下端。通过调整弹簧11与压杆12的连接位置，可改变弹簧11所产生的拉紧力，从而控制压缆滚轮13对脐带缆2的压紧力，使脐带缆2在回收过程中始终按顺序一圈一圈整齐地排布，而不至于出现乱缆现象。 上述压缆滚轮13具体由中段的圆柱滚轮13. 2和连接在其两端的锥形滚轮13. 1平滑过渡组合而成。圆柱滚轮13. 2和锥形滚轮13. 1通过轴承15安装一根滚轮轴14上，可绕滚轮轴14灵活转动。圆柱滚轮13. 2的直径与锥形滚轮13. 1的大头直径一致，滚轮轴14的长度与绞车滚筒1. 2的长度对应。圆柱滚轮13. 2可确保脐带缆2在同一层上自动排缆，而锥形滚轮13. 1可确保脐带缆2在回收过程中能顺利地从下一层过渡到上一层，然后进入同一层排布。这种组合结构的压缆滚轮13是根据脐带缆2的直径设计的，其中锥形滚轮13. 1的锥度设计直接影响排缆装置的自动排缆效果，其应满足以下数学计算公式
<formula>formula see original document page 5</formula>
+ D ，其中D为锥形滚轮13. 1的大头直径，&为锥形滚轮13. 1
的小头直径，(12为脐带缆2的直径，L为锥形滚轮13. 1的锥形端长度。在任何情况下，压缆滚轮13都始终紧压在脐带缆2的最外圈2. 2上，可确保脐带缆2在同一层内整齐排布。
权利要求一种恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，包括绞车本体、驱动装置和排缆装置，其特征在于所述绞车本体包括用于支撑所有部件的绞车支架(1)，绞车支架(1)上设置有可转动的绞车滚筒(1.2)，用于传输动力及信号的脐带缆(2)缠绕在绞车滚筒(1.2)上；所述驱动装置包括安装在绞车支架底座(1.1)上的电动机(3)，电动机(3)的输出端通过减速器(4)与磁粉离合器(5)的输入端相连，磁粉离合器(5)的输出端通过链轮传动装置与绞车滚筒(1.2)相连，用于脐带缆(2)的自动收放；所述排缆装置包括固定在绞车支架(1)上的排缆支架(10)，排缆支架(10)上铰接有一对压杆(12)，该对压杆(12)的另一端与一根细长的压缆滚轮(13)相连，压缆滚轮(13)与绞车滚筒(1.2)呈平行布置状态，在每个压杆(12)和排缆支架(10)之间各设置有一根弹簧(11)，通过弹簧(11)对压杆(12)的拉力可以确保压缆滚轮(13)始终紧压在脐带缆(2)的最外圈(2.2)上。
2. 根据权利要求1所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征在于所 述压缆滚轮(13)包括中段的圆柱滚轮(13. 2)和连接在其两端的锥形滚轮(13. l)，圆柱滚 轮(13. 2)和锥形滚轮(13. 1)通过轴承(15)可旋转地固定在一根滚轮轴(14)上，圆柱滚轮 (13.2)的直径与锥形滚轮(13. 1)的大头直径一致，滚轮轴(14)的长度与绞车滚筒(1.2) 的长度对应。
3. 根据权利要求2所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征在于所 述锥形滚轮(13. 1)的锥度设计满足以下数学计算公式<formula>formula see original document page 2</formula>的小头直径，d2为脐带缆(2)的直径，L为锥形滚轮(13. 1)的锥形端长度。
4. 根据权利要求1或2或3所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征 在于所述压杆(12)的杆身上设置有至少两个弹簧连接钩(12. l)，通过改变弹簧(11)与 压杆(12)的连接位置而改变弹簧(11)所产生的拉力。
5. 根据权利要求1或2或3所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征 在于所述磁粉离合器(5)是设置有PLC控制打滑扭矩的离合器。
6. 根据权利要求1或2或3所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征 在于所述链轮传动装置具有与磁粉离合器(5)输出端相连的小链轮(7)、以及与绞车滚筒 (1.2)相连的大链轮(9)，小链轮(7)和大链轮(9)通过链条(8)相连。
7. 根据权利要求1或2或3所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征 在于所述链轮传动装置的轴端设置有旋转编码器(6)。
8. 根据权利要求1或2或3所述的恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，其特征 在于所述绞车滚筒(1. 2)的侧边设置有手动轮(1. 3)。+ 1+ J, S D ，其中D为锥形滚轮(13. 1)的大头直径，&为锥形滚轮(13. 1)
专利摘要本实用新型公开了一种恒张力自动收放和排缆的脐带缆绞车装置，包括绞车本体、驱动装置和排缆装置。绞车本体包括绞车支架和绞车滚筒，用于传输动力及信号的脐带缆缠绕在绞车滚筒上。驱动装置包括安装在绞车支架底座上的电动机，电动机依次通过减速器、磁粉离合器、链轮传动装置与绞车滚筒相连，用于脐带缆的自动收放。排缆装置包括固定在绞车支架上的排缆支架，排缆支架上铰接有一对压杆，该对压杆的另一端与一根压缆滚轮相连，压缆滚轮与绞车滚筒平行布置，每个压杆和排缆支架之间设置有弹簧，通过弹簧对压杆的拉力确保压缆滚轮始终紧压在脐带缆上。该装置能够准确控制脐带缆张力，方便实现脐带缆的自动收放和排缆，有效保护脐带缆的安全。
文档编号B66D1/12GK201458616SQ20092008524
公开日2010年5月12日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者刘丰, 吴永成, 孔繁军, 宋诚, 张浩立, 曾钕钋, 朱刚, 罗友高, 邓智勇, 高剑 申请人:武汉海王机电工程技术公司