專利名稱：海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于主要用于海洋地震勘探用的海上拖纜的橫向水平控制拖曳線陣展開裝置。
背景技術(shù)：
目前，地震勘探用的海上拖纜的數(shù)量也越來越多，其間距越來越小，因此對(duì)其形狀要求越來越嚴(yán)格，而當(dāng)多根拖纜在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，常常由于海流、拖纜幾何形狀差異等種種原因?qū)?huì)使其呈彎曲狀態(tài)，從而有可能使相鄰兩根拖纜之間出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，或者相互碰撞而損壞里面的設(shè)備，因此需要對(duì)拖纜的水平位置進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，以解決在水下可以自動(dòng)調(diào)節(jié)拖纜橫向水平位置，確保拖纜在水下工作時(shí)，保持能夠滿足地震勘探要求的直線度和拖纜陣列之間的間距的技術(shù)問題。
本發(fā)明所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置的結(jié)構(gòu)包括上、下展開器和安裝環(huán)三部分；所述展開器包括上、下展開器，上、下展開器主要包括耐壓殼體、耐壓殼體內(nèi)與拖纜相鄰的通訊線圈、電池組、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、通訊及控制模塊、傳感器、展開翼板；其中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行電機(jī)、連接執(zhí)行電機(jī)輸出端的減速器、連接減速器輸出端的聯(lián)軸器、與聯(lián)軸器輸出端相連接的改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出端連接的上、下展開翼板；所述上、下展開器是上輕下重、上小下大的配重和體積關(guān)系，上、下展開器的翼板按垂直對(duì)稱方向，分別設(shè)置在上展開器的上方和下展開器的下方；上、下展開器通過能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝環(huán)固定于拖纜的上、下方處。
如上所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是錐型齒輪付或蝸桿、蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
如上所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其中的耐壓殼體外形采用流線型設(shè)計(jì)。
如上所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其中的上、下展開器的兩個(gè)翼板的轉(zhuǎn)軸分別與一套改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)連接連接。
如上所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，本裝置涉及到防水密封處，均采用設(shè)置多個(gè)密封圈的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果如下(1)通過本發(fā)明裝置可以在水平方向上自動(dòng)調(diào)節(jié)海洋地震勘探拖纜的位置，以保持拖纜的直線度以及線陣之間的間距；(2)使地震勘探海上拖纜之間的距離減小從而可以拖曳更多的電纜，大大提高勘探的效率、精度等，而且可以很方便連接到拖纜上，易于拖纜的布放；(3)本發(fā)明裝置雙翼板自平衡展開方案可以使本裝置始終保持平衡狀態(tài)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制，兩個(gè)展開翼板可以分別用兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)，也可以用一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)；(4)耐壓殼體及其內(nèi)部各部件采用非金屬材料聚氨酯，大大減小了該裝置的重量，且耐壓殼體內(nèi)部各部件采用模塊化設(shè)計(jì)，拆裝簡(jiǎn)單、維修方便。


圖1是本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置在拖纜中的安裝位置示意圖。
圖2是本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置下展開器結(jié)構(gòu)示意3是本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置的使用實(shí)例示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置在拖纜上的具體安裝位置，其中1為上展開器、2為與拖纜連接的安裝環(huán)、3為拖纜、4為下展開器。本發(fā)明主要由上下展開器兩部分組成。上展開器與下展開器結(jié)構(gòu)相似，本實(shí)施例僅給出了下展開器的結(jié)構(gòu)，如圖2所示其主要由耐壓殼體5、通訊線圈6、電池組7、執(zhí)行機(jī)構(gòu)8、鎖緊機(jī)構(gòu)9、通訊及控制模塊10、傳感器11、下展開翼板12等組成。由于下展開器比上展開器重很多，因此整個(gè)展開器的重心位置偏下，可以保持上下翼板垂直。上下展開器通過安裝環(huán)連接，電纜穿過上下展開器。耐壓殼體作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的安裝平臺(tái)，為了安裝和拆卸方便，其內(nèi)部各部件采用模塊化設(shè)計(jì)；翼板采用美國(guó)NACA系列翼型；執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等組成，結(jié)構(gòu)如圖3所示。所述鎖緊機(jī)構(gòu)是展開裝置與線纜上的安裝環(huán)之間的鎖緊連接裝置，可采用普通的鎖緊機(jī)構(gòu)。
圖3為本發(fā)明海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中8-1為編碼器、8-2為執(zhí)行電機(jī)、8-3為減速器、8-4為聯(lián)軸器、8-5為蝸桿、8-6為蝸輪。工作時(shí)執(zhí)行電機(jī)通過聯(lián)軸器以及蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)或錐型齒輪付機(jī)構(gòu)將電機(jī)的某旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)換為另一個(gè)方向(90度)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，蝸輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)翼板轉(zhuǎn)動(dòng)。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，減速器連接執(zhí)行電機(jī)輸出端，聯(lián)軸器連接減速器輸出端，蝸桿與聯(lián)軸器輸出端連接，蝸輪與翼板的轉(zhuǎn)軸連接。具體連接方式可以采用如下的方式所述上、下展開器的翼板轉(zhuǎn)軸上端通過鍵槽結(jié)構(gòu)固定于蝸輪上的轉(zhuǎn)軸連接孔內(nèi)，下端通過軸承固定在耐壓殼體上。所述上、下展開器是上輕下重、上小下大的配重和體積關(guān)系，上、下展開器的翼板按垂直方向，分別設(shè)置在上展開器的上方和下展開器的下方；上、下展開器通過安裝環(huán)固定于拖纜的上、下方處。
如上所述的海洋拖曳線陣雙翼板自平衡展開裝置，其中的上、下展開器通過安裝環(huán)被固定在拖纜的上、下方處。
圖4為本發(fā)明海洋拖曳線陣三翼平衡展開裝置的使用實(shí)例，13為船上控制器、14為拖曳支架、3為拖繩(其內(nèi)部敷設(shè)電纜，起承受拖力、供電、通信等作用)、15為被控制的拖纜、1、4為本發(fā)明展開裝置。其工作原理為當(dāng)拖船以一定速度前進(jìn)時(shí)，本裝置的展開翼板便會(huì)產(chǎn)生一定的展開力，使被控制的電纜偏向一方。由于被控制的拖纜和本發(fā)明裝置接近零浮力，因此拖纜會(huì)處于與拖曳支架連接拖繩端相同的深度。
本發(fā)明裝置采用以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的1)采用如圖1所示的兩翼板結(jié)構(gòu)，利用翼板相對(duì)于水流運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生升力的原理來調(diào)節(jié)拖纜的水平位置，翼型選用NACA標(biāo)準(zhǔn)系列，其主要靠?jī)梢戆鍋懋a(chǎn)生展開力；2)由于本裝置屬于外掛式裝置(如圖1所示)，因此在拖曳時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生流體噪聲，所以本裝置外形采用流線型設(shè)計(jì)，以減小其在地震頻帶內(nèi)產(chǎn)生的流體噪聲；3)由于本裝置安裝空間有限，因此沒有額外的傳感器進(jìn)行翼板攻角零度位置的確定，本裝置采用的方法是假設(shè)使螺母從絲杠的一個(gè)極限位置旋轉(zhuǎn)到另一個(gè)極限位置電機(jī)需要旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)為n，每次開機(jī)或復(fù)位時(shí)，電機(jī)都要首先旋轉(zhuǎn)n圈，這樣螺母必然會(huì)旋轉(zhuǎn)到絲杠的一個(gè)極限位置(當(dāng)螺母到達(dá)極限位置后，由于絲杠在此位置已經(jīng)沒有螺紋牙，因此此時(shí)螺母在這個(gè)位置不再移動(dòng)，而絲杠空轉(zhuǎn))，然后再?gòu)倪@個(gè)極限位置反轉(zhuǎn)提前設(shè)定的圈數(shù)來使翼板到達(dá)零度位置；4)由于在拖曳時(shí)，拖纜可能會(huì)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，因此本裝置和拖纜之間能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)，并且本裝置具有微弱負(fù)浮力或接近零浮力，質(zhì)量對(duì)稱、重心處于浮心正下方，因此能夠靠自身來保證展開翼板處于垂直狀態(tài)；5)本裝置耐壓殼體作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)，內(nèi)部各部件采用模塊化設(shè)計(jì)，因此拆卸、維修很方便；其采用新配方的非金屬材料聚氨酯，此種材料具有質(zhì)量輕、無磁、防腐、抗沖擊(彈性好)等優(yōu)點(diǎn)；6)本裝置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)既可以采用上下兩個(gè)翼板分別用兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，也可以只采用一套執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，圖3為上下展開翼板分別驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖；7)本裝置采用多重密封技術(shù)，即每個(gè)可能進(jìn)水的地方采用多個(gè)密封圈，使其在水下長(zhǎng)時(shí)間工作更可靠。
本發(fā)明工作原理執(zhí)行電機(jī)在接收到控制裝置的指令后運(yùn)轉(zhuǎn)并通過減速器將轉(zhuǎn)速降到合適的程度，由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為翼板軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使得翼板在規(guī)定的攻角下工作。控制電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)動(dòng)方向、啟停位置即可控制翼板的角速度、攻角增減和攻角大小。
應(yīng)用本發(fā)明裝置制作了樣機(jī)一套參見圖3，，拖纜在3Kn-7Kn速度范圍內(nèi)(參見圖4)，本發(fā)明裝置能夠?qū)⑼侠|調(diào)整到設(shè)定的位置，并且能夠保持在允許的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，它的結(jié)構(gòu)包括上、下展開器和安裝環(huán)三部分；所述展開器包括上、下展開器，上、下展開器主要包括耐壓殼體、耐壓殼體內(nèi)與拖纜相鄰的通訊線圈、電池組、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)、通訊及控制模塊、傳感器、展開翼板；其特征在于其中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行電機(jī)、連接執(zhí)行電機(jī)輸出端的減速器、連接減速器輸出端的聯(lián)軸器、與聯(lián)軸器輸出端相連接的改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出端連接的上、下展開翼板；所述上、下展開器是上輕下重、上小下大的配重和體積關(guān)系，上、下展開器的翼板按垂直對(duì)稱方向，分別設(shè)置在上展開器的上方和下展開器的下方；上、下展開器通過能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝環(huán)固定于拖纜的上、下方處。
2.如權(quán)利要求1所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其特征在于改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是錐型齒輪付或蝸桿、蝸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其特征在于其中的耐壓殼體外形采用流線型設(shè)計(jì)。
4.如權(quán)利要求1所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其特征在于其中的上、下展開器的兩個(gè)翼板的轉(zhuǎn)軸分別與一套改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)連接連接。
5.如權(quán)利要求1所述的海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，其特征在于本裝置涉及到防水密封處，均采用設(shè)置多個(gè)密封圈的結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種海洋拖曳線陣雙翼自平衡展開裝置，它的結(jié)構(gòu)包括上、下展開器和安裝環(huán)三部分；展開器主要包括耐壓殼體、通訊線圈、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器、展開翼板；其中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和改變空間旋轉(zhuǎn)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出端連接的上、下展開翼板；所述上、下展開器是上輕下重、上小下大的配重和體積關(guān)系，上、下展開器的翼板按垂直對(duì)稱方向，分別設(shè)置在上展開器的上方和下展開器的下方。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下本發(fā)明裝置可以在水平方向上自動(dòng)調(diào)節(jié)海洋地震勘探拖纜的位置，以保持拖纜的直線度以及線陣之間的間距。該裝置的重量，且耐壓殼體內(nèi)部各部件采用模塊化設(shè)計(jì)，拆裝簡(jiǎn)單、維修方便。
文檔編號(hào)G01V1/20GK1924614SQ200610140790
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者裴武波, 趙治平, 苗建明, 汪東平, 何小軍, 何承玲, 張承科, 張輝, 王德亮, 任宏偉, 李朝暉, 呂學(xué)敏, 官紅 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所