專利名稱：一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種定深機(jī)構(gòu)，具體涉及一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，屬于海洋環(huán)境監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前世界各國對海洋環(huán)境的監(jiān)測通常采用拖曳式的方法采集有關(guān)數(shù)據(jù)與資料。所謂拖曳式就是將水下探測設(shè)備或數(shù)據(jù)采集器與復(fù)合拖纜或拖索串接在一起，拖帶在勘探考察船后幾百以至上千米遠(yuǎn)處隨船運動，并通過探測設(shè)備對海洋環(huán)境實施監(jiān)控。然而有時為滿足某些特定的探測要求，要求探測設(shè)備在不同航速下，保持探測設(shè)備在海洋同一層面對海洋環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測并采集相關(guān)數(shù)據(jù)，這就要求拖曳在勘探考察船后的水下探測設(shè)備或數(shù)據(jù)采集器必須保持在水下相同深度航行。然而海洋氣候及環(huán)境條件惡劣，航行中的船只受風(fēng)浪、涌流等的影響很大，這就導(dǎo)致拖曳于船后幾百以至上千米遠(yuǎn)處隨船運動的水下探測設(shè)備很難保持在水下相同深度作業(yè)，為此在水下拖曳系統(tǒng)需加裝穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)以保持其在水中航行時的深度。據(jù)查閱相關(guān)資料獲悉，目前國內(nèi)外水下探測設(shè)備采用的定深機(jī)構(gòu)通常由控制單元內(nèi)的控制器控制執(zhí)行電機(jī)，驅(qū)動定深翼板調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來控制定深翼板傾斜角度變化的。但定深翼板驅(qū)動控制機(jī)構(gòu)需機(jī)電配合、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且僅能確保探測設(shè)備在一定深度范圍內(nèi)工作。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供了一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，可保證水下探測設(shè)備或數(shù)據(jù)采集器在工作過程中在水下同一層面或深度航行。一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，包括承壓殼體、定深翼板、穩(wěn)定舵板、迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)、U型密封圈、復(fù)位緩沖簧、開槽導(dǎo)軌、擺動桿系、防抖動桿系9、翼板控制桿、短拉桿、導(dǎo)向環(huán)和壓環(huán)；其中擺動桿系主要由固定擺桿、長拉桿和短擺桿組成；防抖動桿系主要由長擺桿、拉簧、配重塊和配重擺動桿組成；迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)表面與U型密封圈的內(nèi)圈硫化成一體，U型密封圈外圈通過緊固件用壓環(huán)與承壓殼體連接為一體，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)上起導(dǎo)向作用的水平桿與開槽導(dǎo)軌滑動配合，開槽導(dǎo)軌固定安裝在承壓殼體內(nèi)部，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)與開槽導(dǎo)軌之間裝配有復(fù)位緩沖簧；在擺動桿系中，固定擺桿的下半部分活動連接在承壓殼體上，固定擺桿的上半部分與迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)的垂直連接部分通過滑槽的形式相互配合成一體，短擺桿豎直活動連接在承壓殼體上，長拉桿的兩端分別活動連接固定擺桿和短擺桿；在防抖動桿系中，長擺桿垂直活動連接在承壓殼體內(nèi)，長擺桿中段活動連接配重擺動桿，配重擺動桿的末端固定配重塊，拉簧兩端分別連接配重擺動桿的末端和長擺桿的活動連接點處，使配重擺動桿處于水平位置；防抖動桿系通過短拉桿與擺動桿系上的短擺桿相連接，同時在承壓殼體內(nèi)的翼板控制桿的一端同時與短擺桿相連；
翼板控制桿穿過承壓殼體前端底部的通孔，一端與短擺桿和短拉桿連接，另一端與裝配在承壓殼體外部上的定深翼板相連；翼板控制桿與承壓殼體間的密封選用聚四氟乙烯(PTFE)滑動環(huán)和與O形橡膠圈組合而成，O形橡膠圈提供預(yù)緊力；在承壓殼體尾部設(shè)置有穩(wěn)定舵板。迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用金屬與非金屬復(fù)合制成，即將其頭部球冠部分用玻璃鋼與金屬粘接而成；為減小迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿開槽導(dǎo)軌軸向作往復(fù)運動時的摩擦力，在其軸上開有兩個以上的徑向環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)裝配導(dǎo)向環(huán)；同時為便于迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)在承壓殼體上的安裝，在迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)的迎流面的圓周上設(shè)有均勻分布三角形凸臺，同理在與之相配合的承壓殼體上的相應(yīng)位置上也設(shè)有三角形凹槽，既起到一定的限位作用，又具備一定的導(dǎo)向功能。有益效果1、本發(fā)明能夠依據(jù)拖曳體在水中的航行速度快慢，利用流體阻力對迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)外表面上的作用力大小，沿承壓殼體的中軸線作往復(fù)直線運動，同時帶動擺動桿系作順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，以驅(qū)動翼板控制桿作相應(yīng)的運動，達(dá)到調(diào)整定深翼板相對水平面的攻角的目的。2、本發(fā)明的防抖動桿系組成的機(jī)構(gòu)能隨涌浪等外界因素做出相應(yīng)的運動以干擾和消減定深翼板產(chǎn)生的抖動，從而保證定深機(jī)構(gòu)在水下工作的穩(wěn)定性。3、U型密封圈的外圈通過壓環(huán)和緊固件將其固連在承壓殼體上，減少了承壓殼體上的密封面；將迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)與承壓殼體間的密封件設(shè)計成U型密封圈的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)受到水阻力作用時，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)將沿著承壓殼體中軸線向體內(nèi)作直線運動，這時U型密封圈僅是橡膠件形狀發(fā)生了變化，而橡膠件本體并未被拉伸，降低了 U型密封圈對迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)工作時的約束力。4、翼板控制桿與承壓殼體間的密封選用采用耐磨、低摩擦的聚四氟乙烯(PTFE)滑動環(huán)和與O形橡膠圈，該密封結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度較高，耐磨性好、摩擦系數(shù)低、自潤滑性好。


圖1是本發(fā)明定深翼板裝配在水下航行體上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明防抖動桿系的組裝示意圖。圖4是本發(fā)明迎流驅(qū)動桿與承壓殼體間的限位導(dǎo)向示意圖。圖5是本發(fā)明擺動桿系的固定擺桿與迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)的配合示意圖。圖6是本發(fā)明水下工作原理示意圖。其中，1-承壓殼體、2-定深翼板、3-穩(wěn)定舵板、4-迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)、5-U型密封圈、6-復(fù)位緩沖簧、7-開槽導(dǎo)軌、8-擺動桿系、9-防抖動桿系、10-翼板控制桿、11-短拉桿、12-導(dǎo)向環(huán)、13-壓環(huán)、14-固定擺桿、15-長拉桿、16-短擺桿、17-長擺桿、18-拉簧、19-配重塊、20-配重擺動桿。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1顯示了本發(fā)明一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)裝配完成后的外觀結(jié)構(gòu)示意圖，一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)的驅(qū)動主體裝配在水下航行體承壓殼體I內(nèi)，其中定深翼板2裝配于承壓殼體I兩端，采用鉸支連接，如圖2所示d點處，這樣定深翼板2可繞鉸支點做旋轉(zhuǎn)運動；定深翼板2上的c點處的孔位與翼板控制桿10相連，這樣定深翼板2就受10的控制，可使其在一定范圍內(nèi)繞圖2所示d點處旋轉(zhuǎn)一定的角度，以改變定深翼板2的迎流面積的大小，達(dá)到穩(wěn)定定深之目的。為減輕迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的重量，采用金屬與非金屬復(fù)合制成，即將其頭部球冠部分用玻璃鋼與金屬粘接而成；為保證迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4在工作過程中與承壓殼體I間的密封性能，在兩者間設(shè)有U型密封圈5，其連接方法是通過硫化技術(shù)將迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4和U型密封圈5的內(nèi)圈流化成一體，U型密封圈5的外圈通過壓環(huán)13和緊固件將其固連在承壓殼體I上，這樣設(shè)計的目的是減少了承壓殼體I上的密封面；將迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4與承壓殼體I間的密封件設(shè)計成U型密封圈5的結(jié)構(gòu)形式，其目的是當(dāng)迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4受到水阻力作用時，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4將沿著承壓殼體I中軸線向體內(nèi)作直線運動，這時U型密封圈5僅是橡膠件形狀發(fā)生了變化，而橡膠件本體并未被拉伸，降低了 U型密封圈5對迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4工作時的約束力；為減小迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4沿軸向作往復(fù)運動時的摩擦力，在其軸上開有若干個徑向環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)裝配導(dǎo)向環(huán)12，在迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的迎流面的圓周上設(shè)有均勻分布的三個三角形凸臺，在與之相配合的承壓殼體I上的相應(yīng)位置上也設(shè)有三個三角形凹槽，這樣即起到一定的限位作用，又具備一定的導(dǎo)向功能，如附圖4所示。為使迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4在工作過程中，能隨其上所受流體阻力的大小變化而發(fā)生位置改變，在迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4背面與開槽導(dǎo)軌7之間裝有復(fù)位緩沖簧6，目的是當(dāng)探測設(shè)備在水中航速降低時，其上承受的流體阻力將減小，此時在復(fù)位緩沖簧6的作用下帶動定深翼板2作旋轉(zhuǎn)運動，增大了定深翼板2的迎流面積，使其保持在水下相同的深度運行。將開槽導(dǎo)軌7安裝在水下航行體承壓殼體I上調(diào)整到位后，用標(biāo)準(zhǔn)軸銷將迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4與擺動桿系8相連，如附圖5所示，采用鉸連接形式將固定擺桿14與迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4構(gòu)成一體，固定擺桿14與迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的配合部位采用滑槽的配合形式，即迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4在作水平運動時與固定擺桿14發(fā)生相對位移并帶動固定擺桿14發(fā)生偏轉(zhuǎn)，隨后順次用標(biāo)準(zhǔn)連接銷依次將固定擺桿14和短擺桿16與承壓殼體I連接；同樣將防抖動桿系9，見圖3所示裝配在承壓殼體I上，通過短拉桿11與擺動桿系8上的短擺桿16相連接，同時在承壓殼體I內(nèi)的翼板控制桿10的一端也與短擺桿16相連，如圖2所示A點處，這樣設(shè)計的目的是當(dāng)探測設(shè)備在水下航行時，由于風(fēng)浪、涌流或船的搖擺等因素的影響，使定深翼板2產(chǎn)生顫抖或往復(fù)抖動，通過翼板控制桿10傳至短拉桿11后再傳到防抖動桿系9上，此時防抖動桿系9上的長擺桿17開始擺動，隨之配重塊19和配重擺動桿20也出現(xiàn)擺動或抖動現(xiàn)象，此時拉簧18將來自各方的吸收掉一部分，以便干擾和消減定深翼板2抖動；為保證水下設(shè)備的密封性能，翼板控制桿10與承壓殼體I間的密封選用高壓GRS往復(fù)動態(tài)密封+骨架油封，采用耐磨、低摩擦的聚四氟乙烯(PTFE)滑動環(huán)和與O形橡膠圈組合而成，O形橡膠圈提供預(yù)緊力，該密封結(jié)構(gòu)機(jī)械強(qiáng)度較高，耐磨性好、摩擦系數(shù)低、自潤滑性好，見圖2所示B處。待所有零件裝配并調(diào)整完成后隨設(shè)備一起布放入水；工作原理如圖6所示，當(dāng)航行體頭部迎流面，即迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的外表面受到大小不同力的作用時，發(fā)生的位移也不相同，當(dāng)迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的外表面受到的水阻力大于復(fù)位緩沖簧6設(shè)定的預(yù)緊力時，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4將沿開槽導(dǎo)軌7向承壓殼體I內(nèi)作直線移動，帶動擺動桿系8中的固定擺桿14作旋轉(zhuǎn)運動，由于各桿件均采用鉸支連接，因而各連接桿件都可繞固定軸銷旋轉(zhuǎn)一定角度，這樣固定擺桿14作旋轉(zhuǎn)運動時，可驅(qū)動各桿件做相應(yīng)的動作，最終由翼板控制桿10控制定深翼板2繞圖2所示d點作旋轉(zhuǎn)運動，當(dāng)航速增大時拖曳體頭部迎流面所受到的水阻力就會增大，此時定深翼板2將做順時針轉(zhuǎn)動一定角度，這時就減小了定深翼板2與水平面間的攻角，以減小定深翼板2的迎流面積，保證作用在其上的定深所需的作用力不變；當(dāng)航速降低時，水的流速相應(yīng)減小，這時作用到迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4外表面上的作用力也隨之降低，在復(fù)位緩沖簧6的作用下，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)4向承壓殼體I外作直線移動，同時帶動各桿件做相應(yīng)動作，最終由翼板控制桿10控制定深翼板2繞圖2所示d點作順時轉(zhuǎn)動一定角度，增加了定深翼板2與水平面間的攻角，加大了定深翼板2的迎流面積，保證作用在其上的定深所需的作用力不變；因此，機(jī)構(gòu)借助水阻力驅(qū)動迎流驅(qū)動桿動作，帶動一系列桿件做相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)或直線運動，達(dá)到控制定深翼板繞支點作旋轉(zhuǎn)運動，以改變定深翼板的迎流角度，確保水下拖曳載體在不同的拖速下獲得相同的定深度。當(dāng)探測設(shè)備在水下拖曳時，由于風(fēng)浪、涌流等外界環(huán)境的影響會使定深翼板2產(chǎn)生顫抖或往復(fù)抖動，為此在該發(fā)明中還設(shè)置有防抖動桿系9用以干擾和消減定深翼板2抖動，同時為保證拖曳體在水中的姿態(tài)，在承壓殼體I尾部設(shè)置有穩(wěn)定舵板3。綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，其特征在于包括承壓殼體(I)、定深翼板(2)、穩(wěn)定舵板(3)、迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)、U型密封圈(5)、復(fù)位緩沖簧(6)、開槽導(dǎo)軌(7)、擺動桿系 (8 )、防抖動桿系(9 )、翼板控制桿(10 )、短拉桿(11)和壓環(huán)(13 );其中擺動桿系(8 )主要由固定擺桿(14)、長拉桿(15)和短擺桿(16)組成；防抖動桿系(9)主要由長擺桿(17)、拉簧 (18)、配重塊(19)和配重擺動桿(20)組成；迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)內(nèi)表面與U型密封圈(5)的內(nèi)圈硫化成一體，U型密封圈(5)外圈通過緊固件用壓環(huán)(13)與承壓殼體(I)連接為一體， 迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)上起導(dǎo)向作用的水平桿與開槽導(dǎo)軌(7)滑動配合，開槽導(dǎo)軌(7)固定安裝在承壓殼體(I)內(nèi)部，迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)與開槽導(dǎo)軌(7)之間裝配有復(fù)位緩沖簧(6)；在擺動桿系(8)中，固定擺桿(14)的下半部分活動連接在承壓殼體(I)上，固定擺桿 (14)的上半部分與迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)的垂直連接部分通過滑槽的形式相互配合成一體，短擺桿(16)豎直活動連接在承壓殼體(I)上，長拉桿(15)的兩端分別活動連接固定擺桿(14) 和短擺桿(16)；在防抖動桿系(9)中，長擺桿(17)垂直活動連接在承壓殼體(I)內(nèi)，長擺桿(17)中段活動連接配重擺動桿(20)，配重擺動桿(20)的末端固定配重塊(19)，拉簧(18)兩端分別連接配重擺動桿(20)的末端和長擺桿(17)的活動連接點處，使配重擺動桿(20)處于水平位置；防抖動桿系(9)通過短拉桿(11)與擺動桿系(8)上的短擺桿(16)相連接，同時在承壓殼體(I)內(nèi)的翼板控制桿(10)的一端同時與短擺桿(16)相連；翼板控制桿(10)穿過承壓殼體(I)前端底部的通孔，翼板控制桿(10) —端與短擺桿 (16)和短拉桿(11)連接，另一端與裝配在承壓殼體(I)外部上的定深翼板(2)相連；在承壓殼體(I)尾部設(shè)置有穩(wěn)定舵板(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，其特征在于所述迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)的頭部球冠部分用玻璃鋼與金屬粘接而成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，其特征在于所述迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)與開槽導(dǎo)軌(7)相配合的軸上開有兩個以上的徑向環(huán)形槽，環(huán)形槽內(nèi)裝配導(dǎo)向環(huán) (12)。
4.如權(quán)利要求3所述的拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，其特征在于所述翼板控制桿(10) 與承壓殼體(I)間的密封選用聚四氟乙烯滑動環(huán)和與O形橡膠圈組合而成。
5.如權(quán)利要求4所述的拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，其特征在于所述迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)(4)的迎流面的圓周上設(shè)有均勻分布的三角形凸臺，與之相配合的承壓殼體(I)上的相應(yīng)位置上也設(shè)有三角形凹槽。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拖曳式自調(diào)整穩(wěn)定定深機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)包含定深翼板、迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)、U型密封圈、復(fù)位緩沖簧、開槽導(dǎo)軌、擺動桿系、防抖動桿系和翼板控制桿等通過連接銷或緊固件活動連成一體，機(jī)構(gòu)作為承受外力作用的迎流驅(qū)動機(jī)構(gòu)也是承壓殼體的組成部分，通過U型密封圈與承壓殼體連為一體。該機(jī)構(gòu)驅(qū)動執(zhí)行件裝配在拖曳體內(nèi)，通過翼板控制桿控制承壓殼體外定深翼板的攻角。拖曳體在運動過程中，其頭部將受到水阻力對其外表面的作用，借助水阻力驅(qū)動迎流驅(qū)動桿動作，帶動一系列桿件做相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)或直線運動，達(dá)到控制定深翼板繞支點作旋轉(zhuǎn)運動，以改變定深翼板的迎流角度，確保水下拖曳載體在不同的拖速下獲得相同的定深度。
文檔編號B63C11/52GK102991656SQ20121049862
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者仝志永, 高頻, 牟偉, 袁曉宇, 戚戰(zhàn)鋒 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一○研究所