水下卷筒移動式中性纜排纜機構的制作方法
【專利摘要】一種水下卷筒移動式中性纜排纜機構，包括：兩個相對設置的平移滑架，安裝在兩平移滑架之間的卷筒，平移滑架的上部設有一導軌；位于卷筒的下面的兩平移滑架之間安裝有一排纜機構；兩側平移滑架上分別安裝有一組鏈輪傳動機構；其中，一組鏈輪傳動機構驅動卷筒轉動；另一組鏈輪傳動機構驅動排纜機構轉動；排纜機構中的螺母月牙板上的尾部軸柄嵌入在一固定滑塊的徑向圓柱孔內，固定滑塊又與中繼器的機架相固接，通過雙向螺桿與螺母月牙板之間的螺紋旋合作用，使螺母月牙板在雙向螺桿端部換向時繞其軸線發生擺動，進而帶動平移滑架移動。本發明的卷筒不僅能夠繞自身的軸線轉動，而且，又能夠隨著滑架平移機構沿著其軸線方向往復移動，提高了排纜質量。
【專利說明】水下卷筒移動式中性纜排纜機構

【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及排纜機構，尤其涉及一種對單人常壓潛水裝具或其它遙控潛水器進行布放/回收的水下卷筒移動式中性纜排纜機構。

【背景技術】
[0002]單人常壓潛水裝具(ADS)是一個仿人形的水下作業裝置。該裝置操縱性好、機動能力強，其優勢在于本體小巧、輕便，可進入到一些特定區域，并能完成一些先前只有潛水員才能完成的復雜的水下作業。它由專用的吊放設備進行布放/回收，其上配有攝影、錄像設備和照明燈等。這種潛水器的外部可以承受作業水深的壓力，而內部又保持了一個大氣壓；因此，潛水員不必經受下潛加壓和上升減壓的過程。
[0003]現有的單人常壓潛水裝具(ADS)主要由裝具本體、中單人常壓潛水裝具在海洋開發事業和潛艇救援領域，特別是在深海油氣田生產中深受歡迎，已經取代一部分飽和潛水作業。
[0004]現有的單人常壓潛水裝具(ADS)主要由裝具本體、中繼器和水面吊放裝置三大部分組成，其中，水面吊放裝置上安裝有甲板鎧裝纜收放絞車，其主要承擔著中繼器在水上和水下的收放工作，同時，具有輸送動力和傳送信號的功能；中繼器是發揮單人常壓潛水裝具作業性能的關鍵裝置。它的設置隔離了水面母船的升沉和搖蕩對裝具的影響，提高了裝具的抗流能力，并盡量減少了裝具上的電氣元器件的重量，縮小了裝具的排水體積，從而，有效地提高了裝具在水下的機動性。
[0005]在水中，中性纜是中繼器和單人常壓潛水裝具本體之間的中性浮力(即:在水中，中性纜受到的重力和浮力大小相等，方向相反)連接電纜，向潛水裝具供電，并傳輸視頻信號、聲納信號、控制信號以及潛水員與水面通訊的音頻信號。中性纜存貯在中性纜收放絞車的卷筒中，絞車卷筒由液壓馬達驅動進行主動收放和同步輸送中性纜工作，以減輕單人常壓潛水裝具在水中的工作阻力。
[0006]中性纜收放絞車主要由液壓馬達、減速裝置、制動機構、卷筒機構、排纜機構、同步輸送機構和機架等組成。單人常壓潛水裝具(ADS)的水下工作狀態、動作和水下工作環境，均通過中性纜及絞車將信號傳送到水面中央控制室的監控器中進行監控。中性纜的有序收放是單人常壓潛水裝具的關鍵技術，它對于保證裝具的安全及作業具有重要的作用。其中，中性纜的排纜機構和同步輸送機構是中繼器上的核心部件。
[0007]目前，現有的中性纜排纜機構為擺動式，包括:設在中性纜卷筒前面的擺架、設在擺架前面的雙向螺桿、安裝在雙向螺桿上的螺母月牙板，其中，卷筒支承在固定支座上，雙向螺桿通過螺母月牙板(或撥塊、活令、滑舌)來驅動滑塊沿其軸線直線移動，同時，該滑塊又通過固結在其上的滾柱-滑槽運動副使擺架繞其軸線擺動來進行排纜，并在卷筒與出纜口之間設置過渡轉向輪或通過導纜通道來完成對中性纜的同步輸送。
[0008]其存在著如下缺點:
[0009](I)擺動式排纜機構中，卷筒與輸送機構出纜口之間的中性纜是隨著擺架繞其軸線擺動，利用中性纜的出纜口方向與擺架旋轉軸線重合的幾何特點，把中性纜由空間運動轉化為直線運動。同時，由于擺架繞其軸線擺動而使中性纜發生扭轉，其扭轉方向與擺架轉動方向一致，角度大小相等。所以，擺動式排纜機構，在排纜過程中的中性纜會發生扭轉和來回折彎現象，影響到中性纜的使用壽命和排纜質量；
[0010](2)由于擺動式排纜機構中的雙向螺桿是通過螺母月牙板(或撥塊、活令、滑舌)來驅動滑塊沿其軸線直線移動，同時，該滑塊又通過固結在其上的滾柱-滑槽運動副使擺架繞其軸線擺動，當擺架從卷筒中間位置向卷筒的兩端擺動時，由于擺架頂部軌跡是一段圓弧，而卷筒排纜節距與其圓弧所對應的弦線平行，所以，排纜節距會逐漸變小，這樣排纜存在有一定的誤差，使排纜精度降低；
[0011](3)為了減小擺動式排纜機構的排纜誤差，只能要求擺架擺動角度盡可能小，這樣一來，必須增大擺架的旋轉半徑，最后導致排纜機構高度尺寸增大，而不利于在單人常壓潛水裝具(ADS)的中繼器上的布置和安裝；
[0012](4)由于在中性纜排纜和輸送過程中，中性纜是隨著擺架在空間擺動，最終是沿著擺架旋轉軸線，把中性纜方向固定，其出纜口位置取決于擺架旋轉軸線的位置，這樣中性纜出纜口位置調整范圍小，不利于與下方的單人常壓潛水裝具(ADS)的嚙合器進行對接；
[0013](5)擺動式排纜和輸送機構結構較復雜，擺架轉軸安裝要求高，并且，要求安裝機架剛性好。


【發明內容】

[0014]本發明的主要目的在于克服現有技術存在的上述缺點，而提供一種水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其卷筒不僅能夠繞自身的軸線轉動，而且，又能夠隨著滑架平移機構沿著其軸線方向往復移動，通過其運動的協調性，最終達到了同步排纜和自動換向的目的；進一步提高了中性纜的使用壽命和排纜質量；同時，簡化了結構，更加有利于在單人常壓潛水裝具的中繼器上進行布置和安裝。
[0015]本發明的目的是由以下技術方案實現的:
[0016]一種水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:包括:兩個相對設置的平移滑架，安裝在兩平移滑架之間的卷筒，其中，平移滑架的上部設有一導軌；位于卷筒的下面的兩平移滑架之間安裝有一排纜機構；兩側平移滑架上分別安裝有一組鏈輪傳動機構；其中，一組鏈輪傳動機構分別安裝在卷筒的與排纜機構的一側，用于驅動卷筒轉動；另一組鏈輪傳動機構分別安裝在卷筒的與排纜機構的另一側，用于驅動排纜機構轉動；該排纜機構包括:安裝在平移滑架之間的雙向螺桿、配合安裝在雙向螺桿上的螺母月牙板及中性纜導輪，其中，排纜機構中的螺母月牙板上的尾部軸柄嵌入在一固定滑塊的徑向圓柱孔內，固定滑塊又與中繼器的機架相固接，使螺母月牙板在空間位置固定，通過雙向螺桿與螺母月牙板之間的螺紋旋合作用，使螺母月牙板在雙向螺桿端部換向時繞其軸線發生擺動，進而帶動平移滑架整體移動。
[0017]所述導軌為柱狀；兩個相對設置的平移滑架通過圓柱型滾動導套副安裝在導軌上。
[0018]所述滾動導套副是由配合套裝在導軌軸上的導套座、套裝在導套座內部兩側的返向器、套裝在導套座內中部的保持架、設在保持架下部、并與導軌軸相接觸的數個滾珠組成；當導軌軸與導套座作相對運動時，滾珠就沿著導軌軸和設在導套座上的數條軸向開式滾道滾動，在導套座端部滾珠又通過返向器進入返向孔后，再進入導套座內部滾道，滾珠就這樣周而復始地進行往復運動。
[0019]所述返向器兩端裝有防塵密封墊。
[0020]所述一組鏈輪傳動機構的一端安裝在卷筒一側與卷筒平行的平移滑架內側之間，另一端安裝在排纜機構的一端，包括:安裝在排纜機構一端的液壓馬達，安裝在液壓馬達端部上的馬達鏈輪、安裝在卷筒一端的卷筒大鏈輪及安裝在馬達鏈輪及卷筒之間的鏈條傳動副連接構成，將排纜機構與卷筒連在一起；另一組鏈輪傳動機構的一端安裝在卷筒相對一端的平移滑架的外側，另一端安裝在排纜機構的相對一端，包括:安裝在卷筒另一端的卷筒小鏈輪、安裝在排纜機構另一端的雙向螺桿鏈輪，其中，雙向螺桿鏈輪安裝在排纜機構中的雙向螺桿的軸上，并通過手動離合器與雙向螺桿鏈輪端面牙嵌之間的離合作用，用于驅動排纜機構轉動，進而，帶動平移滑架整體移動。
[0021]所述雙向螺桿設有一段用于安裝雙向螺桿鏈輪的光軸，雙向螺桿鏈輪又通過鏈條與安裝在卷筒上的卷筒小鏈輪相連；雙向螺桿鏈輪使雙向螺桿與卷筒保持恒定的傳動比關系；雙向螺桿通過平移滑架帶動卷筒沿著導軌往復移動，進行中性纜排纜，同時，完成中性纜的收放工作。
[0022]所述卷筒一端的空心軸內安裝有一水下光電滑環，該水下光電滑環是為中性纜絞車上連接運動部分與靜止部分的電纜，使兩部分電纜能連接導通電流的一種機構。
[0023]所述導軌軸的兩端安裝和固定于中繼器的機架上。
[0024]本發明的有益效果:本發明由于采用上述技術方案，其卷筒不僅能夠繞自身的軸線轉動，而且，又能夠隨著滑架平移機構沿著其軸線方向往復移動，通過其運動的協調性，最終達到了同步排纜和自動換向的目的；進一步提高了中性纜的使用壽命和排纜質量；同時，簡化了結構，更加有利于在單人常壓潛水裝具的中繼器上進行布置和安裝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發明結構主視示意圖。
[0026]圖2為圖1中A-A剖視結構示意圖。
[0027]圖3為本發明滑架平移機構示意圖。
[0028]圖4為本發明排纜機構示意圖。
[0029]圖5為本發明滾動導套副機構示意圖。
[0030]圖6為本發明中性纜同步輸送機構示意圖。
[0031]圖中主要標號說明:
[0032]200.排纜機構、201.液壓馬達、202.馬達鏈輪、203.卷筒大鏈輪、204.平移滑架、205.水下光電滑環、206.導軌、207.滾動導套副、208.卷筒、209.中性纜、210.卷筒小鏈輪、211.手動離合器、212.雙向螺桿鏈輪、213.雙向螺桿、214.螺母月牙板、215.固定滑塊、216.機架、404.鏈輪、406.滑架平移機構、501.密封墊、502.滾珠、503.保持架、504.返向器、505.導套座、506.孔用彈性擋圈。

【具體實施方式】
[0033]如圖1一圖6所示，本發明包括:兩個相對設置的平移滑架204，通過軸承連接方式安裝在兩平移滑架204之間的卷筒208，其中，平移滑架204的上部設有一導軌206 ;位于卷筒208的下面的兩平移滑架204之間通過滑動軸承安裝有排纜機構200 ;兩側平移滑架204上分別安裝有一組鏈輪傳動機構；其中，一組鏈輪傳動機構安裝在卷筒208的一端，并位于卷筒208 —側與卷筒208平行的平移滑架204內側之間；另一端安裝在排纜機構200的一端；其一組鏈輪傳動機構是由安裝在排纜機構200 —端的液壓馬達201，安裝在液壓馬達201端部上的馬達鏈輪202、安裝在卷筒208 —端的卷筒大鏈輪203及安裝在馬達鏈輪202及卷筒208之間的鏈條傳動副連接構成，將排纜機構200與卷筒208連在一起，用于驅動卷筒208轉動；另一鏈輪傳動機構安裝在卷筒208相對一端的平移滑架204的外側，另一端安裝在排纜機構200的相對一端，包括:安裝在卷筒208另一端的卷筒小鏈輪210、安裝在排纜機構200另一端的雙向螺桿鏈輪212，其中，雙向螺桿鏈輪212安裝在排纜機構200中的雙向螺桿213的軸上，并通過手動離合器211與雙向螺桿鏈輪212端面牙嵌之間的離合作用，用于驅動排纜機構200轉動，進而，帶動平移滑架204整體移動。
[0034]如圖3所示，上述導軌206為柱狀；兩個相對設置的平移滑架204通過圓柱型滾動導套副207安裝在導軌206上。
[0035]如圖5所示，滾動導套副207為直線軸承，起支承作用。滾動導套副207是由配合套裝在導軌軸206上的導套座505、套裝在導套座505內部兩側的返向器504、套裝在導套座505內中部的保持架503、設在保持架503下部、并與導軌軸206相接觸的數個滾珠502以及安裝在返向器504兩端的密封墊501組成，當導軌軸206與導套座505作相對運動時，滾珠502就沿著導軌軸206和設在導套座505上的數條軸向開式滾道滾動，在導套座505端部滾珠502又通過返向器504進入返向孔后，再進入導套座505內部滾道，滾珠502就這樣周而復始地進行往復運動。返向器504兩端裝有防塵密封墊501，可有效地防止灰塵、雜物和沙子等進入滾動導套副207內部。
[0036]滾動導套副207突出的優點是傳動效率高，摩擦系數很小，即摩擦系數只有μ =
0.001。在滾珠導套副207中，自由滾動的滾珠502將力與運動在導軌軸206與導套座505之間傳遞。
[0037]如圖4所示，排纜機構200包括:安裝在平移滑架204之間的雙向螺桿213、采用螺紋旋合連接方式配合安裝在雙向螺桿213上的螺母月牙板214及中性纜導輪，其中，月牙板214上的尾部軸柄又嵌入在固定滑塊215的徑向圓柱孔內，固定滑塊215與中性纜收放絞車中的機架216相固接；而雙向螺桿213雙向螺桿設有一段用于安裝雙向螺桿鏈輪212的光軸，雙向螺桿鏈輪212又通過鏈條與安裝在卷筒208上的卷筒小鏈輪210相連；雙向螺桿鏈輪212使雙向螺桿213與卷筒208保持恒定的傳動比關系。雙向螺桿213通過平移滑架204帶動卷筒208沿著導軌206往復移動，進行中性纜排纜，同時，完成中性纜的收放工作。當雙向螺桿213受到來自卷筒小鏈輪210通過鏈條驅動雙向螺桿鏈輪212的動力驅動而發生轉動時，由于月牙板214通過固定滑塊215與機架216相固接，所以，月牙板214在空間位置固定不動(只是月牙板214與雙向螺桿213在其螺紋端部旋合返程轉向時，月牙板214才會繞著其尾部軸柄的軸線在固定滑塊215的徑向圓柱孔內發生擺動，使月牙板214從左(或右)螺旋槽過渡到右(或左)螺旋槽)，這樣，月牙板214與雙向螺桿213上的螺紋相旋合時，導致雙向螺桿213既轉動，又沿著其軸線方向往復移動。
[0038]上述卷筒208 —端的空心軸內安裝一水下光電滑環205，它是為中性纜絞車上連接運動部分與靜止部分的電纜，使兩部分電纜能連接導通電流的一種機構。同時，具有壓力補償功能，能適應水下工作環境。
[0039]上述導軌軸206的兩端安裝和固定于中繼器的機架216上，起支撐和導向作用。
[0040]使用時，卷筒208上的中性纜209從同步輸送機構217上的兩個驅動輪之間穿過，同步輸送機構設置在卷筒208之后，用于同步驅動和輸送中性纜，并在卷筒208與同步輸送機構217之間的中性纜提供一個張力，從而，保持中性纜在卷筒208上不會松弛而發生亂纜現象。在液壓馬達201驅動下，首先，通過一組鏈輪機構，即:馬達鏈輪202 —卷筒大鏈輪203帶動卷筒208轉動，然后，再通過另一組鏈輪機構，即:卷筒小鏈輪210-雙向螺桿鏈輪212帶動雙向螺桿213轉動，通過雙向螺桿213與螺母月牙板214之間左(或右)旋螺紋旋合作用，雙向螺桿213帶動平移滑架204及卷筒208沿著導軌206軸向移動，直至換向螺母月牙板214到達雙向螺桿213的返程點而換向。
[0041]同時，將滑架204上的導軌206安裝在中繼器的機架216上，啟動兩組鏈輪傳動機構，此時，卷筒208通過滑架204的導軌軸206，并在滑架204帶動下作平移運動。而排纜機構200中的雙向螺桿213在液壓馬達201的帶動下旋轉，使中性纜排纜整齊、有序，并且自動換向。
[0042]如圖6所示，同步輸送機構217的主要作用是同步驅動和輸送中性纜209，為卷筒208上的中性纜提供一定的排纜張力。同步輸送機構217上的液壓馬達直接驅動中心鏈輪，再通過鏈輪傳動機構，同步驅動中性纜壓輪，即壓輪也是驅動輪，進而利用摩擦力，進行中性纜收放。
[0043]上述同步輸送機構、液壓馬達、所有鏈輪、卷筒、手動離合器、雙向螺桿、螺母月牙板、機架、滾珠、返向器為現有技術，故不再贅述，未作說明的技術為現有技術。
[0044]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:包括:兩個相對設置的平移滑架，安裝在兩平移滑架之間的卷筒，其中，平移滑架的上部設有一導軌；位于卷筒的下面的兩平移滑架之間安裝有一排纜機構；兩側平移滑架上分別安裝有一組鏈輪傳動機構；其中，一組鏈輪傳動機構分別安裝在卷筒的與排纜機構的一側，用于驅動卷筒轉動；另一組鏈輪傳動機構分別安裝在卷筒的與排纜機構的另一側，用于驅動排纜機構轉動；該排纜機構包括:安裝在平移滑架之間的雙向螺桿、配合安裝在雙向螺桿上的螺母月牙板及中性纜導輪，其中，排纜機構中的螺母月牙板上的尾部軸柄嵌入在一固定滑塊的徑向圓柱孔內，固定滑塊又與中繼器的機架相固接，使螺母月牙板在空間位置固定，通過雙向螺桿與螺母月牙板之間的螺紋旋合作用，使螺母月牙板在雙向螺桿端部換向時繞其軸線發生擺動，進而帶動平移滑架整體移動。
2.根據權利要求1所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述導軌為柱狀；兩個相對設置的平移滑架通過圓柱型滾動導套副安裝在導軌上。
3.根據權利要求2所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述滾動導套副是由配合套裝在導軌軸上的導套座、套裝在導套座內部兩側的返向器、套裝在導套座內中部的保持架、設在保持架下部、并與導軌軸相接觸的數個滾珠組成；當導軌軸與導套座作相對運動時，滾珠就沿著導軌軸和設在導套座上的數條軸向開式滾道滾動，在導套座端部滾珠又通過返向器進入返向孔后，再進入導套座內部滾道，滾珠就這樣周而復始地進行往復運動。
4.根據權利要求3所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述返向器兩端裝有防塵密封墊。
5.根據權利要求1所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述一組鏈輪傳動機構的一端安裝在卷筒一側與卷筒平行的平移滑架內側之間，另一端安裝在排纜機構的一端，包括:安裝在排纜機構一端的液壓馬達，安裝在液壓馬達端部上的馬達鏈輪、安裝在卷筒一端的卷筒大鏈輪及安裝在馬達鏈輪及卷筒之間的鏈條傳動副連接構成，將排纜機構與卷筒連在一起；另一組鏈輪傳動機構的一端安裝在卷筒相對一端的平移滑架的外偵U，另一端安裝在排纜機構的相對一端，包括:安裝在卷筒另一端的卷筒小鏈輪、安裝在排纜機構另一端的雙向螺桿鏈輪，其中，雙向螺桿鏈輪安裝在排纜機構中的雙向螺桿的軸上，并通過手動離合器與雙向螺桿鏈輪端面牙嵌之間的離合作用，用于驅動排纜機構轉動，進而，帶動平移滑架整體移動。
6.根據權利要求5所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述雙向螺桿設有一段用于安裝雙向螺桿鏈輪的光軸，雙向螺桿鏈輪又通過鏈條與安裝在卷筒上的卷筒小鏈輪相連；雙向螺桿鏈輪使雙向螺桿與卷筒保持恒定的傳動比關系；雙向螺桿通過平移滑架帶動卷筒沿著導軌往復移動，進行中性纜排纜，同時，完成中性纜的收放工作。
7.根據權利要求1所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述卷筒一端的空心軸內安裝有一水下光電滑環，該水下光電滑環是為中性纜絞車上連接運動部分與靜止部分的電纜，使兩部分電纜能連接導通電流的一種機構。
8.根據權利要求1所述的水下卷筒移動式中性纜排纜機構，其特征在于:所述導軌軸的兩端安裝和固定于中繼器的機架上。
【文檔編號】B65H75/38GK104140018SQ201410366121
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】李志剛, 尹漢軍, 王帥, 張美榮, 趙俊海, 何寧強, 李麗娜, 彭小佳 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 中國船舶重工集團公司第七〇二研究所