專利名稱：無滑環(huán)式水下纜車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械自動化技術中的一種纜車。
在海洋考查、水聲實驗和油井探測中常常需要把換能器送到海水中或油井中，以獲取必要的信號。放置入海底或井底的換能器通過長長的電纜把檢測的信號傳送回船上或地面上進行信號處理，電纜車就是一種施放或收回電纜的機械。簡單地說，電纜車是由電動機帶動很大的圓筒轉動，電纜的一端固定在圓筒上，隨著圓筒的轉動，把電纜施放或收回。一般在海洋考查，油井檢測中都要幾百米的電纜，僅電纜的重量就有幾百公斤甚至幾噸重。這樣長度和重量的電纜，必需借助電纜車才能有效地施放和收回。因此，電纜車是海洋考查、水聲實驗、油井檢測必不可少的工具之一。而目前岸用或船用的電纜車在電纜施放或收回過程中，固定在纜車滾筒上的電纜端頭是采用滑環(huán)或插撥接頭兩種方式來解決電纜中輸送的換能器信號與信號處理儀器設備的聯(lián)接問題。這兩種方式存在很多缺點多芯電纜需要多個滑環(huán)，易磨損，維修麻煩，信號容易丟失；特別是特殊的工作環(huán)境，如水下作業(yè)，上述兩種方式都不能使用。
電纜與電纜車之間是相對的纏繞運動，可能是纜車主軸轉動，將工作電纜纏繞在滾筒上，以施放或收回電纜。如

圖1所示，也可以是纜車主軸輪不轉動，電纜通過特殊的繞線結構把工作電纜纏繞在滾筒上。如圖2所示。
在圖2中，即電纜車主軸輪不動，而讓電纜圍繞滾筒作纏繞運動，但每纏繞一圈，則在電纜上產生一圈的扭節(jié)，多圈將會有多個扭節(jié)，電纜就會出現(xiàn)一系列問題，這是不允許的。如何使這些扭節(jié)在纏繞過程中，不產生或用另一種運動去抵消呢？這是設計水下纜車的一個重要問題。
本發(fā)明的目的在于提出一種主要包含有主軸輪、附加輪、主軸輪步進電機、滑輪臂步進電機、過渡輪、附加齒輪、過渡齒輪、滑動臂從動齒輪、渦輪和滑輪以及動軸所組成的無滑環(huán)式水下纜車。它不用插拔接頭，而是將電纜的一端固定在纜車滾筒上，可不隨電纜施放或回收而轉動地直接與信號設備的儀器相連接，從而解決了現(xiàn)有技術所存在的問題。
我們預先將一定量的電纜，纏繞在一個過渡輪上。電纜主動輪工作轉動的同時，預加在過渡輪上的電纜(過渡纜)會一圈一圈退下來，再把過渡纜纏繞在一個不動的附加輪上，于是電纜通過主輪到過渡輪，又通過繞線作用的滑輪到達一個不動的附加輪上，從而達到了工作電纜在施放或收回過程中，電纜另一端不動的目的，解決了上述產生扭節(jié)的難題。完成了水下纜車的基本要求。
因此，本發(fā)明所采用技術方案在于它包括有主軸輪、附加輪、主軸輪步進電機、滑輪臂步進電機、過渡輪、附加齒輪、渦輪、動軸和送線器。其中，主軸輪與過渡輪是連在一起的兩個滾筒，通過支架的軸承及托架將它們定位在支架上，主軸輪步進電機以υ1速度帶動主軸輪和附加輪也作υ1速度轉動，從而施動電纜的旋動；滑輪臂步進電機以υ0速度轉動，通過軸帶動滑輪臂也按υ0速度轉動。這種運動則把過渡輪上退下來的電纜經過滑輪纏繞在附加輪上，附加輪是通過固定連桿固定在支架上，滑動臂以速度υ0轉動，從動齒輪也轉動，其速度為υ2，從動齒輪與渦桿聯(lián)結，帶動另一渦輪6運動，渦輪轉動帶動同一軸上的鏈輪轉動；滑輪5的中心軸固定在鏈條上，滑輪按鏈條的軌跡做循環(huán)運動。
本發(fā)明的優(yōu)點在于它避免了使滑環(huán)和插拔接頭，從而可使換能器接收的信號直接傳送到信號處理中心予以處理，避免了信號的損失。
圖1為已有技術中電纜纏繞在滾筒上主軸轉動示意圖。
圖2為已有技術中，電纜纏繞在滾筒上的主軸不動的示意圖。
圖3為本發(fā)明的結構示意圖。
圖4為圖3中送線部份的結構示意圖。
現(xiàn)在結合附圖來進一步說明本發(fā)明的較佳具體實施例。
本發(fā)明的結構可分以下四個部份完成施放或收回工作電纜的主運動系統(tǒng)它由主軸輪步進電機1，主軸輪3組成；解決施放或收回電纜過程中，工作電纜的扭節(jié)問題的輔助運動系統(tǒng)；它由滑輪臂步進電機9，滑輪臂轉動軸13，滑輪臂14，過動輪16，附加輪11及滑輪5組成；依靠自身動力的往復有序送線器由附加齒輪12、過渡齒輪15，從動齒輪7，渦輪渦桿6、滑輪5、鏈輪4及滑輪臂14組成；電纜車床體，它由支架2及托架組成；在收回電纜時的結構運轉情況將一條電纜留出有效的工作長度以外余出一定尺寸的電纜我們稱之為過渡段。把過渡段電纜(簡稱過渡纜17)預先按一定方向纏繞在過渡輪16上，并經過滑輪將過渡纜端頭固定在附加輪11的固定端10上。
纏繞工作電纜的主軸輪3與過渡輪16是連在一起的兩個滾筒輪。通過支架2的軸承及托架18將它們定位在支架2上。當主軸輪步進電機1工作時，通過鍵軸，使主軸輪3及過渡輪16一起做υ1速度的轉動。這時，工作電纜便彼纏繞在主軸輪3上，電纜逐步收回，這是收回電纜的主運動。而同時，過渡輪16的轉動，把預先纏好的過渡纜17一圈圈地退下來。
滑輪臂步進電機9做υ0速度轉動，通過動軸13帶動滑輪臂也按υ0速度轉動。這個運動把過渡輪16上退下來的過渡纜17經過滑輪5纏繞在附加輪11上。附加輪11是通過固定聯(lián)桿固定在支架2上，是一個不動的輪。這一運動是保證電纜一端固定同時又解決電纜扭節(jié)問題的輔助運動。
主運動和輔助運動完成了水下纜車的主要工作。即電纜收回則同時又保證電纜的另一端固定不動。省去了滑環(huán)和插拔頭等在水下工作不可使用的環(huán)節(jié)。
其工作條件在于轉速υ0≠υ1方向相同。
υ0≠υ1但方向相同的主運動和輔助運動，其速度取決于過渡輪16和附加輪11的直徑，而他們的直徑在工作過程中由于過渡纜的纏繞是變化的。即過渡輪實際直徑φ過實=φ過+2nφ纜，附加輪實際直徑φ過實=φ附+2nφ纜，其中φ過過渡輪本身直徑，φ附附加輪本身直徑，n纜電纜層數(shù)，φ纜電纜的直徑，φ過實工作中過渡輪的實際直徑，φ附實工作中附加輪的實際直徑。
φ過實與φ附實之差比由于n的變化而變化，因此要求υ0和υ1之間的差比也要不斷的調整。為了計算及有規(guī)律的自動調整速度，則要求過渡輪和附加輪上電纜必需往復有序的排列。
滑輪5為中心的送線器必需滿足上述條件，而且其往復送線的動力需來自主運動和輔助運動。
以附加輪11的送線器為例分析工作過程附加輪11與附加齒輪12是螺釘連結在一起；附加輪不運動，則齒輪也是不運動的。當滑輪臂14做υ0轉動時，從動齒輪7沿齒輪12轉動。轉動速度υ2從動齒輪與渦桿21連結帶動渦輪6運動。渦輪轉動帶動同一軸上的鏈輪4轉動。帶動鏈條以速度υ3做長距離的循環(huán)運動，其距離長短與附加輪軸向長度相等。滑輪5的中心軸固定在鏈條上，則滑輪5按照鏈條的軌跡做循環(huán)運動，呆要傳動比處理合適，滑輪5即可得到要求的循環(huán)運動速度υ3，滑輪5上的電纜可得到往復的有序排列。
水下纜車的驅動及微機控制全部采用常規(guī)技術；纜車的力學設計及結構采用常規(guī)計算方法水下纜車整體尺寸與所需工作電纜的長度、直徑有關。故全部從略。
權利要求
1．一種無滑環(huán)式水下纜車，其特征在于它包含有主軸輪、附加輪、主軸輪步進電機、滑輪臂步進電機、過渡輪、附加齒輪、滑動臂從動齒輪、渦輪、送線器和動軸，其中主軸輪與過渡輪是連在一起，通過支架的軸承及托架將它們定位在支架上，主軸輪步進電機以υ1速度帶動主軸輪和附加輪也產生υ1速度轉動，從而拖動電纜的旋動；滑輪臂步進電機以υ0速度轉動、通過軸帶動滑輪臂也按υ0速度轉動，導致把過渡輪上退下來的的電纜經過滑輪而繞在附加輪上；附加輪是通過固定連桿固定在支架上，滑動臂以速度υ0轉動，從動齒動以υ2轉動，從動齒輪與渦桿連結，帶動另一渦輪運動，渦輪轉動帶動同一軸上的鏈輪轉動；滑輪的中心軸固定在鏈條上，滑輪按鏈條的軌跡做循環(huán)運動。
2．按照權利要求1所說的無滑環(huán)式水下纜車，其特征在于所說的主軸輪，它的轉動速度不同于附加輪的轉動速度。
3．按照權利要求1所說的無滑環(huán)式水下纜車，其特征在于所說的送線器，它包含有附加齒輪、過渡齒輪、從動齒輪、渦輪渦桿、滑輪、鏈輪和滑輪臂。
全文摘要
本發(fā)明涉及機械自動化技術中的一種纜車,它包含有主軸輪、附加輪、主軸輪步進電機、滑輪臂步進電機、過渡輪、附加齒輪、動軸和送線器,本發(fā)明改變了傳統(tǒng)纜車的信號傳送方式,利用一條電纜無需通過任何環(huán)節(jié)把換能器信號直接傳送到信號處理設備,因此數(shù)據(jù)傳送穩(wěn)定,可靠并且纜車結構簡單、平穩(wěn)、可靠。
文檔編號B61B7/00GK1216744SQ97119978
公開日1999年5月19日 申請日期1997年10月30日 優(yōu)先權日1997年10月30日
發(fā)明者王德濱, 關定華, 雷良穎, 張仁和 申請人:中國科學院聲學研究所