專利名稱：轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海洋地震拖纜位置控制裝置，尤其是一種應(yīng)用在海洋地震拖纜中
部的轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，屬于海洋地震勘探技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
海洋地震勘探系統(tǒng)通常由海洋地震勘探船、地震源、海洋地震拖纜和拖纜位置控 制裝置組成。海洋地震勘探船通常為一艘或數(shù)艘水面船舶。地震源通常為氣槍或陣列氣槍。 海洋地震拖纜，通常為一根或數(shù)根長(zhǎng)約數(shù)千米的水下電纜，其內(nèi)部安裝有水聽器陣列，用于 接收地震反射波。拖纜位置控制裝置用于控制海洋地震拖纜的位置，按照安裝位置，其可以 劃分為纜首導(dǎo)向器、拖纜位置控制器和纜尾浮標(biāo)，分別用于對(duì)拖纜首部、中部和尾部的位置 控制。 在海洋地震勘探過程中，地震源和海洋地震拖纜由海洋地震勘探船拖曳，以3-5 節(jié)的航速航行。地震源以一定時(shí)間間隔發(fā)射，產(chǎn)生的地震波通過海水傳播至海底地質(zhì)構(gòu)造 中，在兩種地層的分界面上發(fā)生反射，地震反射波由安裝在拖纜中的水聽器陣列接收，形成 地震數(shù)據(jù)。將上述地震數(shù)據(jù)連同拖纜的位置數(shù)據(jù)輸入海洋地震數(shù)據(jù)解釋系統(tǒng)中，便可以得 到目標(biāo)海域的海底地質(zhì)構(gòu)造。 海洋地震拖纜的中部通常處于水下航行狀態(tài)，為控制拖纜中部的位置，通常在拖 纜中部以一定間隔安裝拖纜位置控制器。拖纜位置控制器上通常安裝有水翼。當(dāng)拖纜位置 控制器相對(duì)水流運(yùn)動(dòng)時(shí)，水翼能夠產(chǎn)生一個(gè)垂直于其翼面的升力。拖纜位置控制器通過控 制上述升力的大小、方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)拖纜中部位置的控制。 已有技術(shù)中，專利號(hào)為6016286的美國(guó)專利公開了一種拖纜位置控制器。該拖纜 位置控制器通過連接器固定安裝在拖纜的外部，以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)按照指令驅(qū)動(dòng)對(duì)稱安裝的兩 只水翼轉(zhuǎn)動(dòng)，同步調(diào)整兩只水翼的攻角，使其在垂直方向上產(chǎn)生所需的升力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖
纜中部垂直位置的控制。但該拖纜位置控制器僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)拖纜中部垂直位置的控制，而不 能實(shí)現(xiàn)對(duì)拖纜中部水平位置的控制。而且，安裝在拖纜外部的拖纜位置控制器會(huì)產(chǎn)生較大 的水流流動(dòng)噪聲，干擾臨近的水聽器陣列；安裝在拖纜外部的拖纜位置控制器由電池供電， 需要定期更換電池。 專利號(hào)為7092315B2的美國(guó)專利公開了一種拖纜位置控制器。該拖纜位置控制 器通過連接器固定安裝在拖纜的外部，以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)按照指令驅(qū)動(dòng)對(duì)稱安裝的兩只水翼轉(zhuǎn) 動(dòng)，同步調(diào)整兩只水翼的攻角，使其在水平方向上產(chǎn)生所需的升力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖纜中部水 平位置的控制。但該拖纜位置控制器僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)拖纜中部水平位置的控制，而不能實(shí)現(xiàn)對(duì) 拖纜中部垂直位置的控制。而且，安裝在拖纜外部的拖纜位置控制器會(huì)產(chǎn)生較大的水流流 動(dòng)噪聲，干擾臨近的水聽器陣列；安裝在拖纜外部的拖纜位置控制器由電池供電，需要定期 更換電池。 專利號(hào)為7162967B2的美國(guó)專利公開了一種拖纜位置控制器。該拖纜位置控制器 通過連接器同軸、等直徑地嵌裝在拖纜中，以兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)按照指令驅(qū)動(dòng)對(duì)稱安裝的兩只水翼轉(zhuǎn)動(dòng)，分別調(diào)整兩只水翼的攻角，使兩只水翼產(chǎn)生相等或不等的所需升力。該拖纜位置控 制器的特征在于利用由兩只水翼的升力差產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)拖纜位置控制器及其首、尾 端附近的拖纜繞其軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)該拖纜位置控制器轉(zhuǎn)動(dòng)至所需角度時(shí)，分別調(diào)整兩只水翼 的攻角，使其攻角相同并產(chǎn)生所需升力。將上述升力向垂直、水平方向分解，便可以產(chǎn)生垂 直、水平方向的所需升力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)拖纜中部垂直、水平位置的控制。而且，嵌裝在拖纜中 的拖纜位置控制器可以有效降低水流流動(dòng)噪聲；嵌裝在拖纜中的拖纜位置控制器由拖纜供 電，無需定期更換電池。但是，該專利所述的拖纜位置控制器是利用兩只水翼的升力差產(chǎn)生 的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致拖纜位置控制復(fù)雜度高、精度低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的不足和缺陷，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用在海洋地震拖纜中部的 轉(zhuǎn)動(dòng)型拖纜位置控制器。 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明包括本體、轉(zhuǎn)動(dòng)體、水翼、控制模塊、測(cè) 量模塊、通訊模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊、水翼驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、 本體電纜水密接頭、轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭和連接電纜。本體嵌裝在拖纜中。本體是由工程塑 料或合金材料制成的圓柱形殼體。本體包括本體前部、本體中部和本體后部。本體前部的 直徑與拖纜直徑相等，并與前段拖纜固定、水密連接。來自前段拖纜中的數(shù)據(jù)電纜、供電電 纜通過水密連接面進(jìn)入本體中，以傳輸指令、數(shù)據(jù)，供電?？刂颇K、測(cè)量模塊、通訊模塊和 電源模塊均安裝在本體前部?jī)?nèi)。本體后部的直徑與拖纜直徑相等，并與后段拖纜固定、水密 連接。來自本體中的數(shù)據(jù)電纜、供電電纜通過水密連接面進(jìn)入后段拖纜中。本體后部?jī)?nèi)安 裝有配重，用以調(diào)節(jié)拖纜位置控制器的重心位置。本體中部的直徑小于拖纜直徑。轉(zhuǎn)動(dòng)體 安裝在本體中部的外側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)體由工程塑料或合金材料制成。轉(zhuǎn)動(dòng)體的上部為實(shí)體結(jié)構(gòu)， 下部為殼體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊和水翼驅(qū)動(dòng)模塊分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體下部殼體中的兩個(gè)水密 封裝體內(nèi)。水翼安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體的外側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸、兩只軸 承、轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪。轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出軸 軸連，另一端固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪。兩只軸承和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪安裝在本體中部的外側(cè)。 轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪通過轉(zhuǎn)動(dòng)體下部的嚙合孔嚙合。水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水翼傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸、水翼軸、絲杠螺母、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸和連桿。水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸的一端與水 翼驅(qū)動(dòng)模塊的輸出軸軸連，另一端表面有螺紋，安裝有絲杠螺母。絲杠螺母與絲杠螺母?jìng)鲃?dòng) 軸固接。連桿的一端與水翼軸固接，另一端有連桿孔。絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸穿過連桿孔，在連桿 孔內(nèi)移動(dòng)。水翼軸由水翼軸承支撐，連桿和水翼軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體是通過兩只軸承和轉(zhuǎn) 動(dòng)中心齒輪安裝在本體中部外側(cè)的。水翼是通過水翼軸安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體外側(cè)的。本體電纜水 密接頭安裝在本體前部的后端面上，轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體的前端面上。連接 電纜位于本體電纜水密接頭和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭之間。 轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊包括轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示器。轉(zhuǎn)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出軸將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)軸帶動(dòng)固定安裝在其上的轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪自轉(zhuǎn)，同時(shí)繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪公轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn) 動(dòng)體繞本體轉(zhuǎn)動(dòng)。水翼驅(qū)動(dòng)模塊包括水翼電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水翼電動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示 器。當(dāng)水翼電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水翼驅(qū)動(dòng)模塊的輸出軸將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸，水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)使絲杠螺母在水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸上前后移動(dòng)，使絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸在 連桿孔內(nèi)移動(dòng)，并向連桿施加力，帶動(dòng)連桿、水翼軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致水翼繞水翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
從安裝在本體中的控制模塊和電源模塊中弓I出的數(shù)據(jù)電纜和供電電纜通過本體 電纜水密接頭和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)體中，以傳輸指令、數(shù)據(jù)，供電。在本體電纜 水密接頭和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭之間的連接電纜預(yù)留冗余長(zhǎng)度，以保證連接電纜在轉(zhuǎn)動(dòng)體 轉(zhuǎn)至最大角度時(shí)仍處于松弛狀態(tài)。連接電纜采用防水、耐腐蝕電纜。 海水會(huì)通過轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)體下部的嚙合孔進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)體內(nèi)， 使轉(zhuǎn)動(dòng)體內(nèi)電纜、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)浸水，故采用防水、耐腐蝕電纜，轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)和水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也由防水、耐腐蝕的材料制成。 本發(fā)明拖纜位置控制器使用轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體繞本體轉(zhuǎn)動(dòng)；使用水翼驅(qū)動(dòng) 模塊同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩只水翼繞水翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體繞本體轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體上的水翼隨 轉(zhuǎn)動(dòng)體相對(duì)本體轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變水翼產(chǎn)生的升力的方向；水翼繞水翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致水翼攻角 發(fā)生變化，從而改變水翼產(chǎn)生的升力的大小，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋地震拖纜中部垂直、水平位置 的控制。 本發(fā)明拖纜位置控制器與海洋地震勘探船船載系統(tǒng)配合工作。拖纜位置控制器的
理想位置由船載系統(tǒng)計(jì)算得出，并發(fā)至拖纜位置控制器中。拖纜位置控制器的實(shí)際位置由
拖纜位置控制器的測(cè)量模塊測(cè)得。當(dāng)拖纜位置控制器及附近拖纜受到擾動(dòng)偏離理想位置
時(shí)，拖纜位置控制器的控制模塊建立由實(shí)際位置指向理想位置的直線恢復(fù)路徑，并控制轉(zhuǎn)
動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體轉(zhuǎn)至所需角度，使水翼產(chǎn)生的升力沿該恢復(fù)路徑方向，同時(shí)根據(jù)理
想位置和實(shí)際位置的偏差值，使用PID策略控制水翼驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)整水翼的攻角，以調(diào)整水
翼產(chǎn)生的升力的大小，以此推動(dòng)拖纜位置控制器及附近拖纜恢復(fù)到理想位置。
本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)拖纜中部垂直、水平位置的控制；通過采
用嵌入拖纜中的安裝方式，降低了水流流動(dòng)噪聲，減少了對(duì)臨近水聽器陣列的干擾；通過采
用拖纜供電的供電方式，降低了制造和使用成本；通過采用直接方式控制水翼產(chǎn)生的升力
的方向、大小，有效地提高了拖纜位置控制的精度，同時(shí)顯著地降低了拖纜位置控制的復(fù)雜度。


圖1是本發(fā)明拖纜位置控制器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明拖纜位置控制器本體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明拖纜位置控制器轉(zhuǎn)動(dòng)體的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4A是本發(fā)明拖纜位置控制器水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的主視示意圖。 圖4B是本發(fā)明拖纜位置控制器水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的側(cè)視示意圖。 圖中1是拖纜，2是本體，3是轉(zhuǎn)動(dòng)體，4是水翼，5是本體前部，6是本體中部，7是
本體后部，8是軸承，9是轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪，10是轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊，11是轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸，12
是轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪，13是絲杠螺母，14是水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸，15是水翼驅(qū)動(dòng)模塊，16是轉(zhuǎn)動(dòng)
體電纜水密接頭，17是本體電纜水密接頭，18是連接電纜，19是水翼軸，20是連桿，21是絲
杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸，22是連桿孔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述。 如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明包括本體2、轉(zhuǎn)動(dòng)體3、水翼4、控制模塊、測(cè)量 模塊、通訊模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10、水翼驅(qū)動(dòng)模塊15、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水翼傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)、本體電纜水密接頭17、轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭16和連接電纜18。本體2嵌裝在拖纜1中。 本體2是由工程塑料或合金材料制成的圓柱形殼體。本體2包括本體前部5、本體中部6和 本體后部7。本體前部5的直徑與拖纜1的直徑相等，并與前段拖纜固定、水密連接。來自 前段拖纜中的數(shù)據(jù)電纜、供電電纜通過水密連接面進(jìn)入本體2中，以傳輸指令、數(shù)據(jù)，供電。 控制模塊、測(cè)量模塊、通訊模塊和電源模塊均安裝在本體前部5內(nèi)。本體后部7的直徑與拖 纜1的直徑相等，并與后段拖纜固定、水密連接。來自本體2中的數(shù)據(jù)電纜、供電電纜通過 水密連接面進(jìn)入后段拖纜中。本體后部7內(nèi)安裝有配重，用以調(diào)節(jié)拖纜位置控制器的重心 位置。本體中部6的直徑小于拖纜1的直徑。轉(zhuǎn)動(dòng)體3安裝在本體中部6的外側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)體 3由工程塑料或合金材料制成。轉(zhuǎn)動(dòng)體3的上部為實(shí)體結(jié)構(gòu)，下部為殼體結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模 塊10和水翼驅(qū)動(dòng)模塊15分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體3下部殼體中的兩個(gè)水密封裝體內(nèi)。水翼4安 裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體3的外側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸11、兩只軸承8、轉(zhuǎn)動(dòng)中心 齒輪9和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪12。轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸11的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10的輸出軸軸 連，另一端固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪12。兩只軸承8和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪9安裝在本體中部6 的外側(cè)。轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪9和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪12通過轉(zhuǎn)動(dòng)體3下部的嚙合孔嚙合。水翼傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)包括水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸14、水翼軸19、絲杠螺母13、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸21和連桿20。 水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸14的一端與水翼驅(qū)動(dòng)模塊15的輸出軸軸連，另一端表面有螺紋，安裝 有絲杠螺母13。絲杠螺母13與絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸21固接。連桿20的一端與水翼軸19固 接，另一端有連桿孔22。絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸21穿過連桿孔22，在連桿孔22內(nèi)移動(dòng)。水翼軸 19由水翼軸承支撐，連桿20和水翼軸19同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體3是通過兩只軸承8和轉(zhuǎn)動(dòng)中 心齒輪9安裝在本體中部6外側(cè)的。水翼4是通過水翼軸19安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體3外側(cè)的。本 體電纜水密接頭16安裝在本體前部5的后端面上，轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭17安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體 3的前端面上。連接電纜18位于本體電纜水密接頭16和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭17之間。
轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10包括轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示器。 轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10的輸出軸將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸ll，轉(zhuǎn)動(dòng) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸11帶動(dòng)固定安裝在其上的轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪12自轉(zhuǎn)，同時(shí)繞轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪9 公轉(zhuǎn)，進(jìn)而導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)體3繞本體2轉(zhuǎn)動(dòng)。水翼驅(qū)動(dòng)模塊1 5包括水翼電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水翼電 動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示器。當(dāng)水翼電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水翼驅(qū)動(dòng)模塊15的輸出軸將轉(zhuǎn)動(dòng)傳 遞給水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸14，水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸14轉(zhuǎn)動(dòng)使絲杠螺母13在水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)軸14上前后移動(dòng)，使絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸21在連桿孔22內(nèi)移動(dòng)，并向連桿20施加力，帶 動(dòng)連桿20、水翼軸19同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致水翼4繞水翼軸14轉(zhuǎn)動(dòng)。 從安裝在本體2中的控制模塊和電源模塊中引出的數(shù)據(jù)電纜和供電電纜通過本 體電纜水密接頭17和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭16進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)體3中，以傳輸指令、數(shù)據(jù)，供電。在 本體電纜水密接頭17和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭16之間的連接電纜18預(yù)留冗余長(zhǎng)度，以保證 連接電纜18在轉(zhuǎn)動(dòng)體3轉(zhuǎn)至最大角度時(shí)仍處于松弛狀態(tài)。連接電纜18采用防水、耐腐蝕 電纜。
海水會(huì)通過轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪12和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪9在轉(zhuǎn)動(dòng)體3下部的嚙合孔進(jìn)入轉(zhuǎn) 動(dòng)體3內(nèi)，使轉(zhuǎn)動(dòng)體3內(nèi)電纜、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)浸水，故采用防水、耐腐蝕電 纜，轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也由防水、耐腐蝕的材料制成。 本發(fā)明拖纜位置控制器使用轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體3繞本體2轉(zhuǎn)動(dòng)；使用水 翼驅(qū)動(dòng)模塊15同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩只水翼4繞水翼軸19轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)體3繞本體2轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致安裝 在轉(zhuǎn)動(dòng)體3上的水翼4隨轉(zhuǎn)動(dòng)體3相對(duì)本體2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變水翼4產(chǎn)生的升力的方向；水 翼4繞水翼軸19轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致水翼4攻角發(fā)生變化，從而改變水翼4產(chǎn)生的升力的大小，以此 實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋地震拖纜中部垂直、水平位置的控制。 本發(fā)明拖纜位置控制器與海洋地震勘探船船載系統(tǒng)配合工作。拖纜位置控制器的 理想位置由船載系統(tǒng)計(jì)算得出，并發(fā)至拖纜位置控制器中。拖纜位置控制器的實(shí)際位置由 拖纜位置控制器的測(cè)量模塊測(cè)得。當(dāng)拖纜位置控制器及附近拖纜受到擾動(dòng)偏離理想位置 時(shí)，拖纜位置控制器的控制模塊建立由實(shí)際位置指向理想位置的直線恢復(fù)路徑，并控制轉(zhuǎn) 動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊10驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體3轉(zhuǎn)至所需角度，使水翼產(chǎn)生的升力沿該恢復(fù)路徑方向，同時(shí)根 據(jù)理想位置和實(shí)際位置的偏差值，使用PID策略控制水翼驅(qū)動(dòng)模塊15調(diào)整水翼4的攻角， 以調(diào)整水翼4產(chǎn)生的升力的大小，以此推動(dòng)拖纜位置控制器及附近拖纜恢復(fù)到理想位置。
權(quán)利要求
一種轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，包括本體(2)、轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)、水翼(4)、控制模塊、測(cè)量模塊、通訊模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊(10)、水翼驅(qū)動(dòng)模塊(15)、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、本體電纜水密接頭(17)、轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭(16)和連接電纜(18)其特征在于本體(2)嵌裝在拖纜(1)中，本體(2)包括本體前部(5)、本體中部(6)和本體后部(7)，本體前部(5)和本體后部(7)的直徑均與拖纜(1)直徑相等，并均與拖纜(1)固定、水密連接；控制模塊、測(cè)量模塊、通訊模塊和電源模塊均安裝在本體前部(5)內(nèi)，本體后部(7)內(nèi)安裝有配重；本體中部(6)的直徑小于拖纜直徑；轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)安裝在本體中部(6)的外側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)的上部為實(shí)體結(jié)構(gòu)，下部為殼體結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊(10)和水翼驅(qū)動(dòng)模塊(15)分別安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)下部殼體中的兩個(gè)水密封裝體內(nèi)；水翼(4)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)的外側(cè)；轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸(11)、兩只軸承(8)、轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪(9)和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪(12)，轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸(11)的一端與轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊(10)的輸出軸軸連，另一端固定安裝有轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪(12)，兩只軸承(8)和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪(9)安裝在本體中部(6)的外側(cè)，轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪(9)和轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪(12)通過轉(zhuǎn)動(dòng)體下部的嚙合孔嚙合；水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸(14)、水翼軸(19)、絲杠螺母(13)、絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸(21)和連桿(20)，水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸(14)的一端與水翼驅(qū)動(dòng)模塊(15)的輸出軸軸連，另一端表面有螺紋，安裝有絲杠螺母(13)，絲杠螺母(13)與絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸(21)固接，連桿(20)的一端與水翼軸(19)固接，另一端有連桿孔(22)，絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)軸(21)穿過連桿孔(22)，在連桿孔(22)內(nèi)移動(dòng)，水翼軸(19)由水翼軸承支撐，連桿(20)和水翼軸(19)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)是通過兩只軸承(8)和轉(zhuǎn)動(dòng)中心齒輪(9)安裝在本體中部(6)外側(cè)的；水翼(4)是通過水翼軸(19)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)外側(cè)的；本體電纜水密接頭(17)安裝在本體前部(5)的后端面上，轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭(16)安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)的前端面上；連接電纜(18)位于本體電纜水密接頭(17)和轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭(16)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，其特征是所述的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū) 動(dòng)模塊(10)包括轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示器；水翼驅(qū)動(dòng)模塊 (15)包括水翼電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、水翼電動(dòng)機(jī)、減速裝置和位置指示器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，其特征是所述的連接電纜 (18)采用防水、耐腐蝕電纜，并預(yù)留冗余長(zhǎng)度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，其特征是所述的本體(2) 是由工程塑料或合金材料制成的圓柱形殼體，轉(zhuǎn)動(dòng)體(3)也是由工程塑料或合金材料制 成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，其特征是所述的安裝在轉(zhuǎn) 動(dòng)體(3)內(nèi)的電纜采用防水、耐腐蝕電纜，轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由防水、耐腐蝕的 材料制成。
全文摘要
一種轉(zhuǎn)動(dòng)型海洋地震拖纜位置控制器，屬于海洋地震勘探技術(shù)領(lǐng)域，包括本體、轉(zhuǎn)動(dòng)體、水翼、控制模塊、測(cè)量模塊、通訊模塊、電源模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊、水翼驅(qū)動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水翼傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、本體電纜水密接頭、轉(zhuǎn)動(dòng)體電纜水密接頭和連接電纜。該拖纜位置控制器使用轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)體繞本體轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致水翼隨轉(zhuǎn)動(dòng)體相對(duì)本體轉(zhuǎn)動(dòng)，改變水翼產(chǎn)生的升力的方向；使用水翼驅(qū)動(dòng)模塊同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩只水翼繞水翼軸轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致水翼攻角發(fā)生變化，改變水翼產(chǎn)生的升力的大小，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋地震拖纜中部垂直、水平位置的控制。該發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、制造成本低，能有效提高拖纜位置控制的精度，顯著降低拖纜位置控制的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)G01V1/38GK101726756SQ20091031203
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者張小卿, 張維競(jìng), 李 根, 段磊, 陳峻 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)