專利名稱：深海熱液口聲學(xué)機(jī)架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于深海裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì) 深海熱液口原位測(cè)溫系統(tǒng)中水聲 換能器固定的聲學(xué)機(jī)架。
背景技術(shù)：
由于巨大的熱通量、海底熱液生物、“黑暗生物鏈”等與生命起源有關(guān)的因素的存 在，海底熱液活動(dòng)區(qū)域成為了天然的海底實(shí)驗(yàn)室。溫度場(chǎng)是準(zhǔn)確全面估算熱液熱通量和熱 液運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散方式的關(guān)鍵物理參數(shù)之一，溫度場(chǎng)的準(zhǔn)確測(cè)量將為熱液口生物圈的研究、熱液 熱通量的估算、海底熱液硫化物煙 體生長模式的研究、海底熱液成礦機(jī)理的研究等相關(guān) 領(lǐng)域提供幫助。此外，針對(duì)海底熱液口高溫、高壓、腐蝕、多塵的極端環(huán)境以及避免干擾熱液 口的原始溫度場(chǎng)分布，必須采用非接觸式測(cè)量，制成一體化的海底熱液聲學(xué)原位測(cè)溫系統(tǒng)。 海底熱液煙 體是熱液流體在海底噴發(fā)形成的管狀結(jié)構(gòu)體，不同地質(zhì)背景海底的熱液煙囪 體的形狀和高度各不相同，因此在研究適用于多種熱液煙囪體的聲學(xué)原位測(cè)溫系統(tǒng)時(shí)，聲 學(xué)機(jī)架的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。針對(duì)原位測(cè)量深海熱液口溫度場(chǎng)的需要，目前尚未有一種能夠適用 于深海環(huán)境下的特殊煙 體的聲學(xué)機(jī)架面市。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種對(duì)深海熱液口原位測(cè)溫系統(tǒng)中 水聲換能器固定的聲學(xué)機(jī)架。該聲學(xué)機(jī)架考慮到深海環(huán)境中的各種情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單合 理，可靠性強(qiáng)、操作便捷，能很好地解決在深海環(huán)境中水聲換能器相對(duì)黑色熱液煙@體位置 的固定和溫度測(cè)量任務(wù)的問題。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的具體方案是本發(fā)明從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能器平臺(tái)架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架。水聲換能器平臺(tái)架包括三個(gè)測(cè)量圓弧梁和三個(gè)連接件；上聲學(xué)機(jī)架包括由三根上橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；下聲學(xué)機(jī)架包括由三根下橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架。所述的連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在斜向向下方向有一個(gè)斜向安裝 孔；每個(gè)測(cè)量圓弧梁的兩端插入兩個(gè)連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個(gè)測(cè)量圓 弧梁和三個(gè)連接件圍合成一個(gè)圓形的機(jī)架，三個(gè)連接件將圓形的機(jī)架等分為三段，每個(gè)測(cè) 量圓弧梁上設(shè)置有滑塊，滑塊與測(cè)量圓弧梁通過螺釘固定，所有的滑塊在圓形機(jī)架上均勻 分布；滑塊用于安裝和固定水聲換能器，拆裝容易，穩(wěn)定性高。所述的四通連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向下方向有一個(gè)豎直安 裝孔、在斜向向上方向有一個(gè)斜向安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根上橫梁 的兩端插入兩個(gè)四通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁和三個(gè)四通連 接件圍合成一個(gè)等邊三角形的機(jī)架；水聲換能器平臺(tái)架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿連接；所述的連接桿的兩端分別插入對(duì)應(yīng)的連接件的斜向安裝孔和四通連接件的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的兩根上橫梁的居中位置上固定有直角掛件，另一根上橫梁的居中位置上固定有上夾緊裝置。所述的三通連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向上方向有一個(gè)豎直安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根下橫梁的兩端插入兩個(gè)三通連接件的水 平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁和三個(gè)三通連接件圍合成一個(gè)等邊三角形的機(jī) 架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿連接；所述的支撐桿的兩端分別插入對(duì) 應(yīng)的四通連接件的豎直安裝孔和三通連接件的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一根下橫梁 的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對(duì)應(yīng)，設(shè)置在上聲學(xué)機(jī)架 和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。上夾緊裝置和下夾緊裝置結(jié)構(gòu)相同包括內(nèi)芯軸、拉桿、套筒、彈簧和壓頭。所述套 筒水平固定設(shè)置在對(duì)應(yīng)的橫梁上，套筒內(nèi)壁圓周上固定設(shè)置有擋環(huán)，擋環(huán)將套筒分隔成止 動(dòng)腔和彈簧腔；所述內(nèi)芯軸的橫截面為方形，內(nèi)芯軸貫穿套筒活動(dòng)設(shè)置，其中位于止動(dòng)腔內(nèi) 的內(nèi)芯軸上固定設(shè)置有卡銷，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上設(shè)置有與套筒內(nèi)壁相配的擋片；拉 桿穿過套筒活動(dòng)設(shè)置，拉桿的一端伸出套筒壁外，另一端與內(nèi)芯軸位置對(duì)應(yīng)；彈簧套置在內(nèi) 芯軸上，其一端與擋環(huán)連接、另一端與擋環(huán)連接；內(nèi)芯軸的一端穿過套筒的頂蓋與把手固定 設(shè)置，另一端伸出套筒后穿過對(duì)應(yīng)的橫梁，并與壓頭固定連接；所述壓頭的前端面與上聲學(xué) 機(jī)架或下聲學(xué)機(jī)架的平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù)的波紋線。本發(fā)明所具有的有益效果(1)考慮了機(jī)架自身的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，保證水聲換能器在數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，每對(duì) 水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內(nèi)。(2)保證了聲學(xué)機(jī)架固定的穩(wěn)定性并保證儀器本身和煙囪體的安全性。(3)材料選擇上綜合考慮了深海的壓強(qiáng)、洋流、PH、鹽堿度等特殊環(huán)境對(duì)聲學(xué)機(jī)架 所造成的多種影響。(4)聲學(xué)機(jī)架的設(shè)計(jì)遵循了簡(jiǎn)便、從輕的設(shè)計(jì)原則，保證水下機(jī)械臂操作簡(jiǎn)便。


圖1為本發(fā)明主視圖；圖2為本發(fā)明俯視圖；圖3為夾緊裝置A-A向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1和圖2所示，深海熱液口聲學(xué)機(jī)架從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能器平 臺(tái)架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架。水聲換能器平臺(tái)架包括三個(gè)測(cè)量圓弧梁10和三個(gè)連接件5 ；上聲學(xué)機(jī)架包括由三根上橫梁8組成的等邊三角形的機(jī)架；下聲學(xué)機(jī)架包括由三根下橫梁9組成的等邊三角形的機(jī)架。所述的連接件5在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在斜向向下方向有一個(gè)斜向安裝孔；每個(gè)測(cè)量圓弧梁10的兩端插入兩個(gè)連接件5的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個(gè)測(cè) 量圓弧梁10和三個(gè)連接件5圍合成一個(gè)圓形的機(jī)架，三個(gè)連接件5將圓形的機(jī)架等分為三 段，每個(gè)測(cè)量圓弧梁10上設(shè)置有滑塊6，滑塊6與測(cè)量圓弧梁10通過螺釘固定，所有的滑塊 6在圓形機(jī)架上均勻分布；滑塊6用于安裝和固定水聲換能器，拆裝容易，穩(wěn)定性高。所述的四通連接件3在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向下方向有一個(gè)豎直 安裝孔、在斜向向上方向有一個(gè)斜向安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根上橫 梁8的兩端插入兩個(gè)四通連接件3的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁8和三個(gè) 四通連接件3圍合成一個(gè)等邊三角形的機(jī)架；水聲換能器平臺(tái)架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿4連接；所述的連接桿4的兩端 分別插入對(duì)應(yīng)的連接件5的斜向安裝孔和四通連接件3的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的 兩根上橫梁8的居中位置上固定有直角掛件7，另一根上橫梁8的居中位置上固定有上夾緊
直ο所述的三通連接件1在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向上方向有一個(gè)豎直 安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根下橫梁9的兩端插入兩個(gè)三通連接件1的 水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁9和三個(gè)三通連接件1圍合成一個(gè)等邊三角形 的機(jī)架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿2連接；所述的支撐桿2的兩端分別插 入對(duì)應(yīng)的四通連接件3的豎直安裝孔和三通連接件1的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一 根下橫梁9的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對(duì)應(yīng)，設(shè)置在 上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。如圖3所示，上夾緊裝置和下夾緊裝置結(jié)構(gòu)相同包括內(nèi)芯軸12、拉桿14、套筒 15、彈簧16和壓頭18。所述的套筒15水平固定設(shè)置在對(duì)應(yīng)的橫梁上，套筒15內(nèi)壁圓周上 固定設(shè)置有擋環(huán)19，擋環(huán)19將套筒分隔成止動(dòng)腔和彈簧腔；所述的內(nèi)芯軸12的橫截面為 方形，內(nèi)芯軸12貫穿套筒15活動(dòng)設(shè)置，其中位于止動(dòng)腔內(nèi)的內(nèi)芯軸12上固定設(shè)置有卡銷 13，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸12上設(shè)置有與套筒15內(nèi)壁相配的擋片17 ；拉桿14穿過套筒15 活動(dòng)設(shè)置，拉桿14的一端伸出套筒15壁外，另一端與內(nèi)芯軸12位置對(duì)應(yīng)；彈簧16套置在 內(nèi)芯軸12上，其一端與擋環(huán)19連接、另一端與擋環(huán)19連接；內(nèi)芯軸12的一端穿過套筒15 的頂蓋與把手11固定設(shè)置，另一端伸出套筒15后穿過對(duì)應(yīng)的橫梁，并與壓頭18固定連接； 所述的壓頭18的前端面與上聲學(xué)機(jī)架或下聲學(xué)機(jī)架的平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù) 的波紋線。本發(fā)明的具體使用過程為用機(jī)械手將聲學(xué)機(jī)架準(zhǔn)確套入煙囪體，直角掛件6掛于煙囪體口上方，拔去拉桿后，內(nèi)芯軸在彈簧的作用下帶動(dòng)壓頭向煙囪體方向推進(jìn)，直到壓 頭接觸到煙 體為止，從而將聲學(xué)機(jī)架固定在煙 體上，通過多個(gè)滑塊上安裝的水聲換能 器組成測(cè)量網(wǎng)絡(luò)，從而完成深海煙囪體熱液口溫度場(chǎng)的測(cè)量。本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，比較適合特 殊深海煙囪體的環(huán)境。
權(quán)利要求
深海熱液口聲學(xué)機(jī)架，包括從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能器平臺(tái)架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架，其特征在于所述的水聲換能器平臺(tái)架包括三個(gè)測(cè)量圓弧梁和三個(gè)連接件；所述的上聲學(xué)機(jī)架是由三根上橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；所述的下聲學(xué)機(jī)架是由三根下橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；所述的連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在斜向向下方向有一個(gè)斜向安裝孔；每個(gè)測(cè)量圓弧梁的兩端插入兩個(gè)連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個(gè)測(cè)量圓弧梁和三個(gè)連接件圍合成一個(gè)圓形的機(jī)架，三個(gè)連接件將圓形的機(jī)架等分為三段，每個(gè)測(cè)量圓弧梁上設(shè)置有滑塊，滑塊與測(cè)量圓弧梁通過螺釘固定，所有的滑塊在圓形機(jī)架上均勻分布；所述的四通連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向下方向有一個(gè)豎直安裝孔、在斜向向上方向有一個(gè)斜向安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60°；三根上橫梁的兩端插入兩個(gè)四通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁和三個(gè)四通連接件圍合成一個(gè)等邊三角形的機(jī)架；水聲換能器平臺(tái)架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿連接；所述的連接桿的兩端分別插入對(duì)應(yīng)的連接件的斜向安裝孔和四通連接件的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的兩根上橫梁的居中位置上固定有直角掛件，另一根上橫梁的居中位置上固定有上夾緊裝置；所述的三通連接件在水平方向有兩個(gè)水平安裝孔、在豎直向上方向有一個(gè)豎直安裝孔，兩個(gè)水平安裝孔之間的夾角為60°；三根下橫梁的兩端插入兩個(gè)三通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁和三個(gè)三通連接件圍合成一個(gè)等邊三角形的機(jī)架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿連接；所述的支撐桿的兩端分別插入對(duì)應(yīng)的四通連接件的豎直安裝孔和三通連接件的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一根下橫梁的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對(duì)應(yīng)，設(shè)置在上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的深海熱液口聲學(xué)機(jī)架，其特征在于上夾緊裝置和下夾緊裝置 的結(jié)構(gòu)相同，均包括內(nèi)芯軸、拉桿、套筒、彈簧和壓頭；所述的套筒水平固定設(shè)置在對(duì)應(yīng)的橫 梁上，套筒內(nèi)壁圓周上固定設(shè)置有擋環(huán)，擋環(huán)將套筒分隔成止動(dòng)腔和彈簧腔；所述的內(nèi)芯軸 的橫截面為方形，內(nèi)芯軸貫穿套筒活動(dòng)設(shè)置，其中位于止動(dòng)腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上固定設(shè)置有卡 銷，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上設(shè)置有與套筒內(nèi)壁相配的擋片；拉桿穿過套筒活動(dòng)設(shè)置，拉桿 的一端伸出套筒壁外，另一端與內(nèi)芯軸位置對(duì)應(yīng)；彈簧套置在內(nèi)芯軸上，其一端與擋環(huán)連 接、另一端與擋環(huán)連接；內(nèi)芯軸的一端穿過套筒的頂蓋與把手固定設(shè)置，另一端伸出套筒后 穿過對(duì)應(yīng)的橫梁，并與壓頭固定連接；所述的壓頭的前端面與上聲學(xué)機(jī)架或下聲學(xué)機(jī)架的 平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù)的波紋線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架。本發(fā)明中的水聲換能器平臺(tái)架為圓形框架，滑塊均勻布置在測(cè)量圓弧梁上，且可沿測(cè)量平臺(tái)圓弧梁移動(dòng)；上聲學(xué)機(jī)架為三角框架，上橫梁之間通過四通連接件固定連接，其中兩根上橫梁的上固定有直角掛件，另一根固定有上夾緊裝置；下聲學(xué)機(jī)架為三角框架，其中與上夾緊裝置對(duì)應(yīng)的下橫梁上固定有下夾緊裝置。連接桿的一端與四通連接件固定連接，另一端與對(duì)應(yīng)的連接件固定連接；支撐桿的一端與四通連接件固定連接，另一端與三通連接件固定連接。本發(fā)明考慮了機(jī)架自身的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)測(cè)量時(shí)，滑塊上設(shè)置的水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內(nèi)。
文檔編號(hào)G01K1/14GK101813526SQ201010151749
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者張祝軍, 樊煒, 毛潔, 潘華辰, 蔡勇, 虞拯, 陳鷹 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)