本專利涉及超短基線定位系統(tǒng)的升降裝置，具體涉及一種用于超短基線的精密定位升降裝置，涉及海洋機械測量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超短基線定位系統(tǒng)(USBL)是一種利用聲學(xué)原理工作的水聲定位系統(tǒng)，其基本原理是收發(fā)換能器向水下目標(biāo)發(fā)送詢問信號，水下目標(biāo)上安裝有聲學(xué)應(yīng)答器，應(yīng)答器收到USBL 收發(fā)換能器的信號后發(fā)送應(yīng)答信號。收發(fā)換能器通過收發(fā)應(yīng)答信號的來回時間來測定目標(biāo)離收發(fā)換能器的距離。由于收發(fā)機上安裝有多個水聽器，通過交匯測量，可以確定水下目標(biāo)相對于收發(fā)換能器的位置，可以進(jìn)行長距離海底目標(biāo)連續(xù)跟蹤定位。

超短基線主要由主控系統(tǒng)、聲標(biāo)和升降裝置等部分組成。其中，升降裝置是固定在船倉控制測量裝置(換能器)上下運動的裝置，其結(jié)構(gòu)決定了換能器所能下降的最大距離，并決定著換能器的機械位置特性，從而影響著整套設(shè)備工作的穩(wěn)定性和精度。

前期課題組已經(jīng)研發(fā)了一種超短基線換能器自動升降裝置，專利號2015210543273，提出通過鏈條帶動換能器軸豎直升降。該裝置工作時打開閘閥，電機通過傳動機構(gòu)帶動換能器軸向下運動，換能器伸入海底進(jìn)行作業(yè)。作業(yè)完畢后，電機帶動換能器軸向上運動,關(guān)閉閘閥，非作業(yè)時間換能器處于豎桿架內(nèi)。

在現(xiàn)有設(shè)計中，采用鏈傳動作為超短基線升降裝置的傳動機構(gòu)，雖然能夠滿足帶動換能器軸上下運動的要求，但采用鏈傳動方式時需安裝鏈輪，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜并需要占用較大的空間，而且在運轉(zhuǎn)時不能保證恒定的瞬時傳動比，一旦磨損，便容易發(fā)生跳齒等故障，給超短基線系統(tǒng)的精密定位工作帶來極大的困難。

由此可見，一套合理的傳動機構(gòu)對于超短基線十分重要，因此，設(shè)計出一種采用新傳動機構(gòu)的升降裝置，以彌補現(xiàn)有傳動機構(gòu)的不足，進(jìn)一步提高整套系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性就是本專利的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種用于超短基線的精密定位升降裝置。該裝置進(jìn)一步提高了超短基線換能器上下運動的精度和穩(wěn)定性；同時在保證換能器能夠?qū)崿F(xiàn)上下運動的基礎(chǔ)上，增加了換能器軸的運動距離；并且節(jié)約了空間，極大的降低了整套裝置的復(fù)雜性。

具體技術(shù)方案如下，

一種用于超短基線的精密定位升降裝置，包括電機、換能器軸、絲杠、導(dǎo)軌、豎桿架、豎桿套、修配箱、閘閥、動力錐齒輪、支撐板、擋板、連接板、滑塊、直角板、固定塊、上端蓋，并且絲杠頂端制有傳動錐齒輪，

其中，豎桿架垂直水平方向設(shè)置，所述豎桿架頂部水平固定安裝擋板，所述擋板上方固定安裝支撐板，所述支撐板上安裝有電機，所述電機兩端的輸出軸制有動力錐齒輪；

沿所述豎桿架內(nèi)側(cè)分別安裝有兩根垂直于水平方向的絲杠，所述絲杠頂端的傳動錐齒輪分別與所述電機對應(yīng)輸出端的動力錐齒輪耦合；

連接板中心制有光孔，光孔的直徑與換能器軸的直徑相同或略大，所述換能器軸穿過連接板的光孔與連接板固定，并且所述連接板靠近豎桿架的左右兩側(cè)為雙耳結(jié)構(gòu)設(shè)計，耳板上分別制有螺紋孔，絲杠穿過對應(yīng)耳板上的螺紋孔，并且絲杠的外螺紋與螺紋孔的內(nèi)螺紋耦合；

沿豎桿架兩側(cè)的外沿分別豎直設(shè)置兩條導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上安裝有可沿其軌道上下滑動的滑塊，同時，所述連接板前端突出部兩側(cè)分別通過直角板與對應(yīng)導(dǎo)軌上的滑塊固定，使得轉(zhuǎn)動絲杠時帶動固定于連接板上的換能器軸通過滑塊沿導(dǎo)軌穩(wěn)定精確升降；

上端蓋水平安裝于豎桿架底部，所述絲杠通過固定塊固定于所述上端蓋；所述上端蓋固定于豎桿套，所述豎桿套下方固定安裝有修配箱，所述修配箱下方設(shè)置有閘閥，所述閘閥下方設(shè)置有裝置底座，并且所述上端蓋、豎桿套、修配箱、閘閥內(nèi)均設(shè)置有用于換能器軸升降的通孔。

使用時，電機提供動能，電機輸出的動能通過錐齒輪將水平方向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為絲杠豎直方向的旋轉(zhuǎn)運動，然后通過絲杠與連接板耳板上螺紋孔的配合，從而帶動換能器軸跟隨連接板沿導(dǎo)軌上下運動。

優(yōu)選，設(shè)置限位開關(guān)控制電機啟停，實時控制換能器軸升降。

優(yōu)選，所述換能器軸與豎桿套間隙配合，豎桿套上設(shè)置的通孔上下分別設(shè)置有兩個V 形密封圈與所述換能器軸配合密封，以防止海水滲入。

優(yōu)選，所述修配箱設(shè)置排水的水龍頭，用于排水。

優(yōu)選，所述豎桿架、上端蓋、豎桿套、修配箱、閘閥之間采用螺栓連接，且各端面采用平墊圈密封，增強各部件之間的穩(wěn)定性和密封性；進(jìn)一步，所述平墊圈為石棉材料。

優(yōu)選，所述絲杠焊接至上端蓋，進(jìn)一步增加換能器軸的運動距離。

優(yōu)選，蝸輪蝸桿傳動將電機輸出軸水平方向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為絲杠豎直方向的旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的創(chuàng)造性在于：

1、絲杠結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌設(shè)置，連接板與換能器軸固定，將連接板通過直角板與滑塊相連，帶動換能器軸沿導(dǎo)軌方向上下運動的同時，也限制了其運動軌跡，確保了運動精度，同時進(jìn)一步提高運動的穩(wěn)定性；

2、通過錐齒輪傳動將電機輸出軸與絲杠相連，將輸出軸水平方向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為絲杠豎直方向的旋轉(zhuǎn)運動；

3、固定塊將絲杠固定在豎桿架上，節(jié)省了空間且便于調(diào)整與維護，在超短基線升降裝置總高不變的情況下，加深了換能器軸深入海水的距離；在換能器入海深度不變的情況下，可降低超短基線升降裝置的總高。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、絲杠傳動代替鏈傳動，無需再安裝鏈輪，節(jié)省了空間，減輕了重量，避免了跳齒等故障的發(fā)生，提高了整體系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性；

2、在超短基線升降裝置總高不變的基礎(chǔ)上，可以增加換能器軸的運動距離，加大了換能器的入海深度；在換能器入海深度不變的情況下，可以降低超短基線升降裝置的總高。

3、連接板與換能器軸固定，絲杠提供上下運動的動能，同時絲杠和導(dǎo)軌雙重確保換能器軸沿導(dǎo)軌方向的運動軌跡，進(jìn)一步確保了運動精度和平穩(wěn)性。

附圖說明

圖1為一種用于超短基線的精密定位升降裝置總示意圖。

圖2為一種用于超短基線的精密定位升降裝置動力機構(gòu)示意圖。

圖3為一種用于超短基線的精密定位升降裝置傳動機構(gòu)示意圖。

圖4為一種用于超短基線的精密定位升降裝置底部固定機構(gòu)示意圖。

其中，電機1、換能器軸2、絲杠3、導(dǎo)軌4、豎桿架5、豎桿套6、修配箱7、閘閥8、動力錐齒輪9、支撐板10、擋板11、連接板12、滑塊13、直角板14、固定塊15、上端蓋16，并且絲杠3分為絲杠31和絲杠32，絲杠31和絲杠32頂部制有傳動錐齒輪33-31和傳動錐齒輪33-32，電機1輸出端制有動力錐齒輪91、動力錐齒輪92。

具體實施方式

實施例1

一種用于超短基線的精密定位升降裝置，包括電機1、換能器軸2、絲杠3、導(dǎo)軌4、豎桿架 5、豎桿套6、修配箱7、閘閥8、動力錐齒輪9、支撐板10、擋板11、連接板12、滑塊13、直角板14、固定塊15、上端蓋16，并且絲杠3頂端制有傳動錐齒輪33，

其中，豎桿架5垂直水平方向設(shè)置，所述豎桿架5頂部水平固定安裝有擋板11，所述擋板11 上方固定安裝支撐板10，所述支撐板10上安裝有電機1，所述電機1兩端的輸出軸分別制有動力錐齒輪91和92；

沿所述豎桿架5內(nèi)側(cè)分別安裝有兩根垂直于水平方向的絲杠31和32，所述絲杠31和32頂端的傳動錐齒輪33-31和33-32分別與所述電機1對應(yīng)輸出端的動力錐齒輪91和92耦合，采用錐齒輪傳動的方式將電機輸出軸水平方向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為絲杠豎直方向的旋轉(zhuǎn)運動；連接板12中心制有光孔，光孔的直徑與換能器軸2的直徑相同或略大，所述換能器軸2穿過連接板12的光孔與連接板12固定，此時的連接板12即相當(dāng)于傳統(tǒng)的絲杠螺母結(jié)構(gòu)中的“螺母”，并且所述連接板12靠近豎桿架5的左右兩側(cè)為雙耳結(jié)構(gòu)設(shè)計，耳板上分別制有螺紋孔，絲杠31和32穿過對應(yīng)耳板上的螺紋孔，并且絲杠31和32的外螺紋與螺紋孔的內(nèi)螺紋耦合；沿豎桿架5兩側(cè)的外沿分別豎直設(shè)置兩條導(dǎo)軌4，導(dǎo)軌4上安裝有可沿其軌道上下滑動的滑塊13，同時，所述連接板12前端突出部兩側(cè)分別通過直角板14與對應(yīng)導(dǎo)軌4上的滑塊13 固定，使得轉(zhuǎn)動絲杠31和32時帶動固定于連接板12上的換能器軸2通過滑塊13沿導(dǎo)軌4 穩(wěn)定精確的升降，將絲杠3的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為連接板12的豎直方向上的直線運動；當(dāng)電機1 輸出動力時，絲杠3轉(zhuǎn)動，完成與連接板12的相對運動，使換能器軸2通過滑塊13跟隨連接板12沿導(dǎo)軌4上下運動；

上端蓋16水平安裝于豎桿架5底部，所述絲杠31和32通過固定塊15固定于所述上端蓋16；所述上端蓋16固定于豎桿套6，所述豎桿套6下方固定安裝有修配箱7，所述修配箱7下方設(shè)置有閘閥8，所述閘閥8下方設(shè)置有裝置的底座，并且所述上端蓋16、豎桿套6、修配箱7、閘閥8內(nèi)均設(shè)置有用于換能器軸2升降的通孔；

絲杠3通過固定塊15固定在上端蓋16上，與以往的鏈傳動方式相比，無需再安裝鏈輪，大大節(jié)省了所需占用豎桿架5內(nèi)的空間，減輕了重量；與此同時，在豎直方向上固定塊15的高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鏈輪的直徑，絲杠3的有效長度大于鏈條的有效長度，因此，在超短基線升降裝置的總高不變的情況下，換能器軸2能夠上下運動的距離更長，換能器的入海深度也更大。

使用時，電機1提供動能，電機1輸出的動能通過錐齒輪之間的配合將水平方向的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為絲杠3豎直方向的旋轉(zhuǎn)運動，然后通過絲杠3與連接板12耳板上螺紋孔的配合，從而帶動換能器軸2跟隨連接板12沿導(dǎo)軌4上下運動。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。