CN113371158B - 一种多自由度脐带缆升沉补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多自由度脐带缆升沉补偿装置，包括支撑架和设置在其上端的升降托板，所述升降托板左右两侧的支撑架内侧对称设有至少两个升降导轨，所述升降导轨上滑动配合有与升降托板连接的升降滑动轴承，所述升降托板上端面水平设有横移导轨，本申请中多自由度的设计解决了多个脐带缆收放补偿技术的难点，比如摇摆自由度的增加使得因脐带刚度导致的弯曲应力得到释放，减小了脐带与导轮内侧面的之间的摩擦力；升降自由度的引入可以通过对脐带缆的蓄与放补偿升沉位移；横移自由度的设计可以极大的降低因脐带绞车排缆器运动或各脐带支撑点不共面等造成的脐带弯曲，从而减小摩擦力，减小磨损。
Description
技术领域
本发明涉及脐带缆升沉补偿技术领域，具体是一种多自由度脐带缆升沉补偿装置。
背景技术
有缆载人水下潜器作业过程中，除了需要钢丝绳索提供拉力实现吊放与回收功能以外，还需要脐带缆为水下载人潜器的工作人员提供生命支持，由于脐带缆直径和重量均较大，其惯性就比较大，因此在母船或水下潜器因受波浪作用发生升沉运动时，脐带缆因无法敏捷随动会导致脐带缆的张力陡增，这对于脐带缆端头管路接头的密封性和母船吊放***承载强度等都带来了巨大挑战，因此为防止发生脐带缆断裂破损或吊放***结构件的强度失效，需要利用脐带缆升沉补偿装置来进行波浪的升沉位移补偿，提高作业过程的安全性和可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多自由度脐带缆升沉补偿装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多自由度脐带缆升沉补偿装置，包括支撑架和设置在其上端的升降托板，所述升降托板左右两侧的支撑架内侧对称设有至少两个升降导轨，所述升降导轨上滑动配合有与升降托板连接的升降滑动轴承，所述升降托板上端面水平设有横移导轨，所述横移导轨上滑动配合有与摇摆脐带导轮组件底部连接的横移滑动轴承，所述升降托板下端与液压缸的输出端连接，所述液压缸底部与支撑架通过液压缸铰座连接固定，所述液压缸底部的油孔通过管路与支撑架上用于存储油液的气囊式蓄能器连通。
作为本发明进一步的方案：所述升降导轨的数量设有四个，分别与升降托板的四个边角位置相对应。
作为本发明进一步的方案：所述摇摆脐带导轮组件包括与横移滑动轴承连接的横移托板，所述横移托板上端设有底板，所述底板上端竖直设有一个摇摆轴，所述摇摆轴外侧通过纵向转动件转动设有一个摇摆轴套，所述摇摆轴套左右两侧对称设有两个摇摆座板，两个摇摆座板上端贯穿有一根脐带导轮轴，两个摇摆座板之间的脐带导轮轴上转动设有一个脐带导轮，所述脐带导轮通过水平转动件与脐带导轮轴转动连接，脐带限位板通过螺钉固定安装在摇摆座板的内侧，用于对脐带缆进行限位，防止脐带缆脱离脐带导轮。
作为本发明进一步的方案：摇摆轴与底板通过螺钉固定安装于横移托板上。
作为本发明进一步的方案：所述脐带导轮轴与摇摆座板之间设有定位件，所述定位件包括轴端挡片和挡片螺钉，轴端挡片通过挡片螺钉安装于摇摆座板上，用于对脐带导轮轴进行轴向定位。
作为本发明进一步的方案：所述水平转动件包括轴承端盖、圆柱滚子轴承、内定距环、外定距环和小螺钉，轴承端盖通过小螺钉安装于脐带导轮的两侧轮毂上，用于对两个圆柱滚子轴承的外圈进行轴向定位，内定距环和两个外定距环用于对两个圆柱滚子轴承的内圈进行轴向定位，脐带导轮可以绕着固定不动的脐带导轮轴进行旋转，从而完成脐带缆的牵引工作。
作为本发明再进一步的方案：所述纵向转动件包括轴承压板、大螺钉、推力球轴承、定位圈、内轴环、外轴环；在摇摆座板的下部，轴承压板通过大螺钉安装于摇摆轴的一端，并与摇摆轴的另一端轴肩提供相向压紧力，完成四个轴承的轴向定位和预紧，两个推力球轴承用于承受轴向力，两个纵向圆柱滚子轴承用于承受径向力，二者均为成对安装，分居在摇摆轴的两端，每组推力球轴承和纵向圆柱滚子轴承之间通过内轴环和外轴环实现轴向限位，套在摇摆轴上的定位圈用于纵向圆柱滚子轴承的轴向定位，横移托板下侧安装有与横移滑动轴承连接的连接端。
作为本发明再进一步的方案：所述横移滑动轴承的数量为四个。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请中多自由度的设计解决了多个脐带缆收放补偿技术的难点，比如摇摆自由度的增加使得因脐带刚度导致的弯曲应力得到释放，减小了脐带与导轮内侧面的之间的摩擦力；升降自由度的引入可以通过对脐带缆的蓄与放补偿升沉位移；横移自由度的设计可以极大的降低因脐带绞车排缆器运动或各脐带支撑点不共面等造成的脐带弯曲，从而减小摩擦力，减小磨损。
附图说明
图1是本发明的多自由度脐带缆升沉补偿装置整体结构示意图；
图2是本发明的摇摆脐带导轮组件剖面示意图；
图3是本发明的多自由度运动示意图；
图4是本发明的应用场景俯视图；
图5是本发明的应用场景正视图。
其中：1.支撑架；2.气囊式蓄能器；3.升降导轨；4.升降滑动轴承；5.升降托板；6.摇摆脐带导轮组件；7.横移滑动轴承；8.横移导轨；9.液压缸铰座；10.液压缸；601.轴端挡片；602.挡片螺钉；603.脐带导轮轴；604.脐带限位板；605.轴承端盖；606.圆柱滚子轴承；607.内定距环；608.外定距环；609.小螺钉；610.摇摆座板；611.脐带导轮；612.大螺钉；613.轴承压板；614.推力球轴承；615.定位圈；616.底板；617.横移托板；618.摇摆轴；619.内轴环；620.外轴环。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-5，本发明实施例中，一种多自由度脐带缆升沉补偿装置，包括支撑架1和设置在其上端的升降托板5，所述升降托板5左右两侧的支撑架1内侧对称设有至少两个升降导轨3，所述升降导轨3上滑动配合有与升降托板5连接的升降滑动轴承4，所述升降托板5上端面水平设有横移导轨8，所述横移导轨8上滑动配合有与摇摆脐带导轮组件6底部连接的横移滑动轴承7，所述升降托板5下端与液压缸10的输出端连接，所述液压缸10底部与支撑架1通过液压缸铰座9连接固定，所述液压缸10底部的油孔通过管路与支撑架1上用于存储油液的气囊式蓄能器2连通，当液压缸10伸长时，气囊式蓄能器2中的油液会进入液压缸10中，当液压缸10缩短时，液压缸10内部的油液会回流到气囊式蓄能器2中，因此液压缸10的伸缩运动就可以转化为摇摆脐带导轮组件6的上下升降运动，从而实现脐带缆的收放，起到升沉补偿的作用；
所述摇摆脐带导轮组件6包括与横移滑动轴承7连接的横移托板617，所述横移托板617上端设有底板616，所述底板616上端竖直设有一个摇摆轴618，所述摇摆轴618外侧通过纵向转动件转动设有一个摇摆轴套，所述摇摆轴套左右两侧对称设有两个摇摆座板610，两个摇摆座板610上端贯穿有一根脐带导轮轴603，两个摇摆座板610之间的脐带导轮轴603上转动设有一个脐带导轮611，所述脐带导轮611通过水平转动件与脐带导轮轴603转动连接，脐带限位板604通过螺钉固定安装在摇摆座板610的内侧，用于对脐带缆进行限位，防止脐带缆脱离脐带导轮611；
摇摆轴618与底板616通过螺钉固定安装于横移托板617上；
所述脐带导轮轴603与摇摆座板610之间设有定位件，所述定位件包括轴端挡片601和挡片螺钉602，轴端挡片601通过挡片螺钉602安装于摇摆座板610上，用于对脐带导轮轴603进行轴向定位。
所述水平转动件包括轴承端盖605、圆柱滚子轴承606、内定距环607、外定距环608和小螺钉609，轴承端盖605通过小螺钉609安装于脐带导轮611的两侧轮毂上，用于对两个圆柱滚子轴承606的外圈进行轴向定位。内定距环607和两个外定距环608用于对两个圆柱滚子轴承606的内圈进行轴向定位，脐带导轮611可以绕着固定不动的脐带导轮轴603进行旋转，从而完成脐带缆的牵引工作；
所述纵向转动件包括轴承压板613、大螺钉612、推力球轴承614、定位圈615、内轴环619、外轴环620；
在摇摆座板610的下部，轴承压板613通过大螺钉612安装于摇摆轴618的一端，两个推力球轴承614用于承受轴向力，两个纵向圆柱滚子轴承用于承受径向力，二者均为成对安装，分居在摇摆轴618的两端，每组的推力球轴承614和纵向圆柱滚子轴承之间通过内轴环619和外轴环620实现轴向限位，套在摇摆轴618上的定位圈615用于纵向圆柱滚子轴承的轴向定位，横移托板617下侧安装有四个横移滑动轴承7，这样就实现了整个摇摆脐带导轮组件6与横移导轨8以及升降托板5之间的可靠连接。
由图3可知，整个脐带缆升沉补偿装置含有四个自由度，即脐带导轮611绕脐带导轮轴603的旋转自由度、摇摆座板610绕摇摆轴618的摇摆自由度、横移托板617相对于横移导轨8的横移滑动自由度和升降托板5相对于升降导轨3的升降滑动自由度。
本发明的工作原理是：由图4可知，从俯视工作图可以看出，当随着脐带缆绞车的收缆和放缆过程中，脐带缆输出端头与脐带导轮组件6的左右相对位置会发生变化，为了保证脐带缆不发生弯曲，就需要脐带缆升沉补偿装置提供两个自由度，即横移自由度和摇摆自由度，最终实现脐带导轮611的轮槽方向与脐带缆共线，横移托板617的中心位置在脐带缆的直线方向上。当母船或水下潜器出现升沉位移时，脐带缆的张力会发生变化，张力变小时，气囊式蓄能器2对液压缸10供油，液压缸10活塞杆伸出推动脐带导轮611上升，将脐带缆进行回收储存，当张力变大时，会向下推动脐带导轮611下降，液压缸10活塞杆缩回，液压缸10出油，气囊式蓄能器2蓄能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
Claims (6)
1.一种多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，包括支撑架（1）和设置在其上端的升降托板（5），所述升降托板（5）左右两侧的支撑架（1）内侧对称设有至少两个升降导轨（3），所述升降导轨（3）上滑动配合有与升降托板（5）连接的升降滑动轴承（4），所述升降托板（5）上端面水平设有横移导轨（8），所述横移导轨（8）上滑动配合有与摇摆脐带导轮组件（6）底部连接的横移滑动轴承（7），摇摆脐带导轮组件（6）用于牵引脐带缆，所述升降托板（5）下端与液压缸（10）的输出端连接，所述液压缸（10）底部与支撑架（1）通过液压缸铰座（9）连接固定，所述液压缸（10）底部的油孔通过管路与支撑架（1）上用于存储油液的气囊式蓄能器（2）连通；
所述摇摆脐带导轮组件（6）包括与横移滑动轴承（7）连接的横移托板（617），所述横移托板（617）上端设有底板（616），所述底板（616）上端竖直设有一个摇摆轴（618），所述摇摆轴（618）外侧通过纵向转动件转动设有一个摇摆轴套，所述摇摆轴套左右两侧对称设有两个摇摆座板（610），两个摇摆座板（610）上端贯穿有一根脐带导轮轴（603），两个摇摆座板（610）之间的脐带导轮轴（603）上转动设有一个脐带导轮（611），所述脐带导轮（611）通过水平转动件与脐带导轮轴（603）转动连接，脐带限位板（604）通过螺钉固定安装在摇摆座板（610）的内侧，用于对脐带缆进行限位，防止脐带缆脱离脐带导轮（611）；
所述升降导轨（3）的数量设有四个，分别与升降托板（5）的四个边角位置相对应。
2.根据权利要求1所述的多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，摇摆轴（618）与底板（616）通过螺钉固定安装于横移托板（617）上。
3.根据权利要求1所述的多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，所述脐带导轮轴（603）与摇摆座板（610）之间设有定位件，所述定位件包括轴端挡片（601）和挡片螺钉（602），轴端挡片（601）通过挡片螺钉（602）安装于摇摆座板（610）上，用于对脐带导轮轴（603）进行轴向定位。
4.根据权利要求1所述的多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，所述水平转动件包括轴承端盖（605）、圆柱滚子轴承（606）、内定距环（607）、外定距环（608）和小螺钉（609）；
轴承端盖（605）通过小螺钉（609）安装于脐带导轮（611）的两侧轮毂上，用于对两个圆柱滚子轴承（606）的外圈进行轴向定位，内定距环（607）和两个外定距环（608）用于对两个圆柱滚子轴承（606）的内圈进行轴向定位，脐带导轮（611）可以绕着固定不动的脐带导轮轴（603）进行旋转，从而完成脐带缆的牵引工作。
5.根据权利要求1所述的多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，所述纵向转动件包括轴承压板（613）、大螺钉（612）、推力球轴承（614）、定位圈（615）、内轴环（619）、外轴环（620）；
在摇摆座板（610）的下部，轴承压板（613）通过大螺钉（612）安装于摇摆轴（618）的一端，两个推力球轴承（614）用于承受轴向力，两个纵向圆柱滚子轴承用于承受径向力，二者均为成对安装，分居在摇摆轴（618）的两端，每组推力球轴承（614）和纵向圆柱滚子轴承之间通过内轴环（619）和外轴环（620）实现轴向限位，套在摇摆轴（618）上的定位圈（615）用于纵向圆柱滚子轴承的轴向定位，横移托板（617）下侧安装有与横移滑动轴承（7）连接的连接端。
6.根据权利要求1所述的多自由度脐带缆升沉补偿装置，其特征在于，所述横移滑动轴承（7）的数量为四个。
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