一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台与方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103434989 A(43)申请公布日 2013.12.11CN103434989A*CN103434989A*(21)申请号 201310373916.7(22)申请日 2013.08.26B66F 11/00(2006.01)B66F 3/16(2006.01)G01C 13/00(2006.01)(71)申请人国家海洋局第二海洋研究所地址 310012 浙江省杭州市西湖区保俶北路36号(72)发明人吴自银 赵荻能 李守军 尚继宏周洁琼 周勐佳(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司 33200代理人林松海(54) 发明名称一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式

2、升降活动平台与方法(57) 摘要本发明所公开的一种海洋调查平台，具体是指一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台与方法。它包括竖井、支架、升降杆、升降车、仪器部署装置、齿轮提升装置、链条、齿轮传动装置；竖井内装有轨道，支架固定在竖井口上方；升降车固定在升降杆底部，仪器部署装置底部安装仪器，并与升降杆连接；齿轮提升装置和齿轮传动装置固定在顶板顶部或侧面，并使用链条连接；表面带有螺纹的升降杆穿过顶板，并与齿轮提升装置连接；使用时，摇动摇臂对仪器的进行升降。本发明操作方便、成本低、稳定性好，保证了海洋调查仪器数据采集的精度，保障了调查仪器安全，可在海洋调查、海洋测绘与海洋工程中广泛应用。(51)

3、Int.Cl.权利要求书2页 说明书4页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书4页 附图5页(10)申请公布号 CN 103434989 ACN 103434989 A1/2页21.一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台，其特征在于，它包括：竖井（1）、支架（2）、升降杆（3）、升降车（4）、仪器部署装置（5）、齿轮提升装置（6）、链条（7）、齿轮传动装置（8）。2.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的竖井（1）包括升降车挡板（1.1）、竖井壁（1.2）、升降车轨道（1.3）和竖井口挡板（1.4）；升降车轨道（1.3）在竖井（1）

4、四侧，保证了所述的升降车（4）平稳升降，同时避免在水平方向位移；升降车挡板（1.1）安装在竖井（1）底部；竖井口挡板（1.4）安装在竖井（1）口，对升降车（4）和仪器起到保护作用。3.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的支架（2）包括角钢脚架（2.1）、顶板（2.2）和支架挡板（2.6）；所述的支架（2）通过角钢脚架（2.1）固定在竖井（1）口上方；顶板（2.2）中心设有顶板刹车钢条孔（2.3）和顶板升降杆孔（2.4）；所述的支架（2）前后为侧面门（2.5），用于安装与拆卸仪器；左右为侧面挡板（2.6），用于支撑相关的装置。4.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的升降杆（3）包

5、括保险扣（3.1）、螺纹杆（3.2）和上法兰盘（3.3）；所述的升降杆（3）穿过顶板升降杆孔（2.4）；螺纹杆（3.2）是中空的且表面带有螺纹，中空结构用于科学仪器数据线穿过，螺纹结构用于提升升降杆（3）；底部焊接有上法兰盘（3.3），顶部设有保险扣（3.1）；所述的升降杆（3）连接齿轮提升装置（6）。5.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的升降车（4）包括升降车框架（4.1）、深沟球轴承小轮（4.2）、升降车升降杆孔（4.3）和加固钢板（4.4）；所述的升降车（4）使用十字交错的加固钢板（4.4）进行加固，使升降车（4）在不失强度的同时，海水能自由出入竖井（1），不对升降车（4）造成

6、冲击；所述的升降车（4）周边设有4个深沟球轴承小轮（4.2），便于升降车（4）在小车轨道（1.3）内上下运动；所述的升降车（4）固定在离升降杆（3）底部5-30cm处；升降车（4）起到平稳升降仪器以及避免仪器发生水平位移作用。6.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的仪器部署装置（5）包括下法兰盘（5.1）和仪器安装管（5.2）；仪器安装管（5.2）上端焊接有下法兰盘（5.1），与上法兰盘（3.3）通过螺孔固定，实现调查仪器与升降杆（3）的连接。7.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的齿轮提升装置（6）包括刹车钢条（6.1）、齿轮刹车钢条孔（6.2）、内螺纹齿轮（6.3）、推力球

7、轴承（6.4）；推力球轴承（6.4）正对顶板升降杆孔（2.4）焊接在顶板（2.2）上；内螺纹齿轮（6.3）焊接在推力球轴承（6.4）上，使内螺纹齿轮（6.3）在被顶板（2.2）固定的同时，能自由的在顶板升降杆孔（2.4）上转动，提升升降杆（3）；刹车钢条（6.1）卡住内螺纹齿轮（6.3）不转动，起到固定升降杆（3）的作用。8.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所述的齿轮传动装置（8）包括齿轮固定装置、直齿圆柱齿轮（8.2）、一对深沟球轴承、一对锥齿轮及手摇柄（8.8）；一对锥齿轮包括锥齿轮一（8.4）和锥齿轮二（8.5），内圈分别焊接深沟球轴承一（8.3）和深沟球轴承二（8.7），并分别使

8、用分别齿轮固定装置一（8.1）和齿轮固定装置二（8.6）固定在顶板（2.2）和侧面挡板（2.6）上；直齿圆柱齿轮（8.2）焊接在锥齿轮一上（8.4），并用链条（7）连接直齿圆柱齿轮（8.2）和内螺纹齿轮（6.3），当使用摇臂（8.8）摇动锥齿轮二（8.5）时，将最终带动内螺纹齿轮（6.3）的转动并提升或降低升降杆（3）。9.根据权利要求1所述的平台，其特征在于，所有部件都采用耐海水腐蚀并具有防生权 利 要 求 书CN 103434989 A2/2页3物附着涂层的材料制造。10.一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台的使用方法，其特征在于，将所要挂装的海洋仪器焊接到仪器安装管（5.2）下端

9、，中空的螺纹杆（3.2）穿过仪器电缆；连接并固定上法兰盘（3.3）和下法兰盘（5.1）；摇动摇臂（8.8），放下升降车（4）；直到升降车（4）被升降车挡板（1.1）顶住时，将刹车钢条（6.1）对准齿轮刹车钢条孔（6.2）和顶板刹车小孔（2.3）插入固定；盖上竖井口挡板（1.4）及侧面门（2.5）；完成仪器的部署。权 利 要 求 书CN 103434989 A1/4页4一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台与方法技术领域0001 本发明属于海洋调查与海底探测技术领域，具体是指一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台及使用方法。背景技术0002 海洋调查是海洋预报、工程设计、资源开发、海

10、洋管理、海域划界、国防安全和海洋科学研究的基础。船载走航式调查是最基本的海洋调查方式，可为海洋科研和工程提供了大量的调查数据。正确安装海洋调查仪器是获取有效调查数据的有力保证。0003 当前，船基调查分为船载和拖曳两种方式。船载式多用于多波束测深、单波束测深和ADCP等基于海洋水声学原理的仪器装备，其显著特点是仪器装备有实时姿态测量要求，对于安装要求高。拖曳式调查仪器主要包括侧扫声纳、浅层剖面仪、磁力仪等，这类设备不需要测量精确的水深，对于仪器的安装要求较低。船载式调查的仪器安装分为船底固定安装、船舷便携安装和测量井便携安装。船底安装需要进船坞安装，其优点是仪器固定后能提升仪器的安全性，可提高

11、调查工作效率，但缺点是仪器安装、拆卸成本高，难以维护。船舷便携安装采取旋臂方式将科学仪器安装于船的一侧，通过可旋转支杆连接仪器，其优点是安装与拆卸便捷，但缺点是仪器的安全性能降低，尤其在近海多渔网区调查风险极高，同时由于吃水线以下的仪器支杆无支撑点，在船高速航行时易剧烈颤抖而影响调查数据质量。测量井便携安装采取的是在调查船尾部开竖井的方式，将科学仪器固定安装在竖井中，既保证了调查的精度和高效率，又具备科学仪器便捷拆卸的特点，是前两种安装模式优点的结合。0004 现有的竖井调查平台基于手动葫芦提升仪器，存在明显的缺点与不足：（1）手动葫芦提升仪器，无支杆固定装置，导致仪器在纵向易发生位移，从而影

12、响调查数据的质量；（2）难以对仪器支杆在垂向进行精确定位操作；（3）井壁无固定导轨，导致科学仪器易在水平方向摇晃，进而影响调查数据质量；（4）适用性差，只能用于多波束等少数仪器的安装；（5）便捷性不强，仪器的收放、安装与拆卸需要多人联合作业，在动荡的海洋环境中增加了调查的难度与风险。发明内容0005 本发明针对现有技术中的不足，提出一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台及使用方法。本发明的目的在于提供一种海洋仪器安装和拆卸操作简便、安全性好、姿态稳定等特点的海洋调查竖井可升降活动平台。0006 本发明通过下述技术方案得以实现：一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台，它包括：竖井、支

13、架、升降杆、升降车、仪器部署装置、齿轮提升装置、链条、齿轮传动装置。0007 作为优选，竖井包括升降车挡板、竖井壁、升降车轨道和竖井口挡板；升降车轨道在竖井四侧，保证了升降车平稳升降，同时避免在水平方向位移；升降车挡板安装在竖井底说 明 书CN 103434989 A2/4页5部；竖井口挡板安装在竖井口，对升降车和仪器起到保护作用。0008 作为优选，支架包括角钢脚架、顶板和支架挡板；所述的支架通过角钢脚架固定在竖井口上方；顶板中心设有顶板刹车钢条孔和顶板升降杆孔；所述的支架前后为侧面门，用于安装与拆卸仪器；左右为侧面挡板，用于支撑相关的装置。0009 作为优选，升降杆包括保险扣、螺纹杆和上法

14、兰盘，升降杆穿过顶板升降杆孔；螺纹杆是中空的且表面带有螺纹，中空结构用于科学仪器数据线穿过，螺纹结构用于提升升降杆；底部焊接有上法兰盘，顶部设有保险扣；所述的升降杆连接齿轮提升装置。0010 作为优选，升降车包括升降车框架、深沟球轴承小轮、升降车升降杆孔和加固钢板；升降车使用十字交错的加固钢板进行加固，使升降车在不失强度的同时，海水能自由出入竖井，不对升降车造成冲击；所述的升降车周边设有4个深沟球轴承小轮，便于升降车在小车轨道内上下运动；所述的升降车固定在离升降杆底部5-30cm处；升降车起到平稳升降仪器以及避免仪器发生水平位移作用。0011 作为优选，仪器部署装置包括下法兰盘和仪器安装管；仪

15、器安装管上端焊接有下法兰盘，与上法兰盘通过螺孔固定，实现调查仪器与升降杆的连接；作为优选，所述的齿轮提升装置包括刹车钢条、齿轮刹车钢条孔、内螺纹齿轮、推力球轴承；推力球轴承正对顶板升降杆孔焊接在顶板上；内螺纹齿轮焊接在推力球轴承上，使内螺纹齿轮在被顶板固定的同时，能自由的在顶板升降杆孔上转动，提升升降杆；刹车钢条卡住内螺纹齿轮不转动，起到固定升降杆的作用。0012 作为优选，齿轮传动装置包括齿轮固定装置、直齿圆柱齿轮、一对深沟球轴承、一对锥齿轮及手摇柄；一对锥齿轮包括锥齿轮一和锥齿轮二，内圈分别焊接深沟球轴承一和深沟球轴承二，并分别使用分别齿轮固定装置一和齿轮固定装置二固定在顶板和侧面挡板上；

16、直齿圆柱齿轮焊接在锥齿轮一上，并用链条连接直齿圆柱齿轮和内螺纹齿轮，当使用摇臂摇动锥齿轮二时，将最终带动内螺纹齿轮的转动并提升或降低升降杆。0013 作为优选，所有部件都采用耐海水腐蚀并具有防生物附着涂层的材料制造。0014 一种基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台的使用方法，其主要步骤是，将所要挂装的海洋仪器焊接到仪器安装管下端，中空的螺纹杆穿过仪器电缆；连接并固定上法兰盘和下法兰盘；摇动摇臂，放下升降车；直到升降车被升降车挡板顶住时，将刹车钢条对准齿轮刹车钢条孔和顶板刹车小孔插入固定；盖上竖井口挡板及侧面门；完成仪器的部署。0015 本发明的有益效果：1）稳定性。竖井壁四侧安装有升降车

17、轨道，使升降车小轮完全嵌入到轨道中，使升降车与竖井无缝结合，最大限度降低了仪器在水平方向的位移。仪器支杆采用螺纹钢条以及齿轮结构，避免了仪器在垂向的位移。0016 2）可操作性。采用齿轮链条装置提升仪器，减少了操作人员的劳动强度，支架安装后，单人即可完成多型仪器的收放、安装与拆卸工作。 0017 3）可拆卸性。使用法兰盘结构便于仪器安装、拆卸与更换。0018 4）多功能性。仪器安装管可加装多种调查仪器。0019 5）易维护性。平台设计简单，所有部件都采用不锈钢等耐海水腐蚀材料制造，易在后期维护。说 明 书CN 103434989 A3/4页60020 6）安全性。仪器支架四周及竖井上方加装防护

18、板，能有效保证仪器与人员的安全。0021 本发明可在海底地形地貌近底探测、海洋测绘、海洋监测、海洋工程和海洋科学研究中广泛使用。附图说明0022 图1是本发明整体结构剖面示意图；图2是图1中竖井俯视结构示意图；图3是图2的前视结构示意图；图4是图1中支架俯视结构示意图；图5是图4的前视结构示意图；图6是图1中螺纹升降管前视结构示意图；图7是图1中升降车俯视结构示意图；图8是图1中仪器安装管俯视结构示意图；图9是图8的侧视结构示意图；图10是图1中齿轮传动提升装置前视结构示意图；图11是图10的俯视结构示意图；图12是图1中齿轮提升装置前视结构示意图；图13是图1中齿轮传动装置前视结构示意图；图

19、中：竖井1、支架2、升降杆3、升降车4、仪器部署装置5、齿轮提升装置6、链条7、齿轮传动装置8；升降车挡板1.1、 竖井壁1.2、 升降车轨道1.3、 竖井口挡板1.4； 角钢脚架2.1、支架顶板2.2、顶板刹车钢条孔2.3、顶板升降杆孔2.4、支架侧面门2.5、 支架侧面挡板2.6；保险扣3.1、螺纹杆3.2、上法兰盘3.3；升降车框架4.1、深沟球轴承小轮4.2、 升降车升降杆孔4.3、加固钢板4.4；下法兰盘5.1、仪器安装管5.2；刹车钢条6.1、齿轮刹车钢条孔6.2、内螺纹齿轮6.3、推力球轴承6.4；齿轮固定装置一 8.1、直齿圆柱齿轮8.2、深沟球轴承一8.3、锥齿轮一8.4、锥

20、齿轮二8.5、齿轮固定装置二8.6、 深沟球轴承二8.7、摇臂8.8。具体实施方式0023 为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下。0024 实施例1参照附图1，制作一基于齿轮传动的海洋调查竖井式升降活动平台，包括：竖井1、支架2、升降杆3、升降车4、仪器部署装置5、齿轮提升装置6（如图12、13所示）、链条7、齿轮传动装置8。参见附图2和附图3，竖井1包括升降车挡板1.1、竖井壁1.2、升降车轨道1.3和竖井口挡板1.4，升降车挡板1.1安装在竖井1底部；竖井口挡板1.4安装在竖井1口。参见附图4和附图5，支架2包括角钢脚架2.1、顶板2.2和支架

21、挡板2.6；支架2通过角钢脚架2.1固定在竖井1口上方；顶板2.2中心设有顶板刹车钢条孔2.3和顶板升降杆孔2.4。如图6所示，升降杆3包括保险扣3.1、螺纹杆3.2和上法兰盘3.3；升降杆3穿过顶板升降杆孔2.4；螺纹杆3.2是中空的且表面带有螺纹；底部焊接有上法兰盘3.3，顶部设有保说 明 书CN 103434989 A4/4页7险扣3.1；所述的升降杆3连接齿轮提升装置6。升降车4包括升降车框架4.1、深沟球轴承小轮4.2、升降车升降杆孔4.3和加固钢板4.4；所述的升降车4使用十字交错的加固钢板4.4进行加固；如图7所示，所述的升降车4周边设有4个深沟球轴承小轮4.2；的升降车4固定在

22、离升降杆3底部5-30cm处。如图8、9所示，仪器部署装置5包括下法兰盘5.1和仪器安装管5.2；仪器安装管5.2上端焊接有下法兰盘5.1，与上法兰盘3.3通过螺孔固定。齿轮提升装置6包括刹车钢条6.1、齿轮刹车钢条孔6.2、内螺纹齿轮6.3、推力球轴承6.4；推力球轴承6.4正对顶板升降杆孔2.4焊接在顶板2.2上；内螺纹齿轮6.3焊接在推力球轴承6.4上；刹车钢条6.1卡住内螺纹齿轮6.3不转动，起到固定升降杆3的作用。如图10、11所示，齿轮传动装置8包括齿轮固定装置、直齿圆柱齿轮8.2、一对深沟球轴承、一对锥齿轮及手摇柄8.8；一对锥齿轮包括锥齿轮一8.4和锥齿轮二8.5，内圈分别焊接

23、深沟球轴承一8.3和深沟球轴承二8.7，并分别使用分别齿轮固定装置一8.1和齿轮固定装置二8.6固定在顶板2.2和侧面挡板2.6上；直齿圆柱齿轮8.2焊接在锥齿轮一上8.4，并用链条7连接直齿圆柱齿轮8.2和内螺纹齿轮6.3。0025 将多波束换能器焊接到仪器安装管5.2下端，中空的螺纹升降杆3.2穿过多波束换能器电缆；连接螺纹升降杆的上法兰盘3.3和仪器安装管的下法兰盘5.1；摇动摇臂8.8，放下升降车4；直到升降车4被升降车挡板1.1顶住时，将刹车钢条6.1对准内螺纹齿轮刹车小孔6.1和顶板刹车小孔2.3插入固定；盖上竖井口挡板1.4及可活动支架挡板2.5；完成多波束换能器的放置；多波束换能器的回收与放置步骤相反。0026 实施例2参照附图2，制作一海洋调查竖井可升降活动平台，在仪器安装管5.2下端连接ADCP（声学多普勒流速剖面仪），实现海洋水文便捷调查。其余同实施例1。0027 实施例3参照附图2，制作一海洋调查竖井可升降活动平台，在仪器安装管5.2下端连接单波束测深仪，实现水深的便捷调查。其余同实施例1。说 明 书CN 103434989 A1/5页8图1说 明 书 附 图CN 103434989 A2/5页9图2图3图4图5说 明 书 附 图CN 103434989 A3/5页10图6图7图8图9说 明 书 附 图CN 103434989 A10