用于水下探测的短基线长度智能调节架的制作方法

1.本发明涉及水下探测设备技术领域，具体涉及一种用于水下探测的短基线长度智能调节架。


背景技术：

2.随着科学技术的进步，陆地资源的逐渐匮乏，人类对深海探索研究和开发将是21世纪世界各国竞争的热点领域。而水声技术是水下地理测绘、水下资源调查、水中气候监测、海洋生物保护、领土划分和现代航海安全保障、深海工程的核心技术。水下定位导航技术是一切海洋开发活动和海洋高技术发展的基本前提，海洋领域的开发和军事需求推动了水下高精度定位技术的发展，超短基线声学定位系统的应用开发和技术研究在现代化海洋科学中起着重要作用。其中，声学换能器是超短基线声学定位系统的眼睛，其性能的稳定直接决定整个声学系统性能的稳定。然而其经常直接暴露在各种恶劣的水下环境中，容易受到腐蚀、碰撞等损害导致其稳定性受到影响；除此之外，现有的声学换能器中的调节发射换能器和接收换能器水平方向及垂直方向半功率点波束开角越大，其探测范围越广，定位明确度越高，但是现有的声学换能器大都通过支架进行固定连接，对向设置的声学换能器之间形成的短基线长度固定，难以根据实际情况对短基线长度进行灵活调节，实现不同的探测目的，使用灵活性不佳。
3.为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种基于itrack-ub系列超短基线水声定位系统的声头装置[cn201510846463.4]，它包括发射换能器、接收换能器、电子仓和电路板，发射换能器采用极化方向相同的两个半球以并联的连接方式组装，接收换能器采用极化方向相反的两个半球以串联的连接方式组装，以提高其接收灵敏度，发射换能器和四个接收换能器分别通过通孔螺杆固连在电子仓底面，电缆线贯穿导线孔和通孔螺杆由压电陶瓷球引至电子仓，与电子仓内的电路板连接。
[0004]
上述方案在一定程度上解决了现有技术中声学换能器容易受到水质环境影响，导致其稳定性降低的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如：难以根据实际情况对短基线长度进行灵活调节，实现不同的探测目的，使用灵活性不佳。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、使用灵活的用于水下探测的短基线长度智能调节架。
[0006]
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本用于水下探测的短基线长度智能调节架，包括装配底座，装配底座上设有转动连接筒，且装配底座周向设有若干呈对称设置的且朝向远离装配底座方向水平延伸的装配横架，装配横架上通过伸缩驱动机构连接有能够沿装配横架周向内侧轴向伸缩且端部具有竖直设置的水下导航定位系统的长度调节杆，长度调节杆通过设置在装配横架一端底部的电动限位结构定位；或者，装配横架一端转
动设置有角度调节杆，且相邻的两个角度调节杆之间设有杆体限位机构，角度调节杆通过设置在装配横架一端的电动齿轮结构限位，且装配横架一端上侧设有与角度调节杆相连并与电动齿轮结构对应设置的转动调节组件。通过在装配横架上设置伸缩驱动机构驱动安装有水下导航定位系统的长度调节杆轴向伸缩，从而调节两个对角方向的水下导航定位系统之间的长度大小，达到调节短基线长度的目的，操作便捷；或者在装配横架一端设置能够自由转动的角度调节杆，通过转动调节组件调节对角的两个水下导航定位系统之间的距离，并利用杆体限位机构进行限位，原理简单，使用便捷。
[0007]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，伸缩驱动机构及电动限位结构与设置在外部的控制器数据连接；或者，转动调节组件及电动齿轮结构与外部的控制器数据连接，长度调节杆端部设有定位模块，且定位模块与外部的位置显示屏幕连接。通过位置显示屏幕能够实时观察水下导航定位系统之间的短基线长度，而且利用控制器能够实现远程调节控制，操作方便。
[0008]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，电动限位结构包括形成于装配横架周向内侧的伸缩空腔，伸缩空腔两侧设有对称设置的l形支撑座，且l形支撑座中部形成限位通道，l形支撑座下侧设有齿条限位机构，且齿条限位机构与设置在装配横架底座的升降驱动电机连接，升降驱动电机与控制器连接。l形支撑座能够使长度调节杆在伸缩的过程中保持稳定。
[0009]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，齿条限位机构包括限位齿条，且限位齿条底部设有顶压座，限位齿条底部轴向设有顶压连接槽，且顶压座中部垂直设置有连接横槽，顶压座上设有与顶压连接槽对应设置的顶压横板，且顶压横板中部垂直设有与连接横槽对应设置在连接横板，连接横板及顶压横板上设有若干用于连接限位齿条的连接柱，长度调节杆底部设有与限位齿条对应设置的定位齿槽。齿条限位机构可以对完成长度调节后的长度调节杆进行有效定位，避免回缩现象。
[0010]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，伸缩驱动机构包括设置在装配横架上的伸缩驱动气缸，伸缩驱动气缸与控制器连接，且伸缩驱动气缸的升缩杆一端具有竖直连接部，竖直连接部与设置在角度调节杆远离装配横架一端的固定孔固定连接。
[0011]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，转动调节组件包括设置在装配横架上侧的转动驱动电机，装配横架设有转动驱动电机的一端周向内侧具有可供角度调节杆转动的u形定位槽，且装配横架位于u形定位槽上端设有穿入孔，装配横架位于u形定位槽下端设有限位槽，转动驱动电机的转动轴一端穿过穿入孔及u形定位槽设置在限位槽内并且端部设有联动限位齿轮，转动轴上且位于u形定位槽内的部分具有用于固定连接角度调节杆的环形固定连接部，且角度调节杆一端设有与环形固定连接部对应设置的固定连接孔。转动调节组件可以对角度调节杆的转动角度进行有效调节，从而实现短基线长度的调节。
[0012]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，电动齿轮结构包括设置在装配横架底部的齿轮定位电机，齿轮定位电机的定位轴一端穿过装配横架底部设置在限位槽内并且定位轴位于限位槽内的一端设有定位齿轮，定位齿轮与联动限位齿轮相互啮合，且定位齿轮与定位轴之间设有定位组件。电动齿轮结构可以对调节完角度的角度调节杆进行限位，保持固定角度。
[0013]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，定位组件包括设置在定位轴一端的连接套筒，连接套筒周向外壁设有若干定位凸起部，且相邻的两个定位凸起部之间形成定位间隙，定位齿轮周向内侧设有若干与定位间隙一一对应设置的定位插接部，且相邻的两个定位插接部之间设有若干可供定位凸起部插入的定位插槽，定位齿轮套设在连接套筒外壁，且定位凸起部与定位插接部之间相互抵靠设置。定位组件的使定位轴与定位齿轮之间的联动效果更加，且当齿轮定位电机通电后，定位轴锁止能够使定位齿轮保持联动锁止。
[0014]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，杆体限位机构包括设置在相邻的两个角度调节杆之间的限位座，限位座周向内侧两端通过连接滑槽设有限位阻尼杆，且限位阻尼杆之间通过限位弹簧连接，限位阻尼杆两端分别连接于对应的角度调节杆一侧。杆体限位机构可以对相邻的两个角度调节杆之间距离进行限位，提高安全性。
[0015]
在上述的用于水下探测的短基线长度智能调节架中，装配横架两两之间设有固定支架，装配底座呈圆柱筒状，且装配底座上下两端分别设有支撑盘体，装配横架一端插接在装配底座内并固定连接。固定支架的设置使装配横架的结构更加稳定。
[0016]
与现有的技术相比，本发明的优点在于：设计合理、结构简单，通过在装配横架上设置伸缩驱动机构驱动安装有水下导航定位系统的长度调节杆轴向伸缩，从而调节相两个对角方向的水下导航定位系统之间的长度大小，达到调节短基线长度的目的，操作便捷；或者在装配横架一端设置能够自由转动的角度调节杆，通过转动调节组件调节对角的两个水下导航定位系统之间的距离，并利用杆体限位机构进行限位，使用方便。
附图说明
[0017]
图1是实施例一的整体结构示意图；
[0018]
图2是实施例一中的局部结构剖视图；
[0019]
图3是实施例一中的限位齿条结构示意图；
[0020]
图4是实施例一中的顶压座结构示意图；
[0021]
图5是实施例一中的长度调节杆底部结构示意图；
[0022]
图6是实施例一中的局部连接框图；
[0023]
图7是实施例二中的局部连接框图；
[0024]
图8是实施例二的整体结构示意图；
[0025]
图9是实施例二中的局部连接框图；
[0026]
图10是实施例二中的定位齿轮与联动限位齿轮啮合时的结构示意图；
[0027]
图11是实施例二中的连接套筒结构示意图；
[0028]
图12是实施例二中的杆体限位机构剖视图；
[0029]
图13是实施例二中的角度调节杆结构示意图。
[0030]
图中，装配底座1、转动连接筒11、装配横架12、固定支架13、支撑盘体14、伸缩驱动机构2、伸缩驱动气缸21、升缩杆22、竖直连接部23、长度调节杆3、水下导航定位系统31、定位齿槽32、固定孔33、电动限位结构4、伸缩空腔41、l形支撑座42、限位通道43、齿条限位机构44、限位齿条441、顶压座442、顶压连接槽443、连接横槽444、顶压横板445、连接横板446、连接柱447、升降驱动电机45、角度调节杆5、固定连接孔51、杆体限位机构6、限位座61、连接
滑槽62、限位阻尼杆63、限位弹簧64、电动齿轮结构7、齿轮定位电机71、定位轴72、定位齿轮73、定位组件74、连接套筒741、定位凸起部742、定位间隙743、定位插接部744、定位插槽745、转动调节组件8、转动驱动电机81、u形定位槽82、穿入孔83、限位槽84、转动轴85、联动限位齿轮86、环形固定连接部87、控制器9、定位模块91、位置显示屏幕92。
具体实施方式
[0031]
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
[0032]
实施例一
[0033]
如图1-6所示，本用于水下探测的短基线长度智能调节架，包括装配底座1，装配底座1上设有转动连接筒11，且装配底座1周向设有若干呈对称设置的且朝向远离装配底座1方向水平延伸的装配横架12，装配横架12上通过伸缩驱动机构2连接有能够沿装配横架12周向内侧轴向伸缩且端部具有竖直设置的水下导航定位系统31的长度调节杆3，长度调节杆3通过设置在装配横架12一端底部的电动限位结构4定位。通过在装配横架上设置伸缩驱动机构2驱动调节杆3进行伸缩从而实现对位于对角方向的两个长度调节杆3端部的水下导航定位系统31之间短基线长度的调节，调节完成后，通过电动限位结构4对长度调节杆3进行限位，防止受到水压影响产生回缩。
[0034]
其中，伸缩驱动机构2及电动限位结构4与设置在外部的控制器9数据连接，长度调节杆3端部设有定位模块91，定位模块91与外部的位置显示屏幕92连接。定位模块91用于实时观察对角方向两个水下导航定位系统31的之间的短基线长度，且控制器9用于调节长度调节杆3的伸缩长度。
[0035]
显然地，电动限位结构4包括形成于装配横架12周向内侧的伸缩空腔41，伸缩空腔41两侧设有对称设置的l形支撑座42，且l形支撑座42中部形成限位通道43，l形支撑座42下侧设有齿条限位机构44，且齿条限位机构44与设置在装配横架12底座的升降驱动电机45连接，升降驱动电机45与控制器9连接。当长度调节架的长度调节完成后，升降驱动电机45驱动齿条限位机构44上升与定位齿槽32卡接实现对长度调节杆3的长度定位，其限位通道43用于对齿条限位机构44上升高度进行限位。
[0036]
进一步地，齿条限位机构44包括限位齿条441，且限位齿条441底部设有顶压座442，限位齿条441底部轴向设有顶压连接槽443，且顶压座442中部垂直设置有连接横槽444，顶压座442上设有与顶压连接槽443对应设置的顶压横板445，且顶压横板445中部垂直设有与连接横槽444对应设置在连接横板446，连接横板446及顶压横板445上设有若干用于连接限位齿条441的连接柱447，长度调节杆3底部设有与限位齿条441对应设置的定位齿槽32。这样设置使限位齿条441底部能够实现均匀受力，提高定位效果。
[0037]
可见地，伸缩驱动机构2包括设置在装配横架12上的伸缩驱动气缸21，伸缩驱动气缸21与控制器9连接，且伸缩驱动气缸21的升缩杆22一端具有竖直连接部23，竖直连接部23与设置在长度调节杆3远离装配横架12一端的固定孔33固定连接。这里的伸缩驱动气缸21尾部设有供气管，其供气管沿转动连接筒11延伸至外部。
[0038]
更进一步地，装配横架12两两之间设有固定支架13，装配底座1呈圆柱筒状，且装配底座1上下两端分别设有支撑盘体14，装配横架12一端插接在装配底座1内并固定连接。固定支架13可以保持装配横架12的稳定性。
[0039]
综上所示，本实施例的原理在于：通过在装配横架12上设置端具有水下导航定位系统31的长度调节杆3，并且利用设置在装配横架12上的伸缩驱动气缸21带动长度调节杆3进行长度调节，调节完成后，利用升降驱动电机45使限位齿条441对位于长度调节杆3底部的定位齿槽32进行啮合定位，从而实现对长度调节杆3长度的固定，通过设置长度调节杆3的伸缩长度控制对角方向的水下导航定位系统31之间的短基线长度。
[0040]
实施例二
[0041]
如图7-13所示，本实施例的原理与实施例一相同，不同的地方在于：装配横架12一端转动设置有角度调节杆5，且相邻的两个角度调节杆5之间设有杆体限位机构6，角度调节杆5通过设置在装配横架12一端的电动齿轮结构7限位，且装配横架12一端上侧设有与角度调节杆5相连并与电动齿轮结构7对应设置的转动调节组件8。通过转动调节组件8使角度调节杆5转动从而控制对角方向的角度调节杆5上的水下导航定位系统31之间短基线长度，调节完成后通过电动齿轮结构7进行锁止定位。
[0042]
其中，转动调节组件8及电动齿轮结构7与外部的控制器9数据连接，角度度调节杆3端部设有定位模块91，且定位模块91与外部的位置显示屏幕92连接。
[0043]
进一步地，转动调节组件8包括设置在装配横架12上侧的转动驱动电机81，装配横架12设有转动驱动电机81的一端周向内侧具有可供角度调节杆5转动的u形定位槽82，且装配横架12位于u形定位槽82上端设有穿入孔83，装配横架12位于u形定位槽82下端设有限位槽84，转动驱动电机81的转动轴85一端穿过穿入孔83及u形定位槽82设置在限位槽84内并且端部设有联动限位齿轮86，转动轴85上且位于u形定位槽82内的部分具有用于固定连接角度调节杆5的环形固定连接部87，且角度调节杆5一端设有与环形固定连接部87对应设置的固定连接孔51。转动驱动电机通电后，利用控制器9调节转动轴85的转动方向从而调节角度调节杆5的转动方向。
[0044]
具体地，电动齿轮结构7包括设置在装配横架12底部的齿轮定位电机71，齿轮定位电机71的定位轴72一端穿过装配横架12底部设置在限位槽84内并且定位轴72位于限位槽84内的一端设有定位齿轮73，定位齿轮73与联动限位齿轮86相互啮合，且定位齿轮73与定位轴72之间设有定位组件74。当联动限位齿轮86转动时，齿轮定位电机71处于断电状态，定位齿轮73随联动限位齿轮86同步转动，当转动完成后，利用齿轮定位电机71通电，定位轴72锁止从而使定位齿轮73对联动限位齿轮86进行锁止，实现角度调节杆5的固定。
[0045]
优选地，定位组件74包括设置在定位轴72一端的连接套筒741，连接套筒741周向外壁设有若干定位凸起部742，且相邻的两个定位凸起部742之间形成定位间隙743，定位齿轮73周向内侧设有若干与定位间隙743一一对应设置的定位插接部744，且相邻的两个定位插接部744之间设有若干可供定位凸起部742插入的定位插槽745，定位齿轮73套设在连接套筒741外壁，且定位凸起部742与定位插接部744之间相互抵靠设置。
[0046]
详细地，杆体限位机构6包括设置在相邻的两个角度调节杆5之间的限位座61，限位座61周向内侧两端通过连接滑槽62设有限位阻尼杆63，且限位阻尼杆63之间通过限位弹簧64连接，限位阻尼杆63两端分别连接于对应的角度调节杆5一侧。这里的限位弹簧64的作用力大于转动轴85产生的转动作用力，防止其中一个角度调节杆5转动时对相邻的一个限位阻尼杆63产生较大作用力导致相邻的角度调节杆5产生转动。
[0047]
综上所述，本实施例的原理在于：通过设置在装配横架12一端转动设置角度调节
杆5，并利用转动调节组件8对角度调节杆5进行转动达到角度调节，调节完成后，齿轮定位电机71通电，定位轴72锁止从而使定位齿轮73对联动限位齿轮86进行锁止，实现角度调节杆5的固定，其中，利用杆体限位机构6对相邻的两个角度调节杆5之间的角度进行限位，呈对向设置的角度调节杆5转动的角度不同，对向设置的水下导航定位系统31之间的短基线长度不同，从而实现短基线长度的调节。
[0048]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0049]
尽管本文较多地使用了装配底座1、转动连接筒11、装配横架12、固定支架13、支撑盘体14、伸缩驱动机构2、伸缩驱动气缸21、升缩杆22、竖直连接部23、长度调节杆3、水下导航定位系统31、定位齿槽32、固定孔33、电动限位结构4、伸缩空腔41、l形支撑座42、限位通道43、齿条限位机构44、限位齿条441、顶压座442、顶压连接槽443、连接横槽444、顶压横板445、连接横板446、连接柱447、升降驱动电机45、角度调节杆5、固定连接孔51、杆体限位机构6、限位座61、连接滑槽62、限位阻尼杆63、限位弹簧64、电动齿轮结构7、齿轮定位电机71、定位轴72、定位齿轮73、定位组件74、连接套筒741、定位凸起部742、定位间隙743、定位插接部744、定位插槽745、转动调节组件8、转动驱动电机81、u形定位槽82、穿入孔83、限位槽84、转动轴85、联动限位齿轮86、环形固定连接部87、控制器9、定位模块91、位置显示屏幕92等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。