專利名稱：一種玻璃浮球固定夾具及設有該夾具的錨系系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及海洋觀測設備技術領域，特別是涉及一種用于將玻璃浮球與海洋觀測系統(tǒng)的主繩相連接的固定夾具。本發(fā)明還涉及包括上述固定夾具的錨系系統(tǒng)。
背景技術：
目前，人們對海洋的研究(如物理海洋、海洋化學、海洋生物等)主要依賴各種海洋觀測系統(tǒng)，利用這些觀測系統(tǒng)可執(zhí)行各種水上、水下探測任務，為海洋資源的探索研究提供技術支持。錨系系統(tǒng)是一種沉浮式海洋觀測系統(tǒng)，它針對特定海域的科學研究需要，在預定布置地點，由玻璃浮球提供浮力，利用沉放在海床上的底部重塊進行錨定，并自下而上根據(jù)需要系掛儀器設備，以采集深海數(shù)據(jù)。錨系系統(tǒng)的儀器設備可以回收，其具體方法是在海面上發(fā)送特定形式的指令進行解鎖，使儀器設備與沉放在海床上的底部重塊脫離，進而由玻璃浮球提供的浮力將儀器設備帶回水面?？梢?，玻璃浮球是錨系系統(tǒng)中極為重要的組成部件，從結構上來看，玻璃浮球主要由內膽和外殼構成，所述內膽為一次成型的真空玻璃球，用于產(chǎn)生浮力，外部為采用尼龍和玻璃纖維混合材料制成的保護殼，所述保護殼由上下兩個半球形殼體扣合而成，其對接處的多邊形法蘭盤通過螺栓緊固在一起，從外部保護玻璃球免受損壞，玻璃浮球的耐壓深度可達6000m，常規(guī)尺寸的單球一般能提供25kg左右的浮力。由于儀器設備懸浮在海洋深處所需的浮力、以及回收時上浮所需的浮力均由玻璃浮球提供，因此必須保證玻璃浮球與錨系系統(tǒng)的主繩連接可靠。傳統(tǒng)的玻璃浮球與錨系系統(tǒng)的主繩之間的連接，都是通過U型不銹鋼卸扣和細繩捆綁進行固定，U型不銹鋼卸扣先安裝在玻璃浮球的外殼上，再使用細繩將U型不銹鋼卸扣捆綁連接，最后再采用特殊的繩結方式，將細繩密密的纏繞捆綁固定在主繩上，完成玻璃浮球和主繩的連接固定。上述U型不銹鋼卸扣配合細繩捆綁的連接方式存在如下缺陷首先，細繩捆綁是手工實施的非標準化操作，因此人為干擾因素太多，不同的人捆綁的繩結質量不同，沒有統(tǒng)一的標準，很容易因捆綁不結實而造成玻璃浮球漂離主繩，使錨系系統(tǒng)難以保持原有的結構甚至失效；其次，U型不銹鋼卸扣在高鹽度的海水侵蝕下，極易發(fā)生銹蝕，如浸泡在海水中時間過長，甚至會銹斷，導致玻璃浮球漂離主繩，使錨系系統(tǒng)難以保持原有的結構甚至失效；再者，U型不銹鋼卸扣配合細繩捆綁的方式，耗費工作時間較長，效率較低；最后，U型不銹鋼卸扣重量較大，過多的使用卸扣會額外增加錨系系統(tǒng)的負重，在一定程度上破壞了錨系系統(tǒng)原有的浮力穩(wěn)定性。因此，如何提高玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩相連接的可靠性，使其能夠以標準化方式進行快速安裝，并盡可能的避免對錨系系統(tǒng)的原有結構造成破壞，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種玻璃浮球固定夾具。該夾具一方面能夠與玻璃浮球牢固地連接在一起，另一方面能夠以夾持的方式咬緊錨系系統(tǒng)主繩，從而實現(xiàn)玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩的可靠連接，由于其組成部件均為標準件，因此能夠以標準化方式進行快速安裝。 同時因為夾具材料可采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料，密度略小于海水密度，而其固定方式不參與、不破壞錨系系統(tǒng)的原有垂直受力結構，因此不會破壞錨系系統(tǒng)原有結構的穩(wěn)定性和牢固性。本發(fā)明的另一目的是提供一種包括上述玻璃浮球固定夾具的錨系系統(tǒng)。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種玻璃浮球固定夾具，用于連接玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩，包括能夠對合在一起的兩塊夾板及多個螺栓組件，所述兩塊夾板上設有用于與所述玻璃浮球在法蘭部位通過螺栓組件相連接的第一螺栓孔，所述兩塊夾板相對的夾持面上設有容納所述主繩的繩槽，所述繩槽的橫截面呈弧形，其兩側分別設有用于通過螺栓組件將所述主繩鎖緊的第二螺栓孔。優(yōu)選地，所述兩塊夾板具體為折彎板，其一邊為夾緊所述玻璃浮球法蘭部位的內側板體，另一邊為夾緊所述主繩的外側板體，所述外側板體與內側板體相平行，且所述外側板體的間距小于所述內側板體的間距。優(yōu)選地，所述繩槽的內表面上分布有多道弧形肋紋。優(yōu)選地，所述兩塊夾板的弧形肋紋沿所述繩槽的延伸方向相互錯開。優(yōu)選地，所述兩塊夾板的背面在對應于所述繩槽的部位分別設有加強筋。優(yōu)選地，所述螺栓組件的螺栓、螺母、墊片之間設有絕緣層或絕緣件。優(yōu)選地，所述兩塊夾板采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料制成。優(yōu)選地，所述第一螺栓孔的數(shù)量為2 5個，所述第二螺栓孔的數(shù)量為1 3個。一種錨系系統(tǒng)，所述錨系系統(tǒng)的玻璃浮球與主繩之間通過上述任一項所述的玻璃浮球固定夾具相連接。本發(fā)明所提供的玻璃浮球固定夾具主要由兩塊在結構上相對稱的夾板以及配套的螺栓組件構成。使用時，所述兩塊夾板的一邊可將玻璃浮球的法蘭部位夾持在中間，并通過螺栓組件固定連接，另一邊可將嵌入其繩槽的錨系系統(tǒng)主繩夾持在中間，并通過螺栓組件將主繩鎖緊，最終完成錨系系統(tǒng)主繩與玻璃浮球的連接固定。該固定夾具位于玻璃浮球與主繩之間，起過渡連接的作用，其一邊與玻璃浮球相連接，另一邊與主繩相連接，其中與玻璃浮球相連接的部位采用了螺栓組件，因此不存在脫開的可能，而與主繩連接的部位在收緊螺栓組件時，所述主繩與繩槽之間可產(chǎn)生足夠的摩擦力來限制其相對移動(從理論上來講，只有在極端情況下，玻璃浮球才會沿主繩移動)，且螺栓組件可阻擋主繩防止其脫離繩槽，因此也不存在脫開的可能，整體連接性能十分可靠，可有效防止玻璃浮球漂離主繩， 由于其固定方式不參與、不破壞錨系系統(tǒng)的原有垂直受力結構，所以不影響錨系系統(tǒng)的牢固性，能夠使錨系系統(tǒng)在施放后始終保持原有結構。此外，所述兩塊夾板可制成標準件，且螺栓組件的螺栓、螺母、墊片也都是標準件， 具有統(tǒng)一的標準，可進行標準化操作，從而排除了人為干擾因素，任何人都能在短時間內完成安裝。在確保安裝連接牢固可靠的同時，并可大幅度提高安裝連接的效率。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述螺栓組件的螺栓、螺母、墊片之間設有絕緣層或絕緣件。雖然螺栓、墊片、螺母均采用316不銹鋼材料，皆具有穩(wěn)定的物理化學性能，能夠抵抗高鹽度海水的物理侵蝕，但這些部件在接觸固緊之后，會因為制造材料中所存在的微小差異而產(chǎn)生電化學腐蝕現(xiàn)象，進而導致連接部位的可靠性下降甚至失效，而設置絕緣層或絕緣件可有效避免發(fā)生這一現(xiàn)象。在另一種優(yōu)選的實施方式中，所述兩塊夾板采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料制成。經(jīng)檢測，采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料后，兩塊夾板可承受500kg的剪切、扭轉應力，并且具有抗砸、拉、擠壓、耐磨等特性，特別適于在工作環(huán)境惡劣的海域中使用；此外，由于該材料的密度比海水的密度略小，在海水中具有輕度浮性特點，不會增加錨系系統(tǒng)的負重，從而保證不會破壞錨系系統(tǒng)的原有結構。


圖1為本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具的一塊夾板的軸測視圖；圖2為圖1中A部位的局部放大示意圖；圖3為圖1所示夾板的夾持面示意圖；圖4為圖3所示夾板的俯視圖；圖5為圖4中B部位的局部放大示意圖；圖6為玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩通過本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具相連接的結構示意圖；圖7為圖6的局部放大示意圖；圖8為本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具的夾板呈矩形時，與玻璃浮球相連接的結構示意圖；圖9為圖8中所示夾板在切去一大一小兩個相鄰夾角后，與玻璃浮球相連接的結構示意圖；圖10為圖9中所示夾板在繩槽方向上適當加寬的結構示意圖；圖11為第二種玻璃浮球的結構示意圖；圖12為第三種玻璃浮球的結構示意圖；圖13為本發(fā)明所提供第二種玻璃浮球固定夾具的結構示意圖；圖14為本發(fā)明所提供第三種玻璃浮球固定夾具的結構示意圖。圖中數(shù)字編號所對應的設備或部件名稱如下10.夾板10-1.第一螺栓孔10-2.繩槽10-2-1.弧形肋紋10-3.折彎部位 10-4.加強筋10-5.第二螺栓孔20.螺栓組件30.玻璃浮球30-1.法蘭40.主繩
具體實施例方式本發(fā)明的核心是提供一種玻璃浮球固定夾具。該夾具一方面能夠與玻璃浮球牢固地連接在一起，另一方面能夠以夾持的方式咬緊錨系系統(tǒng)主繩，從而實現(xiàn)玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩的可靠連接，由于其組成部件均為標準件，因此能夠以標準化方式進行快速安裝， 且不會破壞錨系系統(tǒng)原有結構的穩(wěn)定性和牢固性。本發(fā)明的另一核心是提供一種包括上述玻璃浮球固定夾具的錨系系統(tǒng)。為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參考圖1、圖2、圖3、圖4、圖5，圖1為本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具的一塊夾板的軸測視圖；圖2為圖1中A部位的局部放大示意圖；圖3為圖1所示夾板的夾持面示意圖；圖4為圖3所示夾板的俯視圖；圖5為圖4中B部位的局部放大示意圖。在一種具體實施方式
中，本發(fā)明所提供的玻璃浮球固定夾具的主體部分由上、下兩塊相互獨立的夾板10組成，組裝時與多個配套的螺栓組件20 —起使用，由于這兩塊夾板 10的形狀和結構呈鏡像對稱關系，下面僅以其中一塊夾板為例對其進行詳細的說明。本文所述“上、下、內、外”等表示方位的用語是基于附圖的位置關系，僅是為了便于描述，不應將其理解為對本發(fā)明的限定。圖中所示夾板10呈在矩形基礎上切去一大一小兩個相鄰直角后得到的形狀，其剩余兩個相鄰直角所在的一側設有第一螺栓孔10-1，第一螺栓孔10-1的數(shù)量為三個，以便與玻璃浮球通過螺栓組件相連接，夾板10的夾持面上設有一道繩槽10-2，此繩槽10-2平行于夾板切去小直角而形成的邊沿，繩槽10-2的橫截面呈弧形，用于容納錨系系統(tǒng)的主繩， 繩槽10-2的兩側設有第二螺栓孔10-5，第二螺栓孔10-5的數(shù)量為兩個，用于通過螺栓組件將主繩鎖緊。在組裝時，上、下兩塊夾板需要將玻璃浮球的法蘭部位夾持在中間，由于所述法蘭部位具有一定厚度，若兩塊夾板為平板結構，其夾持面將存在較大的間距而無法夾緊主繩。 對此，可以在夾板上設置一道與繩槽10-2相平行的折彎部位10-3，整塊夾板以此折彎部位為分界線可分成兩部分，一邊為夾緊玻璃浮球法蘭部位的內側板體，另一邊為夾緊主繩的外側板體，外側板體與內側板體相平行，且外側板體的間距小于內側板體的間距，以滿足夾緊主繩對間距的要求。當然，夾板10上的螺栓孔并不局限于圖中所示的數(shù)量，具體與玻璃浮球和夾板10 的尺寸以及對連接強度的要求有關，本領域技術人員視具體情況，可進一步增加或減少。這里需要注意的是，繩槽10-2的深度和寬度要與錨系系統(tǒng)主繩的直徑相適配，只有這樣，在使用螺栓組件收緊兩塊夾板時，才能充分壓緊主繩，以產(chǎn)生足夠的摩擦力防止其滑脫，若繩槽10-2的尺寸太大或太小，均不能達到最優(yōu)的夾緊效果。為進一步牢固地夾緊主繩，繩槽10-2的內表面上分布有多道弧形肋紋10-2-1，兩塊夾板的弧形肋紋10-2-1沿繩槽10-2的延伸方向可相互錯開，在夾緊主繩時，這些弧形肋紋10-2-1可嵌入主繩，提高主繩與繩槽10-2之間的摩擦力，防止其在較大外力作用下脫開。另外，在夾板10上形成繩槽10-2后，其相應部位的板體厚度必然會變薄，從而影響夾持部位的結構強度，對此，根據(jù)固定夾具、玻璃浮球和主繩在固定連接后的應力分布狀況，在夾板10背面對應于繩槽10-2的部位可設置一道加強筋10-4，以提高夾板10的局部強度。如圖所示，加強筋10-4的橫截面呈半圓形。下面就上述夾板所具有的獨特形狀進行補充性說明。請參考圖8、圖9，圖8為本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具的夾板呈矩形時，與玻璃浮球相連接的結構示意圖；圖9為圖8中所示夾板在切去一大一小兩個相鄰夾角后，與玻璃浮球相連接的結構示意圖。本發(fā)明所提供的固定夾具主要用于連接玻璃浮球和錨系系統(tǒng)的主繩，因此在設計時必須考慮其與玻璃浮球的適配程度。玻璃浮球30的外殼由上、下兩個半球形殼體扣合而成，其對接處一般通過多邊形法蘭30-1由螺栓緊固在一起(如圖中所示的八邊形法蘭)，從圖中可以明顯地看出，法蘭 30-1只有在四角處具有足夠的面積用來安裝固定夾具，因此，固定夾具需要沿45度角方向固定在玻璃浮球30上，若夾板10呈常規(guī)的矩形，其外側的兩個直角顯然超出了能夠利用的范圍，因此，可以在矩形基礎上沿法蘭30-1的左邊線切去一個大直角(見左側虛線)，再沿與法蘭30-1的下邊線相平行的方向切去一個小直角(見下邊虛線)，從而得到上述實施例當中的夾板形狀。這樣的形狀有利于節(jié)約材料，減輕夾板的重量，且易于加工制造，能夠與玻璃浮球的形狀保持高度一致。請參考圖10，圖10為圖9中所示夾板在繩槽方向上適當加寬的結構示意圖。在矩形夾板的基礎上切去左側的一個大直角，會略微縮短繩槽10-2的長度，不利于夾緊主繩，對此，可將夾板10左側沿繩槽方向適當加寬，加寬的寬度D可以彌補缺失部分對繩槽長度造成的影響。當然，玻璃浮球30的法蘭30-1并不局限于圖中所示的形狀，還可以具有其它形狀，如圖11、圖12所示，顯然，上述實施方式中的固定夾具同樣適用于這兩種玻璃浮球。本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具的夾板10并不局限于上述形狀，具體可以根據(jù)玻璃浮球的形狀和結構而定，例如，還可以是圖13、圖14所示的形狀等等，這里就不再一一列舉。請參考圖6、圖7，圖6為玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩通過本發(fā)明所提供玻璃浮球固定夾具相連接的結構示意圖；圖7為圖6的局部放大示意圖。如圖所示，為提高玻璃浮球30與主繩40的連接強度，防止其在較大范圍內運動， 單個玻璃浮球需通過左、右對稱布置的兩個固定夾具與主繩40進行連接，在組裝時，兩塊夾板10的一邊將玻璃浮球30的法蘭部位夾持在中間，利用玻璃浮球法蘭部位既有的三個螺栓孔，通過螺栓組件20固定連接，另一邊將嵌入其繩槽的主繩40夾持在中間，并通過螺栓組件20將主繩40鎖緊，最終完成錨系系統(tǒng)主繩40與玻璃浮球30的連接固定。固定夾具位于玻璃浮球30與主繩40之間，起過渡連接的作用，其一邊與玻璃浮球30相連接，另一邊與主繩40相連接，其中與玻璃浮球30相連接的部位采用了螺栓組件 20，因此不存在脫開的可能，而與主繩40連接的部位在收緊螺栓組件20時，主繩40與繩槽 10-2之間可產(chǎn)生足夠的摩擦力來限制其相對移動(從理論上來講，只有在極端情況下，玻璃浮球30才會沿主繩40移動)，且螺栓組件20可阻擋主繩40防止其脫離繩槽10-2，因此也不存在脫開的可能，整體連接性能十分可靠，可有效防止玻璃浮球30漂離主繩40，由于其固定方式不參與、不破壞錨系系統(tǒng)的原有垂直受力結構，所以不影響錨系系統(tǒng)的牢固性， 能夠使錨系系統(tǒng)在施放后始終保持原有結構。由于固定夾具的夾板10可制成標準件，且螺栓組件20的螺栓、螺母、墊片也都是標準件，具有統(tǒng)一的標準，因此可進行標準化操作，從而排除了人為干擾因素，任何人都能在短時間內完成安裝，在確保安裝連接牢固可靠的同時，在安裝過程中，選擇使用電動螺機工具，可以大幅提高工作效率。
作為一種改進，為避免螺栓組件20在海水中被侵蝕，可對其螺栓、墊片、螺母進行絕緣處理，從而形成絕緣層，或者設置絕緣件，以防止產(chǎn)生電化學腐蝕現(xiàn)象。上述夾板10可采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料通過模塑方式制成。經(jīng)檢測，采用玻璃纖維增強的尼龍復合材料后，兩塊夾板10可承受500kg的剪切、扭轉應力，并且具有抗砸、拉、擠壓、耐磨等特性，特別適于在工作環(huán)境惡劣的海域中使用；此外，由于該材料的密度比海水的密度略小，在海水中具有輕度浮性特點，不會增加錨系系統(tǒng)的負重，從而保證不會破壞錨系系統(tǒng)的原有結構。除了上述玻璃浮球固定夾具，本發(fā)明還提供一種包括上述玻璃浮球固定夾具的錨系系統(tǒng)。該錨系系統(tǒng)的玻璃浮球與主繩之間通過上述玻璃浮球固定夾具相連接，其它各部分的結構請參考現(xiàn)有技術，本文不再贅述。以上對本發(fā)明所提供的玻璃浮球固定夾具及設有該夾具的錨系系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種玻璃浮球固定夾具，用于連接玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩，其特征在于，包括能夠對合在一起的兩塊夾板及多個螺栓組件，所述兩塊夾板上設有用于與所述玻璃浮球在法蘭部位通過螺栓組件相連接的第一螺栓孔，所述兩塊夾板相對的夾持面上設有容納所述主繩的繩槽，所述繩槽的橫截面呈弧形，其兩側分別設有用于通過螺栓組件將所述主繩鎖緊的第二螺栓孔。
2.根據(jù)權利要求1所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述兩塊夾板具體為折彎板，各夾板的一邊為夾緊所述玻璃浮球法蘭部位的內側板體，另一邊為夾緊所述主繩的外側板體，所述外側板體與內側板體相平行，且所述外側板體的間距小于所述內側板體的間距。
3.根據(jù)權利要求2所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述繩槽的內表面上分布有多道弧形肋紋。
4.根據(jù)權利要求3所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述兩塊夾板的弧形肋紋沿所述繩槽的延伸方向相互錯開。
5.根據(jù)權利要求1至4任一所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述兩塊夾板的背面在對應于所述繩槽的部位分別設有加強筋。
6.根據(jù)權利要求5所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述螺栓組件的螺栓、螺母、墊片之間設有絕緣層或絕緣件。
7.根據(jù)權利要求6所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述兩塊夾板為玻璃纖維增強的尼龍復合板。
8.根據(jù)權利要求7所述的玻璃浮球固定夾具，其特征在于，所述第一螺栓孔的數(shù)量為 2 5個，所述第二螺栓孔的數(shù)量為1 3個。
9.一種錨系系統(tǒng)，其特征在于，其玻璃浮球與主繩之間通過上述權利要求1至8任一所述的玻璃浮球固定夾具相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種玻璃浮球固定夾具，用于連接玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩，包括能夠對合在一起的兩塊夾板及多個螺栓組件，所述兩塊夾板上設有用于與所述玻璃浮球在法蘭部位通過螺栓組件相連接的第一螺栓孔，所述兩塊夾板相對的夾持面上設有容納所述主繩的繩槽，所述繩槽的橫截面呈弧形，其兩側分別設有用于通過螺栓組件將所述主繩鎖緊的第二螺栓孔。該夾具能實現(xiàn)玻璃浮球與錨系系統(tǒng)主繩的可靠連接，由于其組成部件均為標準件，因此能夠以標準化方式進行快速安裝，且不會破壞錨系系統(tǒng)原有結構的穩(wěn)定性和牢固性。本發(fā)明還公開一種包括上述玻璃浮球固定夾具的錨系系統(tǒng)。
文檔編號B63C11/00GK102205871SQ20101014769
公開日2011年10月5日 申請日期2010年3月31日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者丁濤, 周蓓鋒, 張敏強, 張映波, 曾建武, 李俊德, 李靈波, 梁楚進, 金魏芳 申請人:國家海洋局第二海洋研究所