專利名稱：一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于深海裝備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種對深海熱液口原位測溫系統(tǒng)中 水聲換能器固定的聲學(xué)機(jī)架。
背景技術(shù)：
由于巨大的熱通量、海底熱液生物、“黑暗生物鏈”等與生命起源有關(guān)的因素的存 在，海底熱液活動區(qū)域成為了天然的海底實(shí)驗室。溫度場是準(zhǔn)確全面估算熱液熱通量和熱 液運(yùn)動擴(kuò)散方式的關(guān)鍵物理參數(shù)之一，溫度場的準(zhǔn)確測量將為熱液口生物圈的研究、熱液 熱通量的估算、海底熱液硫化物煙 體生長模式的研究、海底熱液成礦機(jī)理的研究等相關(guān) 領(lǐng)域提供幫助。此外，針對海底熱液口高溫、高壓、腐蝕、多塵的極端環(huán)境以及避免干擾熱液 口的原始溫度場分布，必須采用非接觸式測量，制成一體化的海底熱液聲學(xué)原位測溫系統(tǒng)。 海底熱液煙 體是熱液流體在海底噴發(fā)形成的管狀結(jié)構(gòu)體，不同地質(zhì)背景海底的熱液煙囪 體的形狀和高度各不相同，因此在研究適用于多種熱液煙囪體的聲學(xué)原位測溫系統(tǒng)時，聲 學(xué)機(jī)架的設(shè)計是關(guān)鍵。針對原位測量深海熱液口溫度場的需要，目前尚未有一種能夠適用 于深海環(huán)境下的特殊煙 體的聲學(xué)機(jī)架面市。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種對深海熱液口原位測溫系 統(tǒng)中水聲換能器固定的聲學(xué)機(jī)架。該聲學(xué)機(jī)架考慮到深海環(huán)境中的各種情況，結(jié)構(gòu)設(shè)計簡 單合理，可靠性強(qiáng)、操作便捷，能很好地解決在深海環(huán)境中水聲換能器相對黑色熱液煙囪體 位置的固定和溫度測量任務(wù)的問題。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的具體方案是本實(shí)用新型從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能器平臺架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)
^K O水聲換能器平臺架包括三個測量圓弧梁和三個連接件；上聲學(xué)機(jī)架包括由三根上橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；下聲學(xué)機(jī)架包括由三根下橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架。所述的連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在斜向向下方向有一個斜向安裝 孔；每個測量圓弧梁的兩端插入兩個連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個測量圓 弧梁和三個連接件圍合成一個圓形的機(jī)架，三個連接件將圓形的機(jī)架等分為三段，每個測 量圓弧梁上設(shè)置有滑塊，滑塊與測量圓弧梁通過螺釘固定，所有的滑塊在圓形機(jī)架上均勻 分布；滑塊用于安裝和固定水聲換能器，拆裝容易，穩(wěn)定性高。所述的四通連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直安 裝孔、在斜向向上方向有一個斜向安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根上橫梁 的兩端插入兩個四通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁和三個四通連 接件圍合成一個等邊三角形的機(jī)架；[0011]水聲換能器平臺架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿連接；所述的連接桿的兩端分別 插入對應(yīng)的連接件的斜向安裝孔和四通連接件的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的兩根上橫 梁的居中位置上固定有直角掛件，另一根上橫梁的居中位置上固定有上夾緊裝置。所述的三通連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直 安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根下橫梁的兩端插入兩個三通連接件的水 平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁和三個三通連接件圍合成一個等邊三角形的機(jī) 架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿連接；所述的支撐桿的兩端分別插入對 應(yīng)的四通連接件的豎直安裝孔和三通連接件的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一根下橫梁 的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對應(yīng)，設(shè)置在上聲學(xué)機(jī)架 和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。上夾緊裝置和下夾緊裝置結(jié)構(gòu)相同包括內(nèi)芯軸、拉桿、套筒、彈簧和壓頭。所述套 筒水平固定設(shè)置在對應(yīng)的橫梁上，套筒內(nèi)壁圓周上固定設(shè)置有擋環(huán)，擋環(huán)將套筒分隔成止 動腔和彈簧腔；所述內(nèi)芯軸的橫截面為方形，內(nèi)芯軸貫穿套筒活動設(shè)置，其中位于止動腔內(nèi) 的內(nèi)芯軸上固定設(shè)置有卡銷，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上設(shè)置有與套筒內(nèi)壁相配的擋片；拉 桿穿過套筒活動設(shè)置，拉桿的一端伸出套筒壁外，另一端與內(nèi)芯軸位置對應(yīng)；彈簧套置在內(nèi) 芯軸上，其一端與擋環(huán)連接、另一端與擋環(huán)連接；內(nèi)芯軸的一端穿過套筒的頂蓋與把手固定 設(shè)置，另一端伸出套筒后穿過對應(yīng)的橫梁，并與壓頭固定連接；所述壓頭的前端面與上聲學(xué) 機(jī)架或下聲學(xué)機(jī)架的平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù)的波紋線。本實(shí)用新型所具有的有益效果(1)考慮了機(jī)架自身的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，保證水聲換能器在數(shù)據(jù)測量時，每對 水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內(nèi)。(2)保證了聲學(xué)機(jī)架固定的穩(wěn)定性并保證儀器本身和煙囪體的安全性。(3)材料選擇上綜合考慮了深海的壓強(qiáng)、洋流、PH、鹽堿度等特殊環(huán)境對聲學(xué)機(jī)架 所造成的多種影響。(4)聲學(xué)機(jī)架的設(shè)計遵循了簡便、從輕的設(shè)計原則，保證水下機(jī)械臂操作簡便。
圖1為本實(shí)用新型主視圖；圖2為本實(shí)用新型俯視圖；圖3為夾緊裝置A-A向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1和圖2所示，一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能 器平臺架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架。水聲換能器平臺架包括三個測量圓弧梁10和三個連接件5 ；上聲學(xué)機(jī)架包括由三根上橫梁8組成的等邊三角形的機(jī)架；下聲學(xué)機(jī)架包括由三根下橫梁9組成的等邊三角形的機(jī)架。[0028]所述的連接件5在水平方向有兩個水平安裝孔、在斜向向下方向有一個斜向安裝 孔；每個測量圓弧梁10的兩端插入兩個連接件5的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個測 量圓弧梁10和三個連接件5圍合成一個圓形的機(jī)架，三個連接件5將圓形的機(jī)架等分為三 段，每個測量圓弧梁10上設(shè)置有滑塊6，滑塊6與測量圓弧梁10通過螺釘固定，所有的滑塊 6在圓形機(jī)架上均勻分布；滑塊6用于安裝和固定水聲換能器，拆裝容易，穩(wěn)定性高。所述的四通連接件3在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直 安裝孔、在斜向向上方向有一個斜向安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根上橫 梁8的兩端插入兩個四通連接件3的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁8和三個 四通連接件3圍合成一個等邊三角形的機(jī)架；水聲換能器平臺架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿4連接；所述的連接桿4的兩端 分別插入對應(yīng)的連接件5的斜向安裝孔和四通連接件3的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的 兩根上橫梁8的居中位置上固定有直角掛件7，另一根上橫梁8的居中位置上固定有上夾緊
直ο所述的三通連接件1在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直 安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60° ；三根下橫梁9的兩端插入兩個三通連接件1的 水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁9和三個三通連接件1圍合成一個等邊三角形 的機(jī)架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿2連接；所述的支撐桿2的兩端分別插 入對應(yīng)的四通連接件3的豎直安裝孔和三通連接件1的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一 根下橫梁9的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對應(yīng)，設(shè)置在 上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。如圖3所示，上夾緊裝置和下夾緊裝置結(jié)構(gòu)相同包括內(nèi)芯軸12、拉桿14、套筒 15、彈簧16和壓頭18。所述的套筒15水平固定設(shè)置在對應(yīng)的橫梁上，套筒15內(nèi)壁圓周上 固定設(shè)置有擋環(huán)19，擋環(huán)19將套筒分隔成止動腔和彈簧腔；所述的內(nèi)芯軸12的橫截面為 方形，內(nèi)芯軸12貫穿套筒15活動設(shè)置，其中位于止動腔內(nèi)的內(nèi)芯軸12上固定設(shè)置有卡銷 13，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸12上設(shè)置有與套筒15內(nèi)壁相配的擋片17 ；拉桿14穿過套筒15 活動設(shè)置，拉桿14的一端伸出套筒15壁外，另一端與內(nèi)芯軸12位置對應(yīng)；彈簧16套置在 內(nèi)芯軸12上，其一端與擋環(huán)19連接、另一端與擋環(huán)19連接；內(nèi)芯軸12的一端穿過套筒15 的頂蓋與把手11固定設(shè)置，另一端伸出套筒15后穿過對應(yīng)的橫梁，并與壓頭18固定連接； 所述的壓頭18的前端面與上聲學(xué)機(jī)架或下聲學(xué)機(jī)架的平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù) 的波紋線。本實(shí)用新型的具體使用過程為用機(jī)械手將聲學(xué)機(jī)架準(zhǔn)確套入煙囪體，直角掛件 6掛于煙囪體口上方，拔去拉桿后，內(nèi)芯軸在彈簧的作用下帶動壓頭向煙囪體方向推進(jìn)，直 到壓頭接觸到煙 體為止，從而將聲學(xué)機(jī)架固定在煙 體上，通過多個滑塊上安裝的水聲 換能器組成測量網(wǎng)絡(luò)，從而完成深海煙囪體熱液口溫度場的測量。本實(shí)用新型操作簡便，比 較適合特殊深海煙 體的環(huán)境。
權(quán)利要求一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架，包括從上至下依次平行設(shè)置有水聲換能器平臺架、上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架，其特征在于所述的水聲換能器平臺架包括三個測量圓弧梁和三個連接件；所述的上聲學(xué)機(jī)架為由三根上橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；所述的下聲學(xué)機(jī)架為由三根下橫梁組成的等邊三角形的機(jī)架；所述的連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在斜向向下方向有一個斜向安裝孔；每個測量圓弧梁的兩端插入兩個連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三個測量圓弧梁和三個連接件圍合成一個圓形的機(jī)架，三個連接件將圓形的機(jī)架等分為三段，每個測量圓弧梁上設(shè)置有滑塊，滑塊與測量圓弧梁通過螺釘固定，所有的滑塊在圓形機(jī)架上均勻分布；所述的四通連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向下方向有一個豎直安裝孔、在斜向向上方向有一個斜向安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60°；三根上橫梁的兩端插入兩個四通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根上橫梁和三個四通連接件圍合成一個等邊三角形的機(jī)架；水聲換能器平臺架與上聲學(xué)機(jī)架通過三根連接桿連接；所述的連接桿的兩端分別插入對應(yīng)的連接件的斜向安裝孔和四通連接件的斜向安裝孔內(nèi)；上聲學(xué)機(jī)架中的兩根上橫梁的居中位置上固定有直角掛件，另一根上橫梁的居中位置上固定有上夾緊裝置；所述的三通連接件在水平方向有兩個水平安裝孔、在豎直向上方向有一個豎直安裝孔，兩個水平安裝孔之間的夾角為60°；三根下橫梁的兩端插入兩個三通連接件的水平安裝孔內(nèi)，并通過螺釘固定，三根下橫梁和三個三通連接件圍合成一個等邊三角形的機(jī)架；上聲學(xué)機(jī)架與下聲學(xué)機(jī)架通過三根支撐桿連接；所述的支撐桿的兩端分別插入對應(yīng)的四通連接件的豎直安裝孔和三通連接件的豎直安裝孔內(nèi)；下聲學(xué)機(jī)架中的一根下橫梁的居中位置上固定有下夾緊裝置，上夾緊裝置與下夾緊裝置位置對應(yīng)，設(shè)置在上聲學(xué)機(jī)架和下聲學(xué)機(jī)架的同側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架，其特征在于所述的上夾緊裝置和 下夾緊裝置結(jié)構(gòu)相同，包括內(nèi)芯軸、拉桿、套筒、彈簧和壓頭；所述的套筒水平固定設(shè)置在對 應(yīng)的橫梁上，套筒內(nèi)壁圓周上固定設(shè)置有擋環(huán)，擋環(huán)將套筒分隔成止動腔和彈簧腔；所述的 內(nèi)芯軸的橫截面為方形，內(nèi)芯軸貫穿套筒活動設(shè)置，其中位于止動腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上固定設(shè) 置有卡銷，位于彈簧腔內(nèi)的內(nèi)芯軸上設(shè)置有與套筒內(nèi)壁相配的擋片；拉桿穿過套筒活動設(shè) 置，拉桿的一端伸出套筒壁外，另一端與內(nèi)芯軸位置對應(yīng)；彈簧套置在內(nèi)芯軸上，其一端與 擋環(huán)連接、另一端與擋環(huán)連接；內(nèi)芯軸的一端穿過套筒的頂蓋與把手固定設(shè)置，另一端伸出 套筒后穿過對應(yīng)的橫梁，并與壓頭固定連接；所述的壓頭的前端面與上聲學(xué)機(jī)架或下聲學(xué) 機(jī)架的平面垂直，并刻蝕有加大摩擦系數(shù)的波紋線。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種深海熱液口聲學(xué)機(jī)架。本實(shí)用新型中的水聲換能器平臺架為圓形框架，滑塊均勻布置在測量圓弧梁上，且可沿測量平臺圓弧梁移動；上聲學(xué)機(jī)架為三角框架，上橫梁之間通過四通連接件固定連接，其中兩根上橫梁的上固定有直角掛件，另一根固定有上夾緊裝置；下聲學(xué)機(jī)架為三角框架，其中與上夾緊裝置對應(yīng)的下橫梁上固定有下夾緊裝置。連接桿的一端與四通連接件固定連接，另一端與對應(yīng)的連接件固定連接；支撐桿的一端與四通連接件固定連接，另一端與三通連接件固定連接。本實(shí)用新型考慮了機(jī)架自身的剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)測量時，滑塊上設(shè)置的水聲換能器的聲中心距離精度控制在誤差范圍之內(nèi)。
文檔編號G01K1/14GK201622137SQ20102016441
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者張祝軍, 樊煒, 毛潔, 潘華辰, 蔡勇, 虞拯, 陳鷹 申請人:杭州電子科技大學(xué)