专利名称：一种深海热液口声学机架的制作方法
技术领域：
本实用新型属于深海装备技术领域，具体涉及一种对深海热液口原位测温系统中 水声换能器固定的声学机架。
背景技术：
由于巨大的热通量、海底热液生物、“黑暗生物链”等与生命起源有关的因素的存 在，海底热液活动区域成为了天然的海底实验室。温度场是准确全面估算热液热通量和热 液运动扩散方式的关键物理参数之一，温度场的准确测量将为热液口生物圈的研究、热液 热通量的估算、海底热液硫化物烟 体生长模式的研究、海底热液成矿机理的研究等相关 领域提供帮助。此外，针对海底热液口高温、高压、腐蚀、多尘的极端环境以及避免干扰热液 口的原始温度场分布，必须采用非接触式测量，制成一体化的海底热液声学原位测温系统。 海底热液烟 体是热液流体在海底喷发形成的管状结构体，不同地质背景海底的热液烟囱 体的形状和高度各不相同，因此在研究适用于多种热液烟囱体的声学原位测温系统时，声 学机架的设计是关键。针对原位测量深海热液口温度场的需要，目前尚未有一种能够适用 于深海环境下的特殊烟 体的声学机架面市。
发明内容为了克服现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种对深海热液口原位测温系 统中水声换能器固定的声学机架。该声学机架考虑到深海环境中的各种情况，结构设计简 单合理，可靠性强、操作便捷，能很好地解决在深海环境中水声换能器相对黑色热液烟囱体 位置的固定和温度测量任务的问题。本实用新型解决技术问题所采取的具体方案是本实用新型从上至下依次平行设置有水声换能器平台架、上声学机架和下声学机
^K O水声换能器平台架包括三个测量圆弧梁和三个连接件；上声学机架包括由三根上横梁组成的等边三角形的机架；下声学机架包括由三根下横梁组成的等边三角形的机架。所述的连接件在水平方向有两个水平安装孔、在斜向向下方向有一个斜向安装 孔；每个测量圆弧梁的两端插入两个连接件的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三个测量圆 弧梁和三个连接件围合成一个圆形的机架，三个连接件将圆形的机架等分为三段，每个测 量圆弧梁上设置有滑块，滑块与测量圆弧梁通过螺钉固定，所有的滑块在圆形机架上均勻 分布；滑块用于安装和固定水声换能器，拆装容易，稳定性高。所述的四通连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直安 装孔、在斜向向上方向有一个斜向安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60° ；三根上横梁 的两端插入两个四通连接件的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三根上横梁和三个四通连 接件围合成一个等边三角形的机架；[0011]水声换能器平台架与上声学机架通过三根连接杆连接；所述的连接杆的两端分别 插入对应的连接件的斜向安装孔和四通连接件的斜向安装孔内；上声学机架中的两根上横 梁的居中位置上固定有直角挂件，另一根上横梁的居中位置上固定有上夹紧装置。所述的三通连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直 安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60° ；三根下横梁的两端插入两个三通连接件的水 平安装孔内，并通过螺钉固定，三根下横梁和三个三通连接件围合成一个等边三角形的机 架；上声学机架与下声学机架通过三根支撑杆连接；所述的支撑杆的两端分别插入对 应的四通连接件的竖直安装孔和三通连接件的竖直安装孔内；下声学机架中的一根下横梁 的居中位置上固定有下夹紧装置，上夹紧装置与下夹紧装置位置对应，设置在上声学机架 和下声学机架的同侧。上夹紧装置和下夹紧装置结构相同包括内芯轴、拉杆、套筒、弹簧和压头。所述套 筒水平固定设置在对应的横梁上，套筒内壁圆周上固定设置有挡环，挡环将套筒分隔成止 动腔和弹簧腔；所述内芯轴的横截面为方形，内芯轴贯穿套筒活动设置，其中位于止动腔内 的内芯轴上固定设置有卡销，位于弹簧腔内的内芯轴上设置有与套筒内壁相配的挡片；拉 杆穿过套筒活动设置，拉杆的一端伸出套筒壁外，另一端与内芯轴位置对应；弹簧套置在内 芯轴上，其一端与挡环连接、另一端与挡环连接；内芯轴的一端穿过套筒的顶盖与把手固定 设置，另一端伸出套筒后穿过对应的横梁，并与压头固定连接；所述压头的前端面与上声学 机架或下声学机架的平面垂直，并刻蚀有加大摩擦系数的波纹线。本实用新型所具有的有益效果(1)考虑了机架自身的刚度、强度及稳定性，保证水声换能器在数据测量时，每对 水声换能器的声中心距离精度控制在误差范围之内。(2)保证了声学机架固定的稳定性并保证仪器本身和烟囱体的安全性。(3)材料选择上综合考虑了深海的压强、洋流、PH、盐碱度等特殊环境对声学机架 所造成的多种影响。(4)声学机架的设计遵循了简便、从轻的设计原则，保证水下机械臂操作简便。
图1为本实用新型主视图；图2为本实用新型俯视图；图3为夹紧装置A-A向结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。如图1和图2所示，一种深海热液口声学机架从上至下依次平行设置有水声换能 器平台架、上声学机架和下声学机架。水声换能器平台架包括三个测量圆弧梁10和三个连接件5 ；上声学机架包括由三根上横梁8组成的等边三角形的机架；下声学机架包括由三根下横梁9组成的等边三角形的机架。[0028]所述的连接件5在水平方向有两个水平安装孔、在斜向向下方向有一个斜向安装 孔；每个测量圆弧梁10的两端插入两个连接件5的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三个测 量圆弧梁10和三个连接件5围合成一个圆形的机架，三个连接件5将圆形的机架等分为三 段，每个测量圆弧梁10上设置有滑块6，滑块6与测量圆弧梁10通过螺钉固定，所有的滑块 6在圆形机架上均勻分布；滑块6用于安装和固定水声换能器，拆装容易，稳定性高。所述的四通连接件3在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直 安装孔、在斜向向上方向有一个斜向安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60° ；三根上横 梁8的两端插入两个四通连接件3的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三根上横梁8和三个 四通连接件3围合成一个等边三角形的机架；水声换能器平台架与上声学机架通过三根连接杆4连接；所述的连接杆4的两端 分别插入对应的连接件5的斜向安装孔和四通连接件3的斜向安装孔内；上声学机架中的 两根上横梁8的居中位置上固定有直角挂件7，另一根上横梁8的居中位置上固定有上夹紧
直ο所述的三通连接件1在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直 安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60° ；三根下横梁9的两端插入两个三通连接件1的 水平安装孔内，并通过螺钉固定，三根下横梁9和三个三通连接件1围合成一个等边三角形 的机架；上声学机架与下声学机架通过三根支撑杆2连接；所述的支撑杆2的两端分别插 入对应的四通连接件3的竖直安装孔和三通连接件1的竖直安装孔内；下声学机架中的一 根下横梁9的居中位置上固定有下夹紧装置，上夹紧装置与下夹紧装置位置对应，设置在 上声学机架和下声学机架的同侧。如图3所示，上夹紧装置和下夹紧装置结构相同包括内芯轴12、拉杆14、套筒 15、弹簧16和压头18。所述的套筒15水平固定设置在对应的横梁上，套筒15内壁圆周上 固定设置有挡环19，挡环19将套筒分隔成止动腔和弹簧腔；所述的内芯轴12的横截面为 方形，内芯轴12贯穿套筒15活动设置，其中位于止动腔内的内芯轴12上固定设置有卡销 13，位于弹簧腔内的内芯轴12上设置有与套筒15内壁相配的挡片17 ；拉杆14穿过套筒15 活动设置，拉杆14的一端伸出套筒15壁外，另一端与内芯轴12位置对应；弹簧16套置在 内芯轴12上，其一端与挡环19连接、另一端与挡环19连接；内芯轴12的一端穿过套筒15 的顶盖与把手11固定设置，另一端伸出套筒15后穿过对应的横梁，并与压头18固定连接； 所述的压头18的前端面与上声学机架或下声学机架的平面垂直，并刻蚀有加大摩擦系数 的波纹线。本实用新型的具体使用过程为用机械手将声学机架准确套入烟囱体，直角挂件 6挂于烟囱体口上方，拔去拉杆后，内芯轴在弹簧的作用下带动压头向烟囱体方向推进，直 到压头接触到烟 体为止，从而将声学机架固定在烟 体上，通过多个滑块上安装的水声 换能器组成测量网络，从而完成深海烟囱体热液口温度场的测量。本实用新型操作简便，比 较适合特殊深海烟 体的环境。
权利要求一种深海热液口声学机架，包括从上至下依次平行设置有水声换能器平台架、上声学机架和下声学机架，其特征在于所述的水声换能器平台架包括三个测量圆弧梁和三个连接件；所述的上声学机架为由三根上横梁组成的等边三角形的机架；所述的下声学机架为由三根下横梁组成的等边三角形的机架；所述的连接件在水平方向有两个水平安装孔、在斜向向下方向有一个斜向安装孔；每个测量圆弧梁的两端插入两个连接件的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三个测量圆弧梁和三个连接件围合成一个圆形的机架，三个连接件将圆形的机架等分为三段，每个测量圆弧梁上设置有滑块，滑块与测量圆弧梁通过螺钉固定，所有的滑块在圆形机架上均匀分布；所述的四通连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向下方向有一个竖直安装孔、在斜向向上方向有一个斜向安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60°；三根上横梁的两端插入两个四通连接件的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三根上横梁和三个四通连接件围合成一个等边三角形的机架；水声换能器平台架与上声学机架通过三根连接杆连接；所述的连接杆的两端分别插入对应的连接件的斜向安装孔和四通连接件的斜向安装孔内；上声学机架中的两根上横梁的居中位置上固定有直角挂件，另一根上横梁的居中位置上固定有上夹紧装置；所述的三通连接件在水平方向有两个水平安装孔、在竖直向上方向有一个竖直安装孔，两个水平安装孔之间的夹角为60°；三根下横梁的两端插入两个三通连接件的水平安装孔内，并通过螺钉固定，三根下横梁和三个三通连接件围合成一个等边三角形的机架；上声学机架与下声学机架通过三根支撑杆连接；所述的支撑杆的两端分别插入对应的四通连接件的竖直安装孔和三通连接件的竖直安装孔内；下声学机架中的一根下横梁的居中位置上固定有下夹紧装置，上夹紧装置与下夹紧装置位置对应，设置在上声学机架和下声学机架的同侧。
2.如权利要求1所述的一种深海热液口声学机架，其特征在于所述的上夹紧装置和 下夹紧装置结构相同，包括内芯轴、拉杆、套筒、弹簧和压头；所述的套筒水平固定设置在对 应的横梁上，套筒内壁圆周上固定设置有挡环，挡环将套筒分隔成止动腔和弹簧腔；所述的 内芯轴的横截面为方形，内芯轴贯穿套筒活动设置，其中位于止动腔内的内芯轴上固定设 置有卡销，位于弹簧腔内的内芯轴上设置有与套筒内壁相配的挡片；拉杆穿过套筒活动设 置，拉杆的一端伸出套筒壁外，另一端与内芯轴位置对应；弹簧套置在内芯轴上，其一端与 挡环连接、另一端与挡环连接；内芯轴的一端穿过套筒的顶盖与把手固定设置，另一端伸出 套筒后穿过对应的横梁，并与压头固定连接；所述的压头的前端面与上声学机架或下声学 机架的平面垂直，并刻蚀有加大摩擦系数的波纹线。
专利摘要本实用新型涉及一种深海热液口声学机架。本实用新型中的水声换能器平台架为圆形框架，滑块均匀布置在测量圆弧梁上，且可沿测量平台圆弧梁移动；上声学机架为三角框架，上横梁之间通过四通连接件固定连接，其中两根上横梁的上固定有直角挂件，另一根固定有上夹紧装置；下声学机架为三角框架，其中与上夹紧装置对应的下横梁上固定有下夹紧装置。连接杆的一端与四通连接件固定连接，另一端与对应的连接件固定连接；支撑杆的一端与四通连接件固定连接，另一端与三通连接件固定连接。本实用新型考虑了机架自身的刚度、强度及稳定性，保证数据测量时，滑块上设置的水声换能器的声中心距离精度控制在误差范围之内。
文档编号G01K1/14GK201622137SQ20102016441
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月20日 优先权日2010年4月20日
发明者张祝军, 樊炜, 毛洁, 潘华辰, 蔡勇, 虞拯, 陈鹰 申请人:杭州电子科技大学
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