本專利涉及超短基線定位系統的升降裝置，具體涉及一種用于超短基線的精密定位升降裝置，涉及海洋機械測量領域。

背景技術：

超短基線定位系統(USBL)是一種利用聲學原理工作的水聲定位系統，其基本原理是收發換能器向水下目標發送詢問信號，水下目標上安裝有聲學應答器，應答器收到USBL 收發換能器的信號后發送應答信號。收發換能器通過收發應答信號的來回時間來測定目標離收發換能器的距離。由于收發機上安裝有多個水聽器，通過交匯測量，可以確定水下目標相對于收發換能器的位置，可以進行長距離海底目標連續跟蹤定位。

超短基線主要由主控系統、聲標和升降裝置等部分組成。其中，升降裝置是固定在船倉控制測量裝置(換能器)上下運動的裝置，其結構決定了換能器所能下降的最大距離，并決定著換能器的機械位置特性，從而影響著整套設備工作的穩定性和精度。

前期課題組已經研發了一種超短基線換能器自動升降裝置，專利號20，提出通過鏈條帶動換能器軸豎直升降。該裝置工作時打開閘閥，電機通過傳動機構帶動換能器軸向下運動，換能器伸入海底進行作業。作業完畢后，電機帶動換能器軸向上運動,關閉閘閥，非作業時間換能器處于豎桿架內。

在現有設計中，采用鏈傳動作為超短基線升降裝置的傳動機構，雖然能夠滿足帶動換能器軸上下運動的要求，但采用鏈傳動方式時需安裝鏈輪，其結構復雜并需要占用較大的空間，而且在運轉時不能保證恒定的瞬時傳動比，一旦磨損，便容易發生跳齒等故障，給超短基線系統的精密定位工作帶來極大的困難。

由此可見，一套合理的傳動機構對于超短基線十分重要，因此，設計出一種采用新傳動機構的升降裝置，以彌補現有傳動機構的不足，進一步提高整套系統的精度和穩定性就是本專利的目的。

技術實現要素：

為解決現有技術的不足，本發明提出了一種用于超短基線的精密定位升降裝置。該裝置進一步提高了超短基線換能器上下運動的精度和穩定性；同時在保證換能器能夠實現上下運動的基礎上，增加了換能器軸的運動距離；并且節約了空間，極大的降低了整套裝置的復雜性。

具體技術方案如下，

一種用于超短基線的精密定位升降裝置，包括電機、換能器軸、絲杠、導軌、豎桿架、豎桿套、修配箱、閘閥、動力錐齒輪、支撐板、擋板、連接板、滑塊、直角板、固定塊、上端蓋，并且絲杠頂端制有傳動錐齒輪，

其中，豎桿架垂直水平方向設置，所述豎桿架頂部水平固定安裝擋板，所述擋板上方固定安裝支撐板，所述支撐板上安裝有電機，所述電機兩端的輸出軸制有動力錐齒輪；

沿所述豎桿架內側分別安裝有兩根垂直于水平方向的絲杠，所述絲杠頂端的傳動錐齒輪分別與所述電機對應輸出端的動力錐齒輪耦合；

連接板中心制有光孔，光孔的直徑與換能器軸的直徑相同或略大，所述換能器軸穿過連接板的光孔與連接板固定，并且所述連接板靠近豎桿架的左右兩側為雙耳結構設計，耳板上分別制有螺紋孔，絲杠穿過對應耳板上的螺紋孔，并且絲杠的外螺紋與螺紋孔的內螺紋耦合；

沿豎桿架兩側的外沿分別豎直設置兩條導軌，導軌上安裝有可沿其軌道上下滑動的滑塊，同時，所述連接板前端突出部兩側分別通過直角板與對應導軌上的滑塊固定，使得轉動絲杠時帶動固定于連接板上的換能器軸通過滑塊沿導軌穩定精確升降；

上端蓋水平安裝于豎桿架底部，所述絲杠通過固定塊固定于所述上端蓋；所述上端蓋固定于豎桿套，所述豎桿套下方固定安裝有修配箱，所述修配箱下方設置有閘閥，所述閘閥下方設置有裝置底座，并且所述上端蓋、豎桿套、修配箱、閘閥內均設置有用于換能器軸升降的通孔。

使用時，電機提供動能，電機輸出的動能通過錐齒輪將水平方向的旋轉運動轉換為絲杠豎直方向的旋轉運動，然后通過絲杠與連接板耳板上螺紋孔的配合，從而帶動換能器軸跟隨連接板沿導軌上下運動。

優選，設置限位開關控制電機啟停，實時控制換能器軸升降。

優選，所述換能器軸與豎桿套間隙配合，豎桿套上設置的通孔上下分別設置有兩個V 形密封圈與所述換能器軸配合密封，以防止海水滲入。

優選，所述修配箱設置排水的水龍頭，用于排水。

優選，所述豎桿架、上端蓋、豎桿套、修配箱、閘閥之間采用螺栓連接，且各端面采用平墊圈密封，增強各部件之間的穩定性和密封性；進一步，所述平墊圈為石棉材料。

優選，所述絲杠焊接至上端蓋，進一步增加換能器軸的運動距離。

優選，蝸輪蝸桿傳動將電機輸出軸水平方向的旋轉轉換為絲杠豎直方向的旋轉。

本發明的創造性在于：

1、絲杠結構和導軌設置，連接板與換能器軸固定，將連接板通過直角板與滑塊相連，帶動換能器軸沿導軌方向上下運動的同時，也限制了其運動軌跡，確保了運動精度，同時進一步提高運動的穩定性；

2、通過錐齒輪傳動將電機輸出軸與絲杠相連，將輸出軸水平方向的旋轉運動轉換為絲杠豎直方向的旋轉運動；

3、固定塊將絲杠固定在豎桿架上，節省了空間且便于調整與維護，在超短基線升降裝置總高不變的情況下，加深了換能器軸深入海水的距離；在換能器入海深度不變的情況下，可降低超短基線升降裝置的總高。

本發明的有益效果如下：

1、絲杠傳動代替鏈傳動，無需再安裝鏈輪，節省了空間，減輕了重量，避免了跳齒等故障的發生，提高了整體系統的精度和穩定性；

2、在超短基線升降裝置總高不變的基礎上，可以增加換能器軸的運動距離，加大了換能器的入海深度；在換能器入海深度不變的情況下，可以降低超短基線升降裝置的總高。

3、連接板與換能器軸固定，絲杠提供上下運動的動能，同時絲杠和導軌雙重確保換能器軸沿導軌方向的運動軌跡，進一步確保了運動精度和平穩性。

附圖說明

圖1為一種用于超短基線的精密定位升降裝置總示意圖。

圖2為一種用于超短基線的精密定位升降裝置動力機構示意圖。

圖3為一種用于超短基線的精密定位升降裝置傳動機構示意圖。

圖4為一種用于超短基線的精密定位升降裝置底部固定機構示意圖。

其中，電機1、換能器軸2、絲杠3、導軌4、豎桿架5、豎桿套6、修配箱7、閘閥8、動力錐齒輪9、支撐板10、擋板11、連接板12、滑塊13、直角板14、固定塊15、上端蓋16，并且絲杠3分為絲杠31和絲杠32，絲杠31和絲杠32頂部制有傳動錐齒輪33-31和傳動錐齒輪33-32，電機1輸出端制有動力錐齒輪91、動力錐齒輪92。

具體實施方式

實施例1

一種用于超短基線的精密定位升降裝置，包括電機1、換能器軸2、絲杠3、導軌4、豎桿架 5、豎桿套6、修配箱7、閘閥8、動力錐齒輪9、支撐板10、擋板11、連接板12、滑塊13、直角板14、固定塊15、上端蓋16，并且絲杠3頂端制有傳動錐齒輪33，

其中，豎桿架5垂直水平方向設置，所述豎桿架5頂部水平固定安裝有擋板11，所述擋板11 上方固定安裝支撐板10，所述支撐板10上安裝有電機1，所述電機1兩端的輸出軸分別制有動力錐齒輪91和92；

沿所述豎桿架5內側分別安裝有兩根垂直于水平方向的絲杠31和32，所述絲杠31和32頂端的傳動錐齒輪33-31和33-32分別與所述電機1對應輸出端的動力錐齒輪91和92耦合，采用錐齒輪傳動的方式將電機輸出軸水平方向的旋轉運動轉換為絲杠豎直方向的旋轉運動；連接板12中心制有光孔，光孔的直徑與換能器軸2的直徑相同或略大，所述換能器軸2穿過連接板12的光孔與連接板12固定，此時的連接板12即相當于傳統的絲杠螺母結構中的“螺母”，并且所述連接板12靠近豎桿架5的左右兩側為雙耳結構設計，耳板上分別制有螺紋孔，絲杠31和32穿過對應耳板上的螺紋孔，并且絲杠31和32的外螺紋與螺紋孔的內螺紋耦合；沿豎桿架5兩側的外沿分別豎直設置兩條導軌4，導軌4上安裝有可沿其軌道上下滑動的滑塊13，同時，所述連接板12前端突出部兩側分別通過直角板14與對應導軌4上的滑塊13 固定，使得轉動絲杠31和32時帶動固定于連接板12上的換能器軸2通過滑塊13沿導軌4 穩定精確的升降，將絲杠3的旋轉運動轉換為連接板12的豎直方向上的直線運動；當電機1 輸出動力時，絲杠3轉動，完成與連接板12的相對運動，使換能器軸2通過滑塊13跟隨連接板12沿導軌4上下運動；

上端蓋16水平安裝于豎桿架5底部，所述絲杠31和32通過固定塊15固定于所述上端蓋16；所述上端蓋16固定于豎桿套6，所述豎桿套6下方固定安裝有修配箱7，所述修配箱7下方設置有閘閥8，所述閘閥8下方設置有裝置的底座，并且所述上端蓋16、豎桿套6、修配箱7、閘閥8內均設置有用于換能器軸2升降的通孔；

絲杠3通過固定塊15固定在上端蓋16上，與以往的鏈傳動方式相比，無需再安裝鏈輪，大大節省了所需占用豎桿架5內的空間，減輕了重量；與此同時，在豎直方向上固定塊15的高度遠遠小于鏈輪的直徑，絲杠3的有效長度大于鏈條的有效長度，因此，在超短基線升降裝置的總高不變的情況下，換能器軸2能夠上下運動的距離更長，換能器的入海深度也更大。

使用時，電機1提供動能，電機1輸出的動能通過錐齒輪之間的配合將水平方向的旋轉運動轉換為絲杠3豎直方向的旋轉運動，然后通過絲杠3與連接板12耳板上螺紋孔的配合，從而帶動換能器軸2跟隨連接板12沿導軌4上下運動。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發明的保護范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。