CN101693464A - 一种水下测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下工程测量系统，包括一安装于船舶舱底的探头舱，探头舱还连接有闭路监视装置，探头舱内部设置有测量探头、探头罩壳、水密道门保险装置、压缩空气控制装置、液压及电气控制装置、探头舱舱底抽水装置、淡水冲洗装置，测量探头通过探头连接器固定于探头罩壳上，测量探头分别与液压升降装置和液压式水密道门相连，其液压升降装置与液压式水密道门通过水密道门保险装置的相连成互为连锁机构，本发明设计合理，技术集合度高，与传统技术相比，本发明更加注重细节化处理，不仅成本降低，而且提高了水下测量系统的工作可靠性、精确性、安全性、效率性，确保水下测量仪器能长期、稳定的工作，为水下测量及研究提供科学依据。

Description

一种水下测量系统

技术领域

本发明涉及测量系统，特别是涉及一种水下工程测量系统。

背景技术

在疏浚航道和港口码头建造过程中，出于对水下工程浚前测量、浚中工程检验、浚后工程验收的需要，要用到测量设备进行水下测量。而以往在工作船上并没有专门用于测量设备安装用的装置，并多采用在工作船的舷侧安装固定测量设备的方法进行水下测量。该方法为：需要测量时将测量设备的测量探头杆临时置于工作船的左右舷旁，采取人工方法将测量探头进行固定。该方法的优势在于：便携式、安装和拆卸容易、低成本。

但该方法的劣势却更为显著，主要表现为：非常容易受船体振动和噪音的影响，例如船体噪音引起的振动，探杆固定不稳、探杆材料刚性不够、探杆直径太小、探杆底端离最后一个支撑点太远、工作船甲板和舱壁的挠曲等因素都能产生对测量探头的振动或噪音干扰，进而影响测量精度，且探杆和测量探头有可能被碰撞或触底；因工作船型和探杆放置位置的不同，不容易维持测量探头的基准校正。

在工作船侧弦安装测量探杆和测量探头，由于客观条件的影响，每次安装时，其纵摇度(Roll)、横摇度(Pitch)和船摇摆度(Yaw)值均有变化，工作船出海进行外业测量前都需做测量探头的校准工作，因校准致使外业实施测量的时间减少12％-14％，直接影响着测量效率和数值的准确性。

发明内容

本发明的目的正是针对现有技术存在的缺陷，提出一种水下测量系统，用以解决现行疏浚工程测量探头因位置选择而引起测量精度不足的问题，优选其最佳测量位置，并排除干扰源。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种水下测量系统，包括一安装固定于船舶舱底的探头舱，其纵轴线位于船舯处，横轴线位于船舶的龙骨处，探头舱的内部设置有测量探头、探头罩壳，以及相互连接的水密道门保险装置、压缩空气控制装置、液压及电气控制装置、探头舱舱底抽水装置、淡水冲洗装置，测量探头通过探头连接器连接固定于探头罩壳上，测量探头分别与液压升降装置和液压式水密道门相连，其液压升降装置与液压式水密道门通过水密道门保险装置的相连成互为连锁机构，液压升降装置连接有电磁阀。

液压式水密道门由水密门基座以及分别设置于水密门基座上方、下方的水密导门盖、密封胶条所组成，其密封胶条的下方还开设有船底水密门开口；水密道门保险装置连接有水密道门开关电磁转向阀以及至少一个用于测量探头伸出和关闭的压力继电器，压缩空气控制装置包括分别连接有电磁阀的吹干管路和充气管路；探头舱舱底抽水装置包括舱底排水管路以及用于连接控制舱底排水管路的电磁阀，舱底排水管路分别连接有截止阀、喷射泵、止回阀；淡水冲洗装置包括清洗管路以及用于连接控制清洗管路的电磁阀。

本发明进一步的技术措施是，探头舱还连接有闭路监视装置。

由于本发明探头舱的安装位置固定，使得测量探头实现了轨道化运行，其纵摇度(Roll)、横摇度(Pitch)和船摇摆度(Yaw)值的参数也较用船侧弦安装法固定，配合着船舶运动补偿器、声速剖面仪、GPS卫星定位系统等多套设备的运用，可更为快速的得到测量探头的基准校正和参数补偿，有相对固定的工作参数，通过一次合理的综合校准，可以长期使用该校准值，提高外业测量的效率。

本发明与传统水下测量技术相比，具有以下显著的进步和突出的特点：

1：解决现行疏浚工程测量探头位置选择引起的测量精度不足，优选最佳测量位置，尽可能排除干扰源，既使操作简便，又能保护测量设备和工作船舶的安全，同时使测量系统的基准校正调校简单；

2：智能化设计、可靠性强、使用寿命长，大大减少各项人力、物力、财力的支出，具有结构合理，操作简单，实用性高的技术优点；

3：不仅简化了工艺，而且结合其它配套设备，可得到相对固定的工作参数，只需通过一次合理的综合校准，就可以长期的使用该校准值，有效提高了测量的精度和工作效率，为水下工程测量与研究提供科学依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是探头舱安装位置仰视图；

图2是探头舱内部结构主视图；

图3是图2探头舱的A-A向示意图；

图4是液压式水密道门结构图；

图5是探头舱舱底抽水装置系统图；

图6是水密道门保险装置原理图；

图7是压缩空气控制装置原理图；

图8是淡水冲洗装置原理图。

图中：1、船底，2、探头舱，3、测量探头，4、探头罩壳，5、水密道门保险装置，6、压缩空气控制装置，7、液压及电气控制装置，8、探头舱舱底抽水装置，9、淡水冲洗装置，10、探头连接器，11、液压升降装置，12、液压式水密道门，13、闭路监视装置，14、水密门基座，15、水密导门盖，16、密封胶条，17、船底水密门，18、舱底排水管路，19、截止阀，20、喷射泵，21、止回阀，22、水密道门开关电磁转向阀，23、压力继电器，24、充气管路，25、吹干管路，26、清洗管路，27、电磁阀。

具体实施方式

根据图1所示，本发明的探头舱2具体安装于船舶1的底部，其探头舱2的纵轴线位于船舯处，横轴线位于船舶的龙骨处，此举可减少机械噪音的影响(机械传导噪音和螺旋桨噪音)，由于在使用时将测量探头3直接插入水中，利用船舶1底部的流线型，可避免传统操作方法的探杆在空气和水二种介质之间运动时因风速、水流向产生的气泡层所造成的气泡噪音，从而减少流噪音影响。该位置也是整船纵向颠簸度(Roll)、横向摇摆度(Pitch)的最小位置，从而有效的减少振动噪音的影响。

测量探头3通过探头连接器10连接固定于探头罩壳4上，避免碰撞，最大限度地保护测量探头3，液压式水密道门12由水密门基座14以及分别设置于水密门基座14上方、下方的水密导门盖15、密封胶条16所组成，其密封胶条16的下方还开设有船底水密门开口17，探头舱舱底抽水装置8包括舱底排水管路18以及用于连接控制舱底排水管路18的电磁阀27，舱底排水管路18分别连接有截止阀19、喷射泵20、止回阀21。

水密道门保险装置5的作用在于：使得测量探头3的液压升降装置11和液压式水密导门12成互为连锁机构，液压式水密导门12开闭未完全时，测量探头3的液压升降装置11就无法进行工作。

压缩空气控制装置6的作用在于：用气压阻止海水进入探头舱2内；液压及电气控制装置7的作用在于对整体电路的输送及控制起调节作用，闭路监视装置13用于观察、监测探头舱2内部状况以及测量探头3的状况；探头舱舱底抽水装置8用于当压缩空气控制装置6的气压调控不到位，或者液压式水密导门12漏水等原因造成海水灌入探头舱2内的情况时，进行海水的抽排；淡水冲洗装置9的作用在于：用于测量探头3出水后，在探头舱2内对测量探头3进行淡水清洗，减少外围水质对测量探头3的腐蚀，尤其是海水。

进行水下测量作业时，测量探头的伸出操作：

首先，压缩空气控制装置6的电磁阀27打开，通过充气管路24对探头舱2进行充气，当探头舱2达到0.05MPa的充气压力时，电磁阀27关闭，同时，水密道门保险装置5的水密道门开关电磁转向阀22通电，打开水密道门，接触行程开关后，水密道门保险装置5的水密道门开关电磁转向阀22断电，回复中位，液压升降装置11的电磁阀27通电，驱动测量探头3伸出，在水密道门关闭后，继续压紧、密封，当压力达到10MPa时，水密道门保险装置5的压力继电器23动作，将测量探头3伸出，电磁阀27断电，回复中位，测量探头3伸出动作完成，即可进行水下测量作业。

测量探头收回操作：

首先，压缩空气控制装置6的电磁阀27打开，对探头舱2充气，当探头舱2达到0.05MPa的充气压力时，电磁阀27关闭，同时，水密道门保险装置5的水密道门开关电磁转向阀22通电，驱动测量探头3收回，接触行程开关后，水密道门保险装置5的水密道门开关电磁转向阀22断电，回复中位，电磁阀27通电，关闭水密道门，继续压紧，当压力达到10MPa时，水密道门保险装置5的压力继电器23关闭，水密道门开关电磁转向阀22断电，回复中位，测量探头3收回动作完毕。

清洗和吹干测量探头：

测量探头3收回后，打开探头舱舱底抽水装置8的电磁阀27和淡水冲洗装置9的电磁阀27，通过清洗管路26对测量探头3冲淋，然后关闭淡水冲洗装置9的电磁阀27，同时，打开压缩空气控制装置6的电磁阀27，通过充气管路24将压缩空气经吹干管路25吹干测量探头3并排水，关闭压缩空气控制装置6的电磁阀27，关闭探头舱舱底抽水装置8的电磁阀27，测量探头3清洗和吹干完毕。

经过实地测量使用，本发明与传统船弦侧安装法具体从以下几个方面进行对比说明：

用船弦侧安装法进行测量外部作业，其测量杆和测量探头的安装和载荷配平需4天的时间。每次外业测量的Roll、Pitch和Yaw值基准校正需要1小时以上，占用有效外业测量时间的1/6--1/8，而用本发明，则基本不需基准校正时间。

用船弦侧安装法进行测量外部作业，由于基准校正和参数补偿的不确定性，如若出现测量误差控制超过测量规范，则单次外业测量作废；而本发明则因基准校正和参数补偿的相对固定，使得测量误差控制在测量规范内，不会出现外业测量作废的现象。

用船弦侧安装法进行单次测量外部作业，在天气状况良好条件下，需2-3人/日；在天气状况恶虐条件下，需5-6人/日，而本发明，单人即可控制本测量系统进行外业测量。

用船弦侧安装法进行测量，包括测量探头的测量设备的使用寿命仅为10年，测量设备的固定成本为30万元/年，而本发明的测量设备使用寿命为15--18年，测量设备的固定成本按15年算是20万元/年。

用船弦侧安装法进行测量外部作业，在完成外业测量后返航途中，假使因测量探头触底碰撞和挂渔网的原因使测量探头损坏2次，每次应急维修费为3万美元，折合人民币约20万/次，而本发明，在完成测量后即可将测量探头收回至探头舱内，避免损坏情况的发生，测量设备的安全性大大提高。

以上内容是结合具体的主要实施方式所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员在不脱离本发明构思的前提下，所作出的其他若干技术精确、美化的推演或替换，都应当属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种水下测量系统，包括一安装固定于船舶舱底的探头舱，其特征在于：探头舱内部设置有测量探头、探头罩壳，以及相互连接的水密道门保险装置、压缩空气控制装置、液压及电气控制装置、探头舱舱底抽水装置、淡水冲洗装置，测量探头通过探头连接器连接固定于探头罩壳上，测量探头分别与液压升降装置和液压式水密道门相连，其液压升降装置与液压式水密道门通过水密道门保险装置的相连成互为连锁机构，液压升降装置连接有电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：所述的探头舱还连接有闭路监视装置。

3.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：所述的液压式水密道门由水密门基座以及分别设置于水密门基座上方、下方的水密导门盖、密封胶条所组成，其密封胶条的下方还开设有船底水密门开口。

4.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：所述的水密道门保险装置连接有水密道门开关电磁转向阀以及不少于一个用于测量探头伸出和关闭的压力继电器。

5.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：所述的压缩空气控制装置包括分别连接有电磁阀的吹干管路和充气管路。

6.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：探头舱舱底抽水装置包括舱底排水管路以及用于连接控制舱底排水管路的电磁阀，舱底排水管路分别连接有截止阀、喷射泵、止回阀。

7.根据权利要求1所述的一种水下测量系统，其特征在于：淡水冲洗装置包括清洗管路以及用于连接控制清洗管路的电磁阀。

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