CN102951278A

CN102951278A - 用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法

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Publication number: CN102951278A
Application number: CN2012104161751A
Authority: CN
Inventors: 林焰; 陈明; 于雁云; 王运龙; 李楷
Original assignee: Dalian University of Technology
Current assignee: Dalian University of Technology
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2032-10-26
Also published as: WO2014063440A1; JP2016500608A; JP6205424B2; US20150225047A1; CN102951278B; US9783273B2

Abstract

一种用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法，属于船舶与海洋工程技术领域。该装置包括悬杆机构和挂架机构；悬杆机构由吊点部件、万向节和垂直拉杆等组成；挂架机构由Ｚ形横梁、抗扭抗弯部件、垂向紧固侧扫声纳部件、轴向限位部件等组成。侧扫声纳紧固在挂架机构上，挂架机构与悬杆机构通过六个装配螺孔螺栓紧固连接。整个装置设计巧妙，结构简单，安装与卸载方便，强度刚度高，重量轻，维护简单，操作可靠度高，能够有效地抵御海上风、浪、流荷载干扰，既可以悬挂在码头岸边，也可以悬挂在船舶舷边或船尾封板处，随船舶航行牵引运动，能够自适应调整侧扫声纳测量角度，始终保持侧扫声纳处在最佳的位置姿态，提高侧扫声纳探测精度和测量效果。

Description

用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法，可用于造船、航海和海洋探测等工程，属于船舶与海洋工程技术领域。

背景技术

侧扫声纳在水中工作时，通常都需要安装在某种支架上，通过支架的运动来携带侧扫声纳进行探测工作。侧扫声纳在水中会受到风、浪、流等环境因素干扰，使侧扫声纳的工作姿态发生变化，从而影响侧扫声纳探测精度和测量效果。如何确保侧扫声纳在水中处在最佳探测角度，如何固定或调整侧扫声纳的工作姿态，是关键技术问题。

目前尚缺乏能够有效地搭载侧扫声纳的机构或装置，还是采用软绳、钢丝绳或链条来连接侧扫声纳，侧扫声纳自由漂浮在水中，有绳牵引着运动。这样的连接方式问题在于对侧扫声纳工作姿态约束弱，在海洋环境干扰下，侧扫声纳的位置姿态会随机发生变化，使得侧扫声纳在水中不能保持最佳的探测角度，造成探测精度和测量效果失真。所以，采用现有的连接侧扫声纳方式不能满足实际工程测量要求，需要一种新的有效搭载装置来连接侧扫声纳，以确保侧扫声纳能有效地抵御海上环境干扰，侧扫声纳能始终保持在最佳的测量工作角度和位置姿态上，提高侧扫声纳的探测精度。

因此，本发明是针对这种特殊海洋测量工程需求，发明研制了搭载侧扫声纳的装置和方法。本装置能方便、快速搭载或卸载侧扫声纳；机构设计巧妙，具有万向调节功能，能够有效地控制侧扫声纳姿态位置；本搭载装置充分考虑了侧扫声纳的重量，以及海上风、浪、流等环境力的荷载，采用了特殊的断面结构形式和多种加强技术，确保搭载装置具有足够的强度、刚度和抗扭性能；本搭载装置可以悬挂在岸边、船体舷侧或船尾部，可以随船舶航行牵引侧扫声纳在最佳工作姿态进行探测测量。

发明内容

本发明提供一种用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法，它可以简便地安装或卸载侧扫声纳，有效地抵御海上风、浪、流荷载作用，自动补偿船舶运动对侧扫声纳影响，既可以静止悬挂在码头岸边，也可以悬挂在船舶舷边或船尾封板处，随船舶航行牵引运动，能够自适应调整侧扫声纳测量角度，始终保持侧扫声纳处在最佳的位置姿态，提高侧扫声纳探测精度和测量效果。

本发明采用的技术方案是：一种用于搭载侧扫声纳的连接装置，它主要包括吊架和侧扫声纳，所述吊架采用一个悬杆机构与一个挂架机构连接，所述侧扫声纳固定连接在挂架机构的下部；所述悬杆机构采用铰链连接依次把一个吊点单元、一个万向节和一个拉杆连接在一起，在拉杆的下端设有一个法兰盘；所述挂架机构采用一个Ｚ形横梁，在Ｚ形横梁的二端各设有一个支撑侧扫声纳的Ｕ形钩，在二个Ｕ形钩的内侧各设有一个挂住侧扫声纳的垂向倾斜拉钩；所述法兰盘固定连接在Ｚ形横梁的中央位置。

所述吊点单元用一块三角形吊耳板和二块梨形侧板采用工字形结构焊接在一块矩形底板上，在矩形底板的下部焊接二块眼板。

所述万向节的二端设有互为90度角的叉形结构。

所述Ｚ形横梁由两块宽边板和两块窄边板构成，两块宽边板折成70度角，两块窄边板分别与宽边板折成90度角。

所述Ｕ形钩内底处设有支撑侧扫声纳底部的锥台形凸顶。

本发明的有益效果是：这种用于搭载侧扫声纳的连接装置包括悬杆机构和挂架机构；悬杆机构由吊点部件、万向节、垂直拉杆和法兰盘等组成；挂架机构由Ｚ形横梁、抗扭抗弯部件、垂向紧固侧扫声纳部件、轴向限位部件等组成。侧扫声纳紧固在挂架机构上，挂架机构与悬杆机构通过六个装配螺孔螺栓紧固连接。整个装置设计巧妙，结构简单，安装与卸载方便，强度刚度高，重量轻，维护简单，操作可靠度高，能够有效地抵御海上风、浪、流荷载干扰，既可以悬挂在码头岸边，也可以悬挂在船舶舷边或船尾封板处，随船舶航行牵引运动，能够自适应调整侧扫声纳测量角度，始终保持侧扫声纳处在最佳的位置姿态，提高侧扫声纳探测精度和测量效果。

附图说明

图1是用于搭载侧扫声纳的连接装置的结构主视图。

图2是用于搭载侧扫声纳的连接装置的结构俯视图。

图3是用于搭载侧扫声纳的连接装置的结构侧视图。

图4是图1中的A1-A1视图。

图5是图1中的B1-B1视图。

图6是图1中的C1-C1视图。

图7是图2中的A2-A2视图。

图8是图2中的B2-B2视图。

图9是图2中的C2-C2视图。

图10是图2中的D2-D2视图。

图11是图2中的K2-K2视图。

图12是图9中的E2-E2视图。

图13是图9中的F向视图。

图14是图10中的M向视图。

图中：1、吊耳板，2、侧板，3、底板，4、眼板，5a、第一螺栓，5b、第一螺母，5c、第一垫圈，6、万向节，7a、第二螺栓，7 b、第螺母，7c、第二垫圈，8、拉杆，9、法兰盘，9a、法兰螺孔，10、侧扫声纳，11、Z形横架，12、挂架螺孔，13、吊点眼板，14、大肘板，15、抗扭板，16、小肘板，17、拉钩，18、折边眼板，19、第三螺杆，20、第三螺母，21、凹形导向板，22、U形钩，23、水平眼板，24、第四螺杆，25、第四螺母，26、垂向止板，27、挡块，28、长方形开口。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的结构做进一步描述。

图1、2、3示出了用于搭载侧扫声纳的连接装置的结构图。图中，用于搭载侧扫声纳的连接装置是由悬杆机构和挂架机构组成，悬杆机构底部的法兰盘9与挂架机构中线处对应的挂架螺孔12用螺栓紧固连接。

悬杆机构由如下部件组成：悬杆机构上端是吊点单元，包括三角形吊耳板1、两块中间扣掉减轻孔的梨形侧板2和矩形底板3，它们焊接在一起形成吊点单元。在矩形底板3下面垂直焊接两块矩形眼板4，它们连接一个空心管形万向节6，采用第一螺栓5a、第一螺母5b和第一垫圈5c方式连接（图4）。空心管形拉杆8连接在空心管形万向节6下方，同样采用第二螺栓7a、第二螺母7b和第二螺垫圈7c方式连接（图5）。法兰盘9上有六个法兰螺孔9a（图6），法兰盘9焊接在空心管形拉杆8下端，法兰盘9上的六个法兰螺孔9a与下述挂架机构中的六个挂架螺孔12对应。空心管形拉杆8的长度要根据侧扫声纳10入水深度和吊点位置来确定；空心管形万向节6能够提供两个方向角度旋转，起到自适应调整空间角度作用；所有零件尖角处均需倒圆角。

挂架机构由如下部件组成：Ｚ形主横梁11由两块宽边板和两块窄边板构成，两块宽边板折成70度角，两块窄边板分别与宽边板折成90度角，70度折角是使侧扫声纳10的工作面达到最佳角度（图7）。在Ｚ形横梁11水平面板的中心线处，有六个挂架螺孔12，它们与悬杆下端法兰盘9上的六个法兰螺孔9a对接，并用螺栓紧固连接。吊点眼板13焊接在Ｚ形横梁11中心线处的斜边面上，吊点眼板13上开圆形孔，用作挂架机构与悬杆机构连接安装时的辅助吊起点，同时也可以作为系固挂架机构的用途（图10）。在挂架螺孔12两端的Ｚ形横梁11下，焊接两块垂直大肘板14（图10）；在Ｚ形横梁11下，以中心线对称位置焊接一定宽度的抗扭板15（图11）；在160度折边眼板16处的Ｚ形横梁11下，焊接两块垂直小肘板16（图9）；大肘板14、抗扭板15和小肘板16组成抗扭、抗弯或局部加强部件。折边眼板16焊接在Ｚ形横梁11上，并开有螺栓孔；垂向倾斜拉钩17与第三螺杆19焊接，第三螺杆19穿过折边眼板16的螺栓孔，通过第三螺母20调节拉钩17的垂向位置；凹形导向板21扣卡在拉钩17臂上，垂直于Ｚ形横梁11斜边焊接，凹形导向板21对拉钩17上下移动，起到导向作用；侧扫声纳10安装在挂架机构上的第一步是先挂在斜拉钩17上；在Ｚ形横梁11两端各设一个Ｕ形钩22，Ｕ形钩22内底处有锥台形凸顶，起支撑侧扫声纳10底部作用机构（图8）；水平眼板23焊接在Ｚ形横梁11两端的水平面板上，水平眼板23两端开螺栓孔；Ｕ形钩22上端各焊接第四螺杆24，第四螺杆24穿过水平眼板23的螺栓孔；旋调第四螺母25 来调节Ｕ形钩22的垂向位置，即调节侧扫声纳10垂向高度位置（图8）；垂向止板26又称端面板，焊接在Ｚ形横梁11两端，它与Ｕ形钩22共同作用，夹紧侧扫声纳10；拉钩17、Ｕ形钩22和垂向止板26等组成垂向紧固构件。两块挡块27卡住侧扫声纳10提环，起到水平（轴向）限位侧扫声纳10作用（图12、13）。在Ｚ形横梁11中心线处，下直角窄折边处，开一个长方形开口28，让侧扫声纳10中心提环穿过（图14）。

所述的一种用于搭载侧扫声纳的连接装置及其工作方法采用的步骤如下：

（ａ）确定侧扫声纳10工作水深；

（ｂ）在码头岸边或船体侧面选择悬挂点位置，确定悬杆机构上端吊点高度位置；

（ｃ）组装悬杆机构，调整万向节6转角灵敏度，用起吊设备把悬杆机构吊起成竖直状态；

（ｄ）组装挂架机构，Ｕ形钩22暂时不安装；

（ｅ）用起吊设备，钩住吊点眼板13，把挂架机构吊起略高于侧扫声纳10断面高度即可；

（ｆ）把侧扫声纳10提环置于拉钩17上，通过第三螺母20适当调节拉钩17的垂向位置，使拉钩17能有效钩住侧扫声纳10即可；

（ｇ）在Ｚ形横梁11两端套上Ｕ形钩22，通过第四螺杆24提拉侧扫声纳10，直到侧扫声纳10断面上缘卡住垂向止板26为止；

（ｈ）再通过第三螺母20继续调节拉钩17的垂向位置，使拉钩17能购钩紧侧扫声纳10拉环；

（ｉ）悬杆下端法兰盘9上的六个法兰螺孔9a与挂架机构中的六个挂架螺孔12对齐，并用螺栓紧固连接；

（ｊ）用起吊设备，吊起搭载有侧扫声纳10装置，缓慢垂直放入测量水体中；

（ｋ）卸载过程与上述装载过程相反，不再赘述。

Claims

1.一种用于搭载侧扫声纳的连接装置，它主要包括吊架和侧扫声纳（10），其特征是：所述吊架采用一个悬杆机构与一个挂架机构连接，所述侧扫声纳（10）固定连接在挂架机构的下部；所述悬杆机构采用铰链连接依次把一个吊点单元、一个万向节（6）和一个拉杆（8）连接在一起，在拉杆（8）的下端设有一个法兰盘（9）；所述挂架机构采用一个Ｚ形横梁（11），在Ｚ形横梁（11）的二端各设有一个支撑侧扫声纳（10）的Ｕ形钩（22），在二个Ｕ形钩（22）的内侧各设有一个挂住侧扫声纳（10）的垂向倾斜拉钩（17）；所述法兰盘（9）固定连接在Ｚ形横梁（11）的中央位置。

2.根据权利要求1所述的用于搭载侧扫声纳的连接装置，其特征是：所述吊点单元用一块三角形吊耳板（1）和二块梨形侧板（2）采用工字形结构焊接在一块矩形底板（3）上，在矩形底板（3）的下部焊接二块眼板（4）。

3.根据权利要求1所述的用于搭载侧扫声纳的连接装置，其特征是：所述万向节（6）的二端设有互为90度角的叉形结构。

4.根据权利要求1所述的用于搭载侧扫声纳的连接装置，其特征是：所述Ｚ形横梁（11）由两块宽边板和两块窄边板构成，两块宽边板折成70度角，两块窄边板分别与宽边板折成90度角。

5.根据权利要求1所述的用于搭载侧扫声纳的连接装置，其特征是：所述Ｕ形钩（22）内底处设有支撑侧扫声纳（10）底部的锥台形凸顶。

6.根据权利要求1所述的用于搭载侧扫声纳连接装置的工作方法，其特征是：所述工作方法采用的步骤如下：

（ａ）确定侧扫声纳（10）工作水深；

（ｃ）组装悬杆机构，调整万向节（6）转角灵敏度，用起吊设备把悬杆机构吊起成竖直状态；

（ｄ）组装挂架机构；

（ｅ）用起吊设备，钩住吊点眼板（13），把挂架机构吊起略高于侧扫声纳（10）断面高度；

（ｆ）把侧扫声纳（10）提环置于拉钩（17）上，通过第三螺母（20）调节拉钩（17）的垂向位置，使拉钩（17）能有效钩住侧扫声纳（10）；

（ｇ）在Ｚ形横梁（11）两端套上Ｕ形钩（22），通过第四螺杆（24）提拉侧扫声纳（10），直到侧扫声纳（10）断面上缘卡住垂向止板（26）为止；

（ｈ）再通过第三螺母（20）继续调节拉钩（17）的垂向位置，使拉钩（17）钩紧侧扫声纳（10）的拉环；

（ｉ）悬杆机构下端法兰盘（9）上的六个法兰螺孔（9a）与挂架机构中的六个挂架螺孔（12）对齐，并用螺栓紧固连接；

（ｊ）用起吊设备，吊起搭载有侧扫声纳（10）装置，缓慢垂直放入测量水体中；

（ｋ）卸载过程与上述装载过程相反。