CN105674964A - 侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置与方法。收放装置包括立管、横梁、滑轮组、侧扫与浅剖二合一地貌探测拖体。滑轮组固定在横梁的一端，用于地貌探测拖体的起吊和下放；立管包括旋转内管和固定外管，旋转内管通过上下两个轴承在固定外管内360度旋转，通过推杆转动旋转内管将地貌探测拖体旋转至调查船左舷或者右舷。本发明的优点是结构简单、实用性强，解决了岛礁和浅水区利用小型船舶进行侧扫与浅剖二合一地貌探测的设备收放问题；侧扫与浅剖二合一地貌探测的船舷作业方式，有效避开船舶尾流噪声的影响，提高地貌探测资料的信噪比；灵活地调节地貌探测拖体在水中的深度和角度，提高调查作业的安全性和数据质量。

Description

侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置与方法

技术领域

本发明涉及海洋测绘与海洋调查技术领域，具体是指一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置与方法。

背景技术

海底地貌调查是一项最基础性的海洋调查工作，为了揭示海底高低起伏的地貌、底质类型、浅地层结构以及断裂构造、岩浆活动、潜在地质灾害等，高分辨率的侧扫与浅剖二合一地貌探测是必不可少的调查手段之一。

当前，（1）远洋或深水区海底地貌探测主要采用大型调查船船载多波束和浅地层剖面仪进行，海底地貌探测分辨率和精度要求不高，（2）近海或中深水区海底地貌探测主要采用中型调查船配备电动绞车和A型架，在船舶尾部拖曳地貌探测仪的方式进行，对船舶装备和作业空间要求较高，必须装配绞车和A型架。（3）在近岸浅水区或者岛礁密集区域大型调查船因为吃水深度大，导致航行风险性极高，中型调查船船尾拖曳作业方式则易导致地貌探测设备触礁损坏，甚至丢失，并且船舶尾流噪声严重影响地貌探测资料的质量。（4）目前，在岛礁区、近岸浅水区的海洋工程建设等（例如，南沙岛礁吹填工程）急需高精度的海底地貌探测资料，因此迫切需要开发一种安全性高、可靠性强的地貌探测装置与方法，解决岛礁、浅水区海底地貌探测的现实需要。

发明内容

本发明针对现实需求和当前技术不足，旨在提供一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置与方法，便于实施、安全性好、有助于提高近岸浅水区、岛礁区域等复杂环境下海底地貌探测效果。

一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，包括立管、横梁、滑轮组和地貌探测拖体；所述的滑轮组由定滑轮和动滑轮组成，固定在横梁的一

端，负责地貌探测拖体的起吊和下放；横梁的另一端呈直角焊接在立管上；立管

主要包括旋转内管和固定外管，旋转内管通过上下两个轴承可以在固定外管内

360度旋转，通过推杆转动旋转内管可以将地貌探测拖体旋转至调查船的左舷或

者右舷；调节滑轮组的绳索长度将地貌探测拖体下放至探测水深；整个地貌探测

的收放装置通过底座和支架固定在调查船甲板上。

所述的立管包括旋转内管和固定外管，旋转内管和横梁为直角焊接，固定外管两端各嵌入一个轴承，旋转内管外径等于固定外管内轴承的内径，旋转内管中部水平焊接一根推杆，通过转动推杆可以使旋转内管在固定外管内360度旋转。

所述的旋转内管和固定外管间隔90度设置贯穿的固定螺孔，通过固定螺栓可以把旋转内管和固定外管之间的相对位置固定，达到立管和横梁整体结构固定在平行于调查船轴线或者垂直于调查船轴线的方向上。

所述的立管和横梁整体结构通过底座和支架固定在调查船的甲板上。

所述的滑轮组由2个定滑轮和2个动滑轮组成，通过4个滑轮组固定螺栓和滑轮组固定螺孔安装在横梁的一端，滑轮组绳索的固定端连接在定滑轮上，滑轮组绳索的自由端方向朝下，这样地貌探测拖体起吊时所需要的力F=G/4，即地貌探测拖体重力的四分之一。

所述的地貌探测拖体左右两侧各设置一条拖曳架，通过拖曳螺孔与螺栓连接拖曳杆，拖曳杆上端的连接卸扣扣在连接钢缆的下端，连接钢缆的上端通过连接杆连接在滑轮组的动滑轮上。

一种所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置的应用方法，步骤如下：

步骤1：安装和检查

1.1）在调查船甲板中后部靠近中心的位置选择平坦区域，安装所述的立管和横梁的整体结构，检查立管和横梁在调查船甲板上固定的是否牢固，检查轴承工作是否正常，保证旋转内管可以在固定外管内360度旋转；

1.2）检查滑轮组在横梁上安装的是否牢固，检查滑轮组的定滑轮和动滑轮工作是否正常，检查滑轮组绳索连接是否正确；

1.3）检查地貌探测拖体的拖曳架、拖曳杆和拖曳螺孔与螺栓连接是否正确，连接卸扣与连接钢缆连接是否牢固；

步骤2：地貌探测拖体的起吊和下放

2.1）首先，地貌探测收放装置的横梁、滑轮组和地貌探测拖体位于调查船船舷内，横梁方向平行于调查船轴线，安排2位调查人员拉拽滑轮组绳索的自由端，将地貌探测拖体起吊至高于船舷的高度；

2.2）接着，再安排2位调查人员转动推杆使旋转内管、横梁、滑轮组和地貌探测拖体一起向调查船的左舷或者右舷转动，待横梁垂直于调查船的轴线时，在固定螺孔内装上固定螺栓，固定旋转内管和固定外管的相对位置，保持地貌探测拖体在调查船的侧舷；

2.3）最后，缓慢放松滑轮组绳索的自由端，使地貌探测拖体下放至合适的水深，检查侧扫换能器和浅剖换能器工作是否正常，以及地貌探测结果是否正确，一切正常后，将滑轮组绳索的自由端系在滑轮组绳索固定桩上，调查船开始航行测量；

步骤3：仪器回收

3.1）完成地貌探测任务后，解下并拉拽滑轮组绳索的自由端，将地貌探测拖体起吊至高于船舷的高度，卸下固定螺栓，转动推杆，将横梁、滑轮组和地貌探测拖体旋转至船舷内，将地貌探测拖体放置在调查船的甲板上；

3.2）检查设备是否完好，完成调查设备和收放装置的拆卸。

本发明的有益效果：

（1）结构简明、可操作性和实用性强。利用立管、横梁、滑轮组的一整套机械装置，方便地进行地貌探测拖体的收放作业，克服调查船必须装配绞车、A型架等的要求，解决了近岸浅水区、岛礁区域等复杂环境下利用渔船等小型船舶进行海底地貌探测的设备收放问题；

（2）提高地貌探测质量和作业安全性。侧扫与浅剖二合一地貌探测的船舷作业方式，有效地避开船舶尾流噪声的影响，提高地貌探测资料信噪比和数据质量；可以灵活地调节地貌探测拖体没入水中的深度，防止设备触底损坏或者丢失，提高地貌探测作业的安全性。

本发明适用于近岸浅水区和岛礁密集区域的海底地貌探测、海洋测绘和海洋工程建设。

附图说明

图1是本发明的立管与横梁立体结构示意图；

图2是图1俯视结构示意图；

图3是本发明的滑轮组结构示意图；

图4是本发明的侧扫与浅剖二合一地貌探测拖体示意图；

图5是本发明的侧扫与浅剖二合一地貌探测施工示意图。

图中：立管1、横梁2、滑轮组3、（侧扫与浅剖二合一）地貌探测拖体4、调查船5；旋转内管1.1、固定外管1.2、轴承1.3、固定螺孔1.4、固定螺栓1.5、底座1.6、支架1.7、推杆1.8；横梁主杆2.1、横梁加固杆2.2、滑轮组固定螺孔2.3、滑轮组固定螺栓2.4；定滑轮3.1、动滑轮3.2、连接杆3.3、连接钢缆3.4、滑轮组绳索3.5、滑轮组绳索固定桩3.6；拖曳架4.1、拖曳杆4.2、拖曳螺孔与螺栓4.3、连接卸扣4.4、侧扫换能器4.5、浅剖换能器4.6。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的技术内容、特点及功效，现提供以下实例，并配合附图进行详细说明。

实施例1

一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，参照附图1、2、3、4，它包括立管1、横梁2、滑轮组3和地貌探测拖体4；参照附图1立管1包括旋转内管1.1、固定外管1.2、轴承1.3、固定螺孔1.4、固定螺栓1.5、底座1.6、支架1.7、推杆1.8；参照附图1、2横梁2包括横梁主杆2.1、横梁加固杆2.2、滑轮组固定螺栓2.3、滑轮组固定螺孔2.4；参照附图3滑轮组3包括定滑轮3.1、动滑轮3.2、连接杆3.3、连接钢缆3.4、滑轮组绳索3.5、滑轮组绳索固定桩3.6；参照附图4，侧扫与浅剖二合一地貌探测拖体4包括拖曳架4.1、拖曳杆4.2、拖曳螺孔与螺栓4.3、连接卸扣4.4、侧扫换能器4.5、浅剖换能器4.6。

参照附图1、2、5，旋转内管1.1和横梁2为直角焊接，固定外管1.2的两端各嵌入一个轴承1.3，旋转内管1.1的外径等于固定外管1.2内轴承1.3的内径，旋转内管1.1中部水平焊接一根推杆1.8，通过转动推杆1.8可以使旋转内管1.1在固定外管1.2内360度旋转，立管1和横梁2整体结构通过底座1.6和支架1.7固定在调查船5的甲板上。

参照附图1、2、5，旋转内管1.1和固定外管1.2间隔90度设置贯穿的固定螺孔1.4，通过固定螺栓1.5可以把旋转内管1.1和固定外管1.2之间的相对位置固定，达到立管1和横梁2整体结构固定在平行于调查船5轴线或者垂直于调查船5轴线的方向上。

优选地，所述的横梁主杆两侧分别设置一条横梁加固杆，整体构成三角形支撑结构，提高横梁强度，保障地貌探测拖体的吊放安全；

优选地，所述的立管和横梁整体结构除了通过底座固定在调查船甲板上之外，在固定外管上间隔90度设置支架4根，起到加固整体结构的作用，保障调查作业安全。

参照附图1、2、3、5，滑轮组3由2个定滑轮3.1和2个动滑轮3.2组成，通过4个滑轮组固定螺栓2.3和滑轮组固定螺孔2.4安装在横梁2的一端，滑轮组绳索3.5的固定端连接在定滑轮3.1上，滑轮组绳索3.5的自由端方向朝下，这样地貌探测拖体4起吊时所需的力F=G/4，即地貌探测拖体重力的四分之一。

参照附图3、4、5，地貌探测拖体4左右各设置一条拖曳架4.1，通过拖曳螺孔与螺栓4.3连接拖曳杆4.2，拖曳杆上端的连接卸扣4.4扣在连接钢缆3.4的下端，连接钢缆3.4的上端通过连接杆3.3连接在滑轮组的动滑轮3.2上。优选地，所述地貌探测拖体的拖曳架上按照等间距10公分设置10个拖曳孔，根据调查船航行速度、水流速度选择不同的拖曳孔连接拖曳杆进行起吊，调节地貌探测拖体在水中的角度，保持拖体水平探测，提高地貌探测效果；

实施例2

一种所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置的应用方法，其收放方法和作业步骤如下：

步骤1：安装和检查

1.1）在调查船5甲板中后部靠近中心的位置选择平坦区域，安装立管1和横梁2的整体结构，检查立管1和横梁2在调查船甲板上固定的是否牢固，检查轴承1.3工作是否正常，保证旋转内管1.1可以在固定外管1.2内360度旋转；

1.2）检查滑轮组3在横梁2上安装的是否牢固，检查滑轮组的定滑轮3.1和动滑轮3.2工作是否正常，检查滑轮组绳索3.5连接是否正确；

1.3）检查地貌探测拖体4的拖曳架4.1、拖曳杆4.2和拖曳螺孔与螺栓4.3连接是否正确，连接卸扣4.4与连接钢缆3.4连接是否牢固。

步骤2：地貌探测拖体的起吊和下放

2.1）首先，地貌探测的收放装置包括横梁2、滑轮组3和地貌探测拖体4位于调查船5的船舷内，横梁2的方向平行于调查船的轴线，安排2位调查人员拉拽滑轮组绳索3.5的自由端，将地貌探测拖体4起吊至高于船舷的高度；

2.2）接着，再安排2位调查人员转动推杆1.8使旋转内管1.1、横梁2、滑轮组3和地貌探测拖体4一起向调查船的左舷或者右舷转动，待横梁2垂直于调查船的轴线时，在固定螺孔1.4内装上固定螺栓1.5，固定旋转内管1.1和固定外管1.2的相对位置，即保持地貌探测拖体4在调查船的侧舷；

2.3）最后，缓慢放松滑轮组绳索3.5的自由端，使地貌探测拖体4下放至合适的水深，检查侧扫换能器4.5和浅剖换能器4.6工作是否正常，以及探测结果是否正确。一切正常后，将滑轮组绳索3.5的自由端系在滑轮组绳索固定桩3.6上，调查船开始航行测量。

步骤3：仪器回收

3.1）完成地貌探测任务后，解下并拉拽滑轮组绳索3.5的自由端，将地貌探测拖体4起吊至高于船舷的高度，卸下固定螺栓1.5，转动推杆1.8，将横梁2、滑轮组3和地貌探测拖体4旋转至船舷内，将地貌探测拖体4放置在调查船的甲板上；

3.2）检查设备是否完好，完成调查设备和收放装置的拆卸。

Claims (7)

1.一种侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，它包括立管（1）、横梁（2）、滑轮组（3）和地貌探测拖体（4）；

所述的滑轮组（3）由定滑轮和动滑轮组成，固定在横梁（2）的一端，负责地貌探测拖体（4）的起吊和下放；横梁（2）的另一端呈直角焊接在立管（1）上；立管（1）主要包括旋转内管（1.1）和固定外管（1.2），旋转内管通过上下两个轴承（1.3）可以在固定外管内360度旋转，通过推杆（1.8）转动旋转内管可以将地貌探测拖体（4）旋转至调查船的左舷或者右舷；调节滑轮组（3）的绳索长度将地貌探测拖体（4）下放至探测水深；整个地貌探测的收放装置通过底座和支架固定在调查船甲板上。

2.如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，所述的立管（1）包括旋转内管（1.1）和固定外管（1.2），旋转内管（1.1）和横梁（2）为直角焊接，固定外管（1.2）两端各嵌入一个轴承（1.3），旋转内管（1.1）外径等于固定外管（1.2）内轴承（1.3）的内径，旋转内管（1.1）中部水平焊接一根推杆（1.8），通过转动推杆（1.8）可以使旋转内管（1.1）在固定外管（1.2）内360度旋转。

3.如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，所述的旋转内管（1.1）和固定外管（1.2）间隔90度设置贯穿的固定螺孔（1.4），通过固定螺栓（1.5）可以把旋转内管（1.1）和固定外管（1.2）之间的相对位置固定，达到立管（1）和横梁（2）整体结构固定在平行于调查船（5）轴线或者垂直于调查船（5）轴线的方向上。

4.如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，所述的立管（1）和横梁（2）整体结构通过底座（1.6）和支架（1.7）固定在调查船（5）的甲板上。

5.如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，所述的滑轮组（3）由2个定滑轮（3.1）和2个动滑轮（3.2）组成，通过4个滑轮组固定螺栓（2.3）和滑轮组固定螺孔（2.4）安装在横梁（2）的一端，滑轮组绳索（3.5）的固定端连接在定滑轮（3.1）上，滑轮组绳索（3.5）的自由端方向朝下。

6.如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置，其特征在于，所述的地貌探测拖体（4）左右两侧各设置一条拖曳架（4.1），通过拖曳螺孔与螺栓（4.3）连接拖曳杆（4.2），拖曳杆上端的连接卸扣（4.4）扣在连接钢缆（3.4）的下端，连接钢缆（3.4）的上端通过连接杆（3.3）连接在滑轮组的动滑轮（3.2）上。

7.一种如权利要求1所述的侧扫与浅剖二合一地貌探测的收放装置的应用方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1：安装和检查

1.1）在调查船（5）甲板中后部靠近中心的位置选择平坦区域，安装所述的立管（1）和横梁（2）的整体结构，检查立管（1）和横梁（2）在调查船甲板上固定的是否牢固，检查轴承（1.3）工作是否正常，保证旋转内管（1.1）可以在固定外管（1.2）内360度旋转；

1.2）检查滑轮组（3）在横梁（2）上安装的是否牢固，检查滑轮组（3）的定滑轮（3.1）和动滑轮（3.2）工作是否正常，检查滑轮组绳索（3.5）连接是否正确；

1.3）检查地貌探测拖体（4）的拖曳架（4.1）、拖曳杆（4.2）和拖曳螺孔与螺栓（4.3）连接是否正确，连接卸扣（4.4）与连接钢缆（3.4）连接是否牢固；

步骤2：地貌探测拖体的起吊和下放

2.1）首先，地貌探测收放装置的横梁（2）、滑轮组（3）和地貌探测拖体（4）位于调查船（5）船舷内，横梁（2）方向平行于调查船（5）轴线，安排2位调查人员拉拽滑轮组绳索（3.5）的自由端，将地貌探测拖体（4）起吊至高于船舷的高度；

2.2）接着，再安排2位调查人员转动推杆（1.8）使旋转内管（1.1）、横梁（2）、滑轮组（3）和地貌探测拖体（4）一起向调查船（5）的左舷或者右舷转动，待横梁（2）垂直于调查船（5）的轴线时，在固定螺孔（1.4）内装上固定螺栓（1.5），固定旋转内管（1.1）和固定外管（1.2）的相对位置，保持地貌探测拖体（4）在调查船（5）的侧舷；

2.3）最后，缓慢放松滑轮组绳索（3.5）的自由端，使地貌探测拖体（4）下放至合适的水深，检查侧扫换能器（4.5）和浅剖换能器（4.6）工作是否正常，以及地貌探测结果是否正确，一切正常后，将滑轮组绳索（3.5）的自由端系在滑轮组绳索固定桩（3.6）上，调查船（5）开始航行测量；

步骤3：仪器回收

3.1）完成地貌探测任务后，解下并拉拽滑轮组绳索（3.5）的自由端，将地貌探测拖体（4）起吊至高于船舷的高度，卸下固定螺栓（1.5），转动推杆（1.8），将横梁（2）、滑轮组（3）和地貌探测拖体（4）旋转至船舷内，将地貌探测拖体（4）放置在调查船（5）的甲板上；

3.2）检查设备是否完好，完成调查设备和收放装置的拆卸。