CN106019317B - 一种用于水体悬浮测绘的gps接受机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，用于解决GPS接受机安装不方便的问题。它包括用于安置GPS接收机并采取防水密封措施的可控式自沉降体，及内置动力系统并采取防水密封措施的机动体，所述可控式自沉降体与机动体之间通过尼龙绳及电缆连接起来，所述机动体具有自机动能力，能够带动可控式自沉降体机动，将之拖拽到预定的地点，且所述机动体并通过两者之间的电缆向可控式自沉降体供应电能；所述可控式自沉降体包括支撑部、浮体部和货仓，所述货仓中安装有GPS接收机。本发明中，承载GPS接收机并漂浮于水面，也可半潜式的沉于水下，且具有自机动性能，为地理测绘、定位提供了便利条件。

Description

一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机

技术领域

本发明涉及一种用于测绘工程中的GPS接收机，特别涉及其中的海岛(礁)测绘或内陆水体测绘工作中使用的特殊仪器，具有一定的自机动性能和自漂浮能力。

背景技术

GPS接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器，被广泛的应用于地理测量测绘工程中。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。

目前的GPS接收机一般为手持时，在陆地上、高山上进行测绘工作问题不大。但是，在海岛(礁)测绘或内陆水体测绘工作中，由于浅水、浅滩、礁石等环境下，大型测量船难以进入，无法将GPS接收机独立的放置到浅水区的任意位置。

而且，目前的接收机没有保护措施，通常使用塑料薄膜进行简单的包裹，潮湿环境通常会导致GPS接收机测绘仪器的内部芯片腐蚀、电路板短路等损坏，造成工作贻误受阻及较大的财产损失。

本发明开发是一种具有自机动性能的GPS接收机，用于解决海岛(礁)测绘或内陆水体测绘中存在的无法安放问题。

发明内容

本发明的目的在于提供用于测绘的且具有自机动性能的GPS接受机，首要具备悬浮工作性能，其次具有自机动性能，同时解决防水、防潮等技术问题，能够用于狭小空间、浅滩等特殊领域的地理测绘。

其技术解决方案是：

一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，包括用于安置GPS接收机并采取防水密封措施的可控式自沉降体，及内置动力系统并采取防水密封措施的机动体，所述可控式自沉降体与机动体之间通过尼龙绳及电缆连接起来，其特征在于：

所述机动体具有自机动能力，能够带动可控式自沉降体机动，将之拖拽到预定的地点，且所述机动体并通过两者之间的电缆向可控式自沉降体供应电能；

所述可控式自沉降体包括支撑部、浮体部和货仓，其中浮体部是由三个浮筒组成的，其中三个浮筒为密度大于海水的铝合金构件，三个浮筒之间采用螺纹套筒进行插接连接，连接成为一体；

在第一浮筒中具有一个偏心设置的第一空腔，所述第一空腔为圆筒状且与第一浮筒偏心设置，当第一空腔内充满气体时，第一浮筒处于漂浮状态且横向设置，在第一浮筒的较厚的一个侧壁中设置有第一通道，所述第一通道与第一空腔进行连通，第一通道为三通，其中剩余的两个端口分别位于第一浮筒的两个端面上；在第一浮筒的两端为螺纹连接部，所述螺纹连接部以第一浮筒为圆心，且在第一浮筒的两端分别设置有插头和承插口，其中插头和承插口是以偏心的第一空腔同心圆的，且分别与第一连接块和第二浮筒进行插接配合；

第二浮筒中具有第二空腔和第二通道，所述第二通道为L形，第二通道连通第一通道和第二空腔内；

第三浮筒中具有第三空腔；在第一、第二浮筒之间、以及第二、第三浮筒之间设置隔片，所述隔片上设置有通孔，所述通孔靠近浮筒薄壁一侧；

所述第一浮筒和支撑部之间通过第一连接块进行连接，所述第一连接块为注塑件，在第一连接块中设置有第三通道，所述第三通道与所述第一通道进行连通，所述第一连接块的上、下两端设置有螺纹，上端通过螺纹套筒与第一浮筒进行连接，下端通过螺纹连接与支撑部进行连接；

所述支撑部为圆盘状的金属壳体，在所述支撑部上有配重空腔和溢流结构，所述溢流结构包括闸门、旋转轴和第二液压马达，其中闸门安装在支撑部的底面上，所述闸门可以绕旋转轴在竖直方向上进行转动，且在旋转轴的下端固定一个第二液压马达，在第二液压马达的动力输出轴上安装有一个阻尼器，在支撑部的内部还设置有动力水泵和第一液压马达，所述动力水泵与所述第三通道进行连接，三个第一液压马达均布在在支撑部的周向均匀，所述第一液压马达的进出端口通过三通管连接动力水泵，所述第一液压马达的另一个进出水端口延伸至支撑部壳体的外侧；

所述第一液压马达的动力输出轴上安装有一个齿轮，所述支撑部周向均布有三个圆形穿孔，所述圆形穿孔中分别穿入一个支撑腿，所述支撑腿为长杆状部件，支撑腿侧面设置有与所述齿轮进行配合的齿条，

所述第三浮筒与货仓之间通过第二连接块进行连接，在第二连接块中设置有第四通道，所述第四通道与第三空腔贯通，所述第四通道通过综合接口和软管连接到机动体；

所述货仓中安装有GPS接收机。

所述货仓中设置干燥剂。

在货仓的壳体上设置有一个透明的观察窗。

所述机动体壳体上设置有检修阀。

所述货仓、支撑部和机动体表面设置有橡胶垫。

在货仓的内部空腔中设置有由泡沫材料制成的上支撑体和下支撑体。

所述齿轮为金属轮，表面粗糙度Ra至少为12.6。

在支撑腿的下端设置有盘状的抓地盘，抓地盘与支撑腿之间为球关节连接，在抓地盘的抓地面上设置有若干针状凸起，支撑腿的上端使用螺母固定。

与现有的防水密封装置相比，本发明能够较好地解决海岛(礁)测绘及内陆水体测绘中GPS接收机防潮、防水问题和机动性问题，具体表现在：

1、本发明中，承载GPS接收机并漂浮于水面，也可半潜式的沉于水下，且具有自机动性能，为地理测绘、定位提供了便利条件。

2、本发明中，防水措施诸如密封结构的独特设计能够满足制作大型浮箱的水密性需求，防水性能可靠，无需频繁启动与检修，安全可靠。

3、本发明中，机动体提供能量，可控式自沉降体负责定位，并以尼龙绳连接，落水后两者可一起漂浮、机动，可控式自沉降体姿态可调、可控，实现半潜作业，减轻风浪对其影响，最大程度的保证接收机所发出的定位信号不受不良因素的干扰。

4、本发明中，仪器舱和机动体内都是密封的，尤其在海岛(礁)测绘领域，足以应对较大温差造成的主箱内、外气压差问题。

5、本发明中，所有零部件可实现模具化批量生产，具有良好的加工性。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为图1中部的横向剖视图。

图3为本发明的原理图。

图4为液压马达的原理图。

图5为第二液压马达的侧视图。

图6为第一液压马达的侧视图。

图7为支撑腿的立体图。

图8为第一浮筒的剖视图。

图9为第二浮筒的剖视图。

图10为机动体拖拽过程示意图。

图11为可控式自沉降体转体过程示意图。

图12为综合接口立体图。

图13为综合接口剖视图。

图14为动力水泵、液压马达的连接示意图。

图中：1可控式自沉降体，11支撑部,111配重空腔，1111闸门，1112第二液压马达，1113阻尼器，112动力水泵，113第一液压马达，114进出水端口，115齿轮，12浮体部,121第一浮筒，1211第一空腔，1212第一通道，1213螺纹连接部，1214插头，1215承插口，122第二浮筒，1221第二通道，1222第二空腔，123第三浮筒，13货仓，2机动体，3软管，31电缆，4螺纹套筒，5隔片，51通孔，61第一连接块，611第三通道，62第二连接块，621第四通道，7支撑腿，71抓地盘，72螺母，73平面部分，8综合接口，81软管接口，82电缆接口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，参看图1至图14，一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，包括用于安置GPS接收机并采取防水密封措施的可控式自沉降体1，及用于安置锂电池、动力系统并采取防水密封措施的机动体2，可控式自沉降体与机动体之间通过软管3及电缆连接起来，形成的为柔性链接。

其中，机动体2具有自机动能力，能够带动可控式自沉降体机动，将之拖拽到预定的地点。机动体通过两者之间的电缆向可控式自沉降体供应电能。

可控式自沉降体1包括支撑部11、浮体部12和货仓13，其中浮体部12是由三个浮筒组成的，其中三个浮筒采用密度大于海水的铝合金构件，采用压力铸造技术进行制造，三个浮筒之间采用螺纹套筒进行插接连接，连接成为一体。

以第一浮筒121为例进行结构分析，在第一浮筒121中具有一个偏心设置的第一空腔1211，第一空腔1211为圆筒状，且与第一浮筒偏心设置，正常情况下，当第一空腔内为气体时，第一浮筒处于漂浮状态，且在偏心的重力作用下，第一浮筒横向设置，在第一浮筒121的较厚的一个侧壁中设置有第一通道1212，第一通道与第一空腔进行连通，第一通道1212为三通，其中剩余的两个端口分别位于第一浮筒121的两个端面上，参考图7。

在第一浮筒121的两端设置有螺纹连接部1213，螺纹连接部以第一浮筒为圆心，且在第一浮筒的两端分别设置有插头1214和承插口1215，其中插头1214和承插口1215是以偏心的第一空腔同心圆的，分别于第二浮筒和第一连接块进行插接配合。

第二浮筒122与第一浮筒类似，包括第二空腔1222、螺纹连接部和承、插口，区别在于第二浮筒122中的第二通道1221的位置开口不同。在第一浮筒121中的第一通道包括一个进口，位于侧面，两个出口，形成三通结构。第二通道1221为L形，进口与第一浮筒侧面的出口相互贯通，出口位于第二浮筒的第二空腔内。

第三浮筒123与第一浮筒类似，包括第三空腔、螺纹连接部和承、插口，不同之处在于，没有设置第二通道。

上述的三个浮筒彼此插接配合并通过螺纹套筒4连接成一体，且在第一、第二浮筒之间，以及第二、第三浮筒之间设置隔片5，隔片被夹持，在隔片上设置有通孔51，将第一、第二浮筒之间的空腔进行连通，是气流和水流的通道，通孔51靠近浮筒薄壁一侧，其中第一浮筒121和支撑部11之间通过第一连接块61进行连接，第一连接块61为圆柱状零部件，用于过度连接，并采用注塑件，该第一连接块61的存在可以使得浮筒和支撑部之间形成连接并避免产生电化学作用，形成有效的保护。

在第一连接块61中设置有第三通道611，第三通道与上述的第一通道进行连通，是给排水的通道，第一连接块61的上下两端设置有螺纹，上端通过螺纹套筒与第一浮筒进行连接，下端通过螺纹连接与支撑部进行连接，对应的在支撑部11上设置的为螺纹套孔。

支撑部11，为圆盘状的结构，为金属壳体，在该支撑部中具有一个配重空腔111，在该空腔中居中设置，通过充放水实现配重，具体地，在配重空腔111的底面上设置有溢流结构，该溢流结构包括闸门1111、旋转轴和第二液压马达1112，其中闸门安装在支撑部的底面上，闸门可以绕旋转轴在竖直方向上进行转动，且在旋转轴的下端固定一个第二液压马达1112。

在支撑部11的内部还设置有一个水泵安装腔和三个第一液压马达安装腔，其中，水泵安装腔中安装有一个动力水泵112，动力水泵112的进出口与上述的第三通道611进行连接，三个第一液压马达113安装腔在支撑部的周向均匀布置，为动力部件，上述的三个第一液压马达113的进出端口通过三通管连接动力水泵112，三个第一液压马达的另一个进出水端口114延伸至支撑部壳体的外侧，形成吸水端(排水端)。

在第二液压马达1112的动力输出轴上安装有一个阻尼器1113，该阻尼器的存在使得第二液压马达的启动压力增大，即，启动过程中需要克服阻尼器1113的阻力，此阻尼器优选摩擦阻尼器或者扭簧阻尼器。在本实施例中，当第一液压马达受阻后，管道内的压力增大，然后第二液压马达才动作，正常情况下，当第一液压马达动作时，第二液压马达不动作。

第一液压马达113在有液体驱动的情况下，可以进行转动，且第一液压马达113的动力输出轴上安装有一个齿轮115，采用金属轮，对应的在每一个齿轮115的支撑部上设置有一个圆形穿孔，圆形穿孔中分别穿入一个支撑腿7，支撑腿7为长杆状部件，其断面为D形，其中的平面部分73设置有齿条结构与上述的金属齿轮进行配合，在支撑腿7的下端设置有盘状的抓地盘71，抓地盘71与支撑腿之间为球关节连接，在抓地盘的抓地面上设置有若干针状凸起，支撑腿的上端使用螺母72固定。在液压马达的驱动下，支撑腿可以伸缩，并抓住地面。上述的齿轮115是通过第一液压马达动作进行驱动支撑腿动作的，当支撑腿接触到地面以后，齿轮齿条停止转动，同时第二液压马达开始动作，闸门打开，配重空腔内充水，并充实，增加整体的稳定性，最后配重空腔被充满水，该过程是与浮筒中的充水过程同步进行的。

第三浮筒123与货仓13之间通过第二连接块62进行连接，第二连接块焊接在货仓的底面，第二连接块62与第三浮筒之间通过螺纹连接进行连接，在第二连接块中设置有第四通道621，第四通道621与第三浮筒中的空腔贯通，第四通道621的出口通过综合接口8连接到软管，软管的另一端再通过一个综合接口连接在机动体上。

上述的综合接口8的结构参考图12和图13，在综合接口8上设置有两个相对设置的软管接口81，以及一个电缆接口82，其中，电缆接口82所在的通道与上述两个软管接口之间的通道贯通，这样电缆自电缆接口进入，自综合接口引出，完成电缆和软管的复合，其中电缆31是位于软管3中的，且不会影响软管内气流的通过。

这样，可控式自沉降体可以完全悬浮于水体里，排气孔位于机动体上始终处于漂浮状态，能够实现排水。

货仓13中安装有GPS接收机131。

机动体2整体是有另个半圆状的壳体密封并组合而成的一个密闭容器状，两个半圆状的壳体采用工程塑料制成，并在结合面上设置有至少两道密封结构，密封结构优选橡胶密封圈，锁紧后，橡胶密封圈持续受压变形，从而阻止外部水流的浸入，达到有效防水之目的。防水性能好，具有较大的浮力，保证永久的漂浮状态。

在机动体2内部设置有电机、动力电池和控制器，在机动体的后侧设置有一个螺旋桨21，螺旋桨用于推动该机动体机动，在机动体的下方设置有一个挂绳结点，挂绳结点与货仓上的挂绳结点之间通过尼龙绳3进行连接，形成一体结构。

同理，上述的货仓中的GPS接收机安装仓也采用上述的密封结构，保证内部的干燥，并在仓内设置干燥剂，保证仪器使用环境的干燥。

在货仓13的壳体上设置有一个透明的观察窗，该透明的观察窗可以观察内部的仪器的位置及状态，尤其是可以观察仪器上的数显屏。

进一步地，在上机动体壳体上设置有检修阀，检修阀平时处于关闭状态，当在温差变化较大时用以平衡机动体内外的气压差，避免箱体膨胀渗水或难以打开。

进一步地，在上述的货仓、支撑部和机动体上设置有橡胶垫，可起到避免和岩石碰撞。

进一步地，在货仓13的内部空腔中设置有由泡沫材料制成的上支撑体和下支撑体，当用于辅助固定GPS接收机，能过对仪器形成更有效地保护。

上述的第一液压马达在动力水泵的驱动下可正常开启，当第一液压马达转动受阻后，第二液压马达克服阻尼器的阻力后开启，也就是说两者的开启初始力矩是不一样的，参考图14。

使用方法如下：

首先，在机动体2的拖拽下，将可控式自沉降体1拖拽至浅滩等目标处，在拖拽的过程中，可控式自沉降体处于浮动状态，参考图10，然后动力水泵112开始向浮筒内充水，随着充水的不断增多，第一空腔和第二空腔内的水增加，可控式自沉降体有一个倾斜的趋势，逐渐竖起，在充水的同时，水流经过第一液压马达过程中，会带动齿轮转动，进一步地，带动支撑腿向下探出，进一步地加快浮筒的倾斜，当三个浮筒中的空腔内都基本充满水时，由于底部较重，可控式自沉降体就会形成竖直状态，同时形成抓地动作，参考图图11，在这一过程中，当支撑腿完全撑开时，第一液压马达由于齿轮齿条啮合受阻，会停止转动，此时，动力水泵与第一液压马达之间的管道负压力会急剧增加，带动第二液压马达动作，第二液压马达将闸门打开，完成配重空腔内的注水。

定位与固定后，GPS接收机处于平稳状态。

测绘工作完成后，水泵排水，由于第一液压马达容易被驱动，第一液压马达中的反向作用下，形成支撑腿提升，将支撑腿收起，支撑腿完全收起后，齿轮运动受阻，此时动力水泵与第一液压马达之间的管道正压力会急剧增加，带动第二液压马达动作，第二液压马达将闸门打开，完成配重空腔内排水。

在上述的充水和排水过程中，第二连接块中的第四通道(气流通道)始终是打开的，用于和充排水过程配合，完成沉降。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，包括用于安置GPS接收机并采取防水密封措施的可控式自沉降体(1)，及内置动力系统并采取防水密封措施的机动体(2)，所述可控式自沉降体与机动体之间通过软管(3)及电缆连接起来，其特征在于：

所述机动体(2)带动可控式自沉降体机动并将之拖拽到预定的地点，且所述机动体并通过两者之间的电缆向可控式自沉降体供应电能；

所述可控式自沉降体(1)包括支撑部(11)、浮体部(12)和货仓(13)，其中浮体部(12)是由三个浮筒组成的，其中三个浮筒为密度大于海水的铝合金构件，三个浮筒之间采用螺纹套筒进行插接连接，连接成为一体；

在第一浮筒(121)中具有一个偏心设置的第一空腔(1211)，所述第一空腔(1211)为圆筒状且与第一浮筒偏心设置，当第一空腔内充满气体时，第一浮筒处于漂浮状态且横向设置，在第一浮筒(121)的较厚的一个侧壁中设置有第一通道(1212)，所述第一通道与第一空腔进行连通，第一通道(1212)为三通，其中剩余的两个端口分别位于第一浮筒(121)的两个端面上；在第一浮筒(121)的两端为螺纹连接部(1213)，所述螺纹连接部以第一浮筒为圆心，且在第一浮筒的两端分别设置有插头(1214)和承插口(1215)，其中插头(1214)和承插口(1215)是以偏心的第一空腔同心圆的，且分别与第一连接块和第二浮筒进行插接配合；

第二浮筒(122)中具有第二空腔(1222)和第二通道(1221)，所述第二通道(1221)为L形，第二通道连通第一通道和第二空腔内；

第三浮筒(123)中具有第三空腔；在第一、第二浮筒之间、以及第二、第三浮筒之间设置隔片(5)，所述隔片上设置有通孔(51)，所述通孔(51)靠近浮筒薄壁一侧；

所述第一浮筒(121)和支撑部(11)之间通过第一连接块(61)进行连接，所述第一连接块(61)为注塑件，在第一连接块(61)中设置有第三通道(611)，所述第三通道与所述第一通道进行连通，所述第一连接块(61)的上、下两端设置有螺纹，上端通过螺纹套筒与第一浮筒进行连接，下端通过螺纹连接与支撑部进行连接；

所述支撑部(11)为圆盘状的金属壳体，在所述支撑部上有配重空腔(111)和溢流结构，所述溢流结构包括闸门(1111)、旋转轴和第二液压马达(1112)，其中闸门安装在支撑部的底面上，所述闸门可以绕旋转轴在竖直方向上进行转动，且在旋转轴的下端固定一个第二液压马达(1112)，在第二液压马达(1112)的动力输出轴上安装有一个阻尼器(1113)，在支撑部(11)的内部还设置有动力水泵(112)和第一液压马达(113)，所述动力水泵(112)与所述第三通道(611)进行连接，三个第一液压马达(113)均布在支撑部的周向，所述第一液压马达(113)的进出端口通过三通管连接动力水泵(112)，所述第一液压马达的另一个进出水端口延伸至支撑部壳体的外侧；

所述第一液压马达(113)的动力输出轴上安装有一个齿轮(115)，所述支撑部周向均布有三个圆形穿孔，所述圆形穿孔中分别穿入一个支撑腿(7)，所述支撑腿(7)为长杆状部件，支撑腿侧面设置有与所述齿轮进行配合的齿条，

所述第三浮筒(123)与货仓(13)之间通过第二连接块(62)进行连接，在第二连接块中设置有第四通道(621)，所述第四通道(621)与第三空腔贯通，所述第四通道通过综合接口(8)和软管连接到机动体；

所述货仓(13)中安装有GPS接收机(131)。

2.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，所述货仓中设置干燥剂。

3.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，在货仓(13)的壳体上设置有一个透明的观察窗。

4.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，所述机动体壳体上设置有检修阀。

5.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，所述货仓、支撑部和机动体表面设置有橡胶垫。

6.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，在货仓的内部空腔中设置有由泡沫材料制成的上支撑体和下支撑体。

7.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，所述齿轮为金属轮，表面粗糙度Ra至少为12.6。

8.根据权利要求1所述的一种用于水体悬浮测绘的GPS接受机，其特征在于，在支撑腿(7)的下端设置有盘状的抓地盘(71)，抓地盘(71)与支撑腿之间为球关节连接，在抓地盘的抓地面上设置有若干针状凸起，支撑腿的上端使用螺母(72)固定。